忍耐力: 关于大脑和身体极限的科学
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Part I 第一部分 大脑和身体

第1章 耐力不仅仅是自我控制

耐力是“持续抵制不断增强的停止意愿所做出的努力”。

如果你能用60秒的跑步去充实这稍纵即逝的一分钟,那么你将拥有整个世界……[1]

——鲁德亚德·吉卜林

1996年2月在魁北克省舍布鲁克大学城一个寒冷的周六夜晚,我想起了人类耐力史上又一个伟大的未解之谜:约翰·兰迪。这位强壮的澳大利亚人是人类运动史上意志最坚强的运动员之一,也是人类历史上第二位在4分钟内跑完1英里的运动员。然而,1954年春天,经历了年复一年的不懈努力,在计时赛出现几个世纪,以及在人类经历了数千年的进化之后,罗杰·班尼斯特却早于兰迪46天取得了在4分钟内跑完1英里的壮举。而兰迪那被无数海报和位于不列颠哥伦比亚省温哥华的巨大铜像展示出来的不服输的形象则拍摄于当年的夏季大英帝国运动会时期。在那次比赛中,世界上仅有的两位在4分钟内完成1英里比赛的运动员进行了第一次也是唯一一次的正面交锋。一直领跑整个比赛的兰迪在进入最后一个直道时扭头瞥向左边——而就在此时,班尼斯特在他右侧完成了超越。这次差之毫厘的失败让兰迪被一家英国报纸的头条报道形容为真正意义上的“惜败之人”。[2]

然而,兰迪的失败并不是因为他表现得不够优异。恰恰相反,他其实表现得足够优异。在打破纪录的尝试中,他曾6次在不同的比赛中跑出了4分02秒的成绩,最后他宣布:“说实话,我认为4分钟跑完1英里超出了我的能力范围。2秒钟看上去没什么,但对我来说如同要推倒一堵砖墙。”[3]然而,就在班尼斯特跑进4分钟不到两个月后,兰迪跑出了3分57秒9的成绩(官方的记录为3分58秒整,因为那时候成绩被四舍五入至最近的1/5秒),这比他之前的最好成绩整整快了4秒,且比在4分钟内完成比赛所需要的配速领先了15码[4],这是一次谜一样迅速且苦乐参半的飞跃。

像很多跑者一样,我也是班尼斯特的忠实拥趸,我床旁的桌子上一直放着一本皱巴巴且内容几乎被我背过了的班尼斯特自传。但是在1996年的那个冬天,我开始越来越崇拜兰迪。从15岁起,我便开始努力争取在4分钟内跑完1 500米,当然这一距离的完赛时间比1英里跑要快大约17秒。我在高中时便跑出了4分02秒的成绩,之后便像兰迪那样遇到了瓶颈,在接下来的4年中,我一次又一次地跑出了相似的成绩。作为麦吉尔大学大三的学生,20岁的我有机会发挥自己的身体能力极限,把成绩提高一秒算一秒。我记得在从蒙特利尔开往舍布鲁克参加一场在全加拿大最慢赛道之一举行的无关痛痒的赛季初期赛的长途大巴上,我凝视着车窗外纷落的雪花思索,我梦寐以求的属于自己的兰迪式突破能否实现?

我们听到这样一则未知真假的消息,作为一个学生项目,设计舍布鲁克室内赛道的工作被交给了舍布鲁克大学工程系来完成。为了计算出200米赛道的最佳角度,他们根据世界级200米短跑运动员的向心加速度体验进行了多次调整。但他们忽略了一个重要的事实,那就是一些人的比赛可能不止跑一圈。结果就是该赛道更像一个自行车比赛赛道而不是一条跑道,并且外道的坡度很陡,甚至大多数短跑选手在外道比赛时都免不了向内道摔倒。对于像我这样的中距离选手,即便是在内道也让我的脚踝感到极不舒服。超过1英里的比赛不得不在环绕跑道内侧的热身道上举行。

