科学与翻译

全身鲨鱼皮式泳衣

在四年前的悉尼奥运会上，澳大利亚运动员索 普穿着全身式泳衣（the full-body swimsuits，也译为“全身鲨鱼皮式泳衣”）获得了金牌。这种全身式泳衣的秘密在于它可以帮助减少游泳者在水中游动时的表面阻力（surface friction drag）。尽管这种表面阻力只是游泳者所受总阻力的一小部分，但已能够提高百分之几秒的