为了在4分钟内完成比赛,我需要对我的跑步活动进行完美的调整,即每圈的配速必须比我取得4分01秒7最好成绩时的快0.2秒。由于舍布鲁克比赛赛道较业余且比赛没有强大的竞争对手,我决定耗费最小的力气来完成比赛,以便为下周的比赛节省体力。然而在比赛之前,我看到我的队友坦布拉·邓恩在女子1 500米的比赛中全力以赴,一开始便取得了遥遥领先的优势,接着一圈接一圈地保持领先的节奏,最后一骑绝尘地完成了比赛,创造了个人的最佳成绩,并取得了参加全国大学生锦标赛的资格。突然,我觉得自己过于算计和谋求策略的做法显得有些可笑和过分。我来这儿的目的就是比赛,为什么我不能全力以赴呢?

“耐力极限”这一概念看似老生常谈,但是当真正要解释它的时候,你会发现其实并没有那么容易。如果你问我1996年是什么因素导致我无法在4分钟内完成比赛的话,我会跟你谈最大心率、肺活量、慢肌纤维、乳酸堆积和各种各样我从跑步杂志上看到的时髦词语。但是,如果仔细分析这些因素,你会发现其实它们都无法说明问题。即便你拥有低于最大值的心率,以及适度的乳酸值,且肌肉收缩功能符合要求,你也依然会遇到瓶颈。让生理学家感到沮丧的是,耐力无法令人信服地与任何单一生理变量联系起来。

问题在于耐力就像一把理想化的瑞士军刀。要完成马拉松比赛时,你离不开它;当你乘坐的长途航班的经济舱里有一群哭闹的幼儿时,你也需要它帮助你保持清醒。当然,耐力在后一种情形中的使用可以被看作一种比喻手法,但身体耐力和心理耐力的界限实际上没有那么明显。想想欧内斯特·沙克尔顿那次命途多舛的南极探险。[5]他和他的船员在探险船“持久号”于1915年撞冰搁浅后,历尽两年的磨难生存了下来。那么,是我们所说的心理耐力让他们活了下来,还是身体耐力让他们活了下来呢?你能想象二者缺一的情形吗?

我所喜欢的一个恰如其分的定义是研究人员塞缪尔·马卡拉提出的,即耐力是“持续抵制不断增强的停止意愿所做出的努力”[6]。实际上,这是马卡拉对“努力”而非耐力的描述(我会在本书第4章中进一步阐述二者的差别),这一描述反映出耐力与身体和心理两方面都有关。忽略掉本能告诉你应该怎么做(慢一点儿、向后退和放弃)的强烈意愿,以及对时间流逝的察觉,是耐力至关重要的组成部分。面无惧色地承受重击需要自我控制,而耐力则需要更为持久的属性:把手指伸到火苗里的时间要足够长,才能感受到热度;用60秒的跑步去充实那稍纵即逝的1分钟。

稍纵即逝的时间可能以秒计算,也可能以年计算。在2015年NBA(美国男子篮球职业联赛)季后赛中,勒布朗·詹姆斯最大的对手是疲劳(我并没有贬低金州勇士队后卫安德烈·伊戈达拉的意思)。詹姆斯在之前的5个赛季共出场17 860分钟,比联盟的其他任何一名球员的出场时间都多超过2 000分钟。在半决赛时,他在一场激烈的加时赛阶段令人吃惊地要求被换下场,但后来又改变了主意。在比赛还剩下12.8秒的时候,他通过跑投命中一记三分球,绝杀了比赛,随后在终场哨声响起后便瘫倒在球场上,他躺在地上的这一幕被做成了超级流行的表情包。在决赛的第四场比赛中,他在场上鲜有跑动。在第四节颗粒无收后他承认:“我太累了。”其实詹姆斯当时并不是真的累到气喘吁吁,而是每天、每周和每月积攒起来的疲劳致使他的身体耐力达到极限。[7]

而与长跑运动员的特点恰恰相反的短跑运动员也经历着相同的问题。即便是世界上最优秀的短跑运动员,也在与被100米世界纪录前保持者莫里斯·格林的教练约翰·史密斯委婉地称为“负加速期”的问题做斗争。[8]尽管100米比赛可能在不到10秒钟的时间内就结束了,但是大多数运动员会在前50米或60米时达到最快速度,这一速度在短暂维持后便开始衰减。为什么尤塞恩·博尔特在比赛最后能将他的对手远远地甩在身后呢?因为相比于其他运动员,博尔特的最快速度衰减程度较低(或者说衰减时间出现较晚)。2009年博尔特在柏林田径世锦赛上创造了9.58秒的100米世界纪录,比赛中他最后20米的用时比前20米的用时慢1/500秒,但是他仍然在比赛中保持了大幅度的领先。[9]

还是在那次世锦赛中,博尔特在200米的比赛中创造了19.19秒的世界纪录。而其中一个重要的细节是:他用了9.92秒完成了前100米的比赛——尽管比他在打破纪录的100米比赛中花费的时间要多,但考虑到200米比赛的前半程为弯道,这一成绩已经相当惊人了。而让人难以察觉的一点是,他在比赛中控制了自己的配速,有意识地分配自己的体力,以便在比赛全程保证个人的最好发挥。这也是耐力在心理和生理上密不可分的原因:无论是有意识的还是无意识的,任何时间超过大约12秒的比赛都要求我们在如何发力及什么时候发力的问题上做出决定。即便是在不断重复的全力举重训练中,你可能会认为短暂的5秒钟举重完全是肌肉力量的展现,但研究发现,我们也在控制节奏:你的“最大”力量取决于你认为你举过了多少次这种重量。[10]

配速的这种无法被忽视的重要性解释了为什么长跑运动员非常执着于他们的分段时间。小约翰·L.帕克在他备受跑步人士热爱的《雨中的3分58秒》一书中写道:“跑者是对其体力耗费非常吝啬的守财奴,他每时每刻都要弄清楚他已经耗费了多少体力,以及他剩下的体力还可以支撑他跑多远。他必须在比赛结束的那一刻才可以耗费完所有的体力。”在舍布鲁克的那次比赛中,我明白我必须以低于32秒的时长跑完长度为200米的每一圈才可以在4分钟内完成整个比赛。我花费了无数次的训练,掌握了这一准确的配速。所以,当我完成第一圈后听到计时员喊出“27秒”时,我身体一颤,着实大吃一惊。

如何掌握配速的学问其实非常复杂(我会在本书后面的章节中解释)。你不仅要依靠你的感受,还要将那种感受与你对比赛那一刻所期待的感受进行比较,才能判断出你的配速是否具有可持续性。当开始跑第二圈时,我不得不处理好两种互相冲突的因素:对配速过快的理性认知和对实际配速惊喜若狂的主观感受。我打消了让自己慢下来的顾虑,用57秒完成了两圈的比赛——并且依然感觉良好。这时我确定我跑步生涯不寻常的时刻就要到来了。

随着比赛的进行,我不再关注分段时间。我知道我的分段时间要远远少于4分钟完成比赛所需要的时间,因此它们对我来说没有参考价值了。我只是专注于向前跑,希望在我这超常发挥的状态消失之前能够完成比赛。我最终冲过终点的时间是3分52.7秒,比之前的个人最好成绩快了足足9秒钟。而那场比赛给我带来的进步超过了我5年前刚开始跑步以来取得的所有进步。比赛结束的那天晚上,我像以往及从那之后很多次那样仔细地研究了我的训练数据,但是我并没有发现任何能够预示我将取得突破的线索。我所能发现的是训练让我逐渐取得了进步。

比赛结束之后,我和帮我进行每圈计时的队友进行了交流。他的计时器测出的时间与我比赛的成绩有出入。根据他的计时,我第一圈的成绩为30秒,而不是27秒;我完成前两圈的时间为60秒,而不是57秒。或许在终点线负责每圈计时的裁判开始计时的时间晚了3秒;又或许这位法语裁判为了照顾我,在匆忙使用英语播报时导致了计时的几秒钟延误。不管怎么说,他让我误认为我比赛时的速度比我平时的速度要快,让我感觉极好。所以,我打破了自己赛前的预期,取得了没人能预测到的成绩。

我们经常听到人们说罗杰·班尼斯特开创了一个先河。吉米·布劳特和凯文·希曼在二人合著的2006年出版的关于自我激励的名为《制胜的心态》一书中,把班尼斯特4分钟内完成1英里的比赛作为自信重要性的一个重要参数。他们写道:“在一年内,37名运动员做到了这一点。一年之后,超过300名运动员在4分钟内完成了1英里的比赛。”同样夸张的(其实完全是虚构的)描述充斥在励志讲座和网络中:在班尼斯特的带领下,其他人突然突破了他们的心理障碍,释放了他们真正的潜能。

随着大家对马拉松“破2”的期待热情高涨,这一论调经常被提及,以作为验证新的挑战主要来自心理层面的依据。[11]然而,对此论调持怀疑态度的人士则坚信信念与成绩无关——人类目前的身体构造是无法进行长距离快速奔跑的。双方的争论如同60年前的争论一样,引发了一次万众瞩目的实际测试,用来验证科学家们如今所推崇的关于人类耐力和极限的理论。但要想获得有意义的结论,关键在于获得可靠的数据。首先,兰迪是班尼斯特改写历史之后一年时间内唯一一名加入“破4俱乐部”的运动员,而第二年又有4名运动员加入了“破4俱乐部”。直到20多年后的1979年,西班牙巨星何塞·路易斯·冈萨雷斯才成为第300名在4分钟之内跑完1英里的运动员。

而对于兰迪在多次比赛中遭遇瓶颈之后突然取得突破,仅仅依靠心理比身体重要的解释是远远不够的。他6次功亏一篑的尝试全是在澳大利亚举办的不知名的比赛中完成的,这些比赛的对抗性很低,且天气情况也不尽如人意。最后,他长途跋涉移师欧洲,因为那里有让他跑起来更快的赛道,且高手如云。1954年春天,在抵达欧洲三天后,兰迪发现班尼斯特率先跑进了4分钟。在赫尔辛基举办的比赛中,兰迪第一次有了领跑者,这位当地的领跑者用较快的速度为兰迪的前一圈半进行领跑。更重要的是,他遇到了真正的对手,即班尼斯特改写历史的那次比赛的领跑者克里斯·查特威。查特威在比赛中紧紧咬住兰迪,直到最后一圈跑完一半时才被甩开。所以,我们不难相信,如果世界上没有罗杰·班尼斯特,改写历史的那个人将会是兰迪。

当然,我不能完全否定心理的作用——在我取得个人突破后所发生的事情极大地巩固了我的这一看法。在舍布鲁克的那次比赛之后的一次长跑比赛中,我跑出了3分49秒的成绩。而在随后的一次比赛中,我取得了令我自己既感到疑惑又感到欣喜的3分44秒的成绩,并取得了参加当年夏季奥运会选拔赛的资格。这三次比赛让我实现了个人的飞跃。1996年夏季奥运会选拔赛的电视转播至今仍可以在优兔(YouTube)上找到。当时摄像师在1 500米比赛的起点处对运动员进行拍摄,我旁边站的是当时加拿大纪录的保持者格雷厄姆·胡德。你可以看出我当时一脸不安。我茫然地望向四周,仿佛仍然在做梦。

在接下来的十年里,我花费了无数时间寻求进一步的突破,然而成绩不出意料地喜忧参半。明白(或者相信)你最终的耐力极限只存在于你的头脑之中并不会在激烈的比赛中让这些极限消失。这也并不意味着你能简单地决定对这些极限做出改变。事实上,令我沮丧和疑惑的是,这些年来,我的大脑在帮助和阻碍我进步上发挥着近乎相同的作用。美国奥运会长跑运动员伊恩·多布森在试图努力理解他自己起起伏伏的成绩时说:“这应该像数学那样有规律可循,然而事实并非如此。”[12]我本人也在尝试找出那条公式,以让我一劳永逸地计算出我的耐力极限所在。我想如果我知道我的身体到底能够允许我跑多快,我就可以毫无遗憾地离开体育界了。

28岁那年,在离2004年奥运会选拔赛还有三个月时,我的骶骨不幸出现了应力性骨折。在彻底恢复后,我决定继续前进。我选择上学攻读新闻学学位,毕业后我在渥太华的一家报社做了一名普通的记者。但是我发现自己仍然对那个尚未解决的问题感到痴迷。为什么那个问题不像数学问题那样呢?究竟是什么让我在“破4”的突破上如此困难呢?在我取得“破4”的成绩后又出现了哪些变化呢?带着这些疑问,我离开了报社,开始成为耐力运动专项自由撰稿人——我不关心谁赢谁输,我关心背后的原因是什么。我查阅了大量的科学文献,发现关于这些问题的讨论其实一直在进行,而且十分激烈(有时充满了恶意)。

生理学家在20世纪几乎把所有时间都用在一个史诗级的问题上,即我们的身体是如何疲惫的。他们切断青蛙的后腿,并将被切断的肌肉通电直到肌肉不再抽搐;他们携带沉重的实验设备到偏僻的安第斯山脉探险;征召数千名志愿者在跑步机上、加热室内进行疲劳测试,以及服用你能想象到的药品进行相关实验。他们最后尝试用耐力机械论的(几乎算是有规律可循的)观点来描绘人类的极限:如同油门上放了一块砖的汽车,除非燃油耗光或者散热器失灵,否则它会一直前进。

然而这并不是问题的全部答案。随着大脑测试和控制的复杂技术取得突破,研究人员最终能够了解,当我们的身体接近极限时,我们的神经元和突触到底发生了什么。他们发现,无论我们是感到酷热还是寒冷,饥饿还是口渴,或者是肌肉因为乳酸堆积而感到酸痛,在很多情况下起关键作用的是大脑如何去处理这些求救信号。随着对大脑作用不断取得新的认知,人们也开始了新的,有时也令人担忧的尝试。红牛公司在位于加利福尼亚州圣莫尼卡的总部进行了经颅直流电刺激实验,即通过电极用电流刺激优秀的铁人三项和自行车运动员的大脑以提高其成绩。英国军方资助了基于电脑的大脑训练实验计划,用以提高军人的耐力,获得了令人惊讶的成果。即便是潜意识的信息也会增加或损害你的耐力:与一张以16毫秒呈现的愁苦脸相比,一张以同一时长呈现的笑脸会让自行车运动员的成绩提高12%。

过去十年间,我拜访了位于欧洲、南非、澳大利亚和整个北美的许多实验室,同数百名与我一样痴迷于揭开人类耐力奥秘的科学家、教练和运动员进行交谈。我从一开始就感觉大脑在这方面的作用比我们平时的认知要大得多。研究证明了这一点,但远非那些励志书中大脑决定一切的论述所形容的那样。相反,从根本上说,大脑和身体的关系密不可分,要了解在某一特殊情况下什么决定了你身体的耐力极限,你就必须同时考虑大脑和身体的因素。在后文中我会讲述科学家们正在从事的相关研究,在我看来,他们所取得的令人惊讶的研究成果只是我们对人类身体耐力极限研究的开端而已。


[1]出自鲁德亚德·吉卜林《报答与仙女们》(Rewards and Fairies)作品集里的诗《如果》(“If—”)(伦敦:麦克米伦出版社,1910)。

[2]详见2004年1月26日塞巴斯蒂安·科(Sebastian Coe)在《每日电讯报》发表的《兰迪:真正的惜败之人》(“Landy the Nearly Man”)一文。

[3]在尼尔·巴斯科姆(Neal Bascomb)的《完美一英里》(The Perfect Mile)(伦敦:柯林斯维罗出版社,2004)一书中被引用。这一权威的解释也说明了兰迪随后比赛中的一些细节问题。

[4]1码约为0.91米。——编者注

[5]详见阿尔弗雷德·兰辛(Alfred Lansing)的《耐力》(Endurance)(纽约:基础读物出版社,1959)一书。

[6]马卡拉根据罗伊·鲍迈斯特(Roy Baumeister)等人于2007年在《心理科学研究的现状》第6期第16卷上发表的《自我控制的优点模式》(“The Strength Model of Self-Control”)一文中提出的体力定义的基础上提出了“吃力的认知过程”这一定义。

[7]详见科克·盖恩斯(Cork Gaines)2015年6月4日在商业内幕(Business Insider)网上发表的《自2010年以来勒布朗·詹姆斯的出场时间要比其他任何一位美职篮球运动员都多,而且要多得多》(“LeBron James Has Played More Minutes Than Anyone in the NBA Since 2010, and It Isn’t Even Close”)一文;美联社2015年5月25日刊登的汤姆·威瑟斯(Tom Withers)的《勒布朗·詹姆斯在战胜老鹰队的比赛中累到筋疲力尽》(“LeBron James Pushes Himself to Total Exhaustion in Win Over Hawks”)一文;以及《体育画报》2015年6月12日刊登的克里斯·曼尼克斯(Chris Mannix)的《詹姆斯率领的骑士队还有体能储备来备战决赛吗?》(“Do LeBron, Cavaliers Have Enough Left in the Tank to Survive NBA Finals?”)一文。

[8]www.SpeedEndurance.com网站于2009年8月21日和2010年3月17日分别刊登的文章,即吉姆森·李(Jimson Lee)的《尤塞恩·博尔特200米比赛的分段时间、速度储备和速度耐力》(“Usain Bolt 200 Meter Splits, Speed Reserve and Speed Endurance”)及《有记载以来的最高速度和最快衰减》(“From the Archives:Maximal Speed and Deceleration”);罗尔夫·格拉博纳(Rolf Graubner)和埃伯哈德·尼克斯德福(Eberhard Nixdorf)于2011年在《田径新研究》第2期第1卷上发表的《2009年世界田径锦标赛中短跑和跨栏项目的生物力学分析》(“Biomechanical Analysis of the Sprint and Hurdles Events at the 2009 IAAF World Championships in Athletics”)一文。

[9]博尔特比赛后程的加速可以理解为他的最高速度比别人更快,这样即便是在最后20米与其他选手同样降速,他也可以一骑绝尘。但是专家得出的一致结论为,他尤其擅长在后程进行“速度保持”。

[10]详见伊斯雷尔·霍尔珀林(I.Halperin)等人于2014年在《欧洲应用生理学杂志》第7期第114卷上发表的《在重复最大自主肌肉收缩中的配速策略》(“Pacing Strategies During Repeated Maximal Voluntary Contractions”)一文。

[11]关于与1英里“破4”挑战的对比,详见2017年5月5日www.Psych‑Central.com网站上刊登的克莱尔·德罗迪克—娜娜(Claire Dorotik-Nana)的《4分钟1英里赛、2小时马拉松赛,以及成绩认可障碍的危险》(“The Four Minute Mile, the Two Hour Marathon, and the Danger of Glass Ceilings”)一文。关于怀疑的观点,详见2013年5月6日www.LetsRun.com网站上刊登的罗伯特·约翰逊(Robert Johnson)的《马拉松“破2”的秘密》(“The Myth of the Sub-2-Hour Marathon”)一文,以及罗斯·塔克在体育科学(Science of Sport)网站上发表的《马拉松“破2”和1英里赛“破4”》(“The 2-Hour Marathon and the 4-Min Mile”)一文。

[12]详见迈克尔·希尔德(Michael Heald)于2012年夏天在《螺旋桨》(Pro‑peller)杂志上发表的《应该像数学那样有规律可循》(“It Should Be Mathematical”)一文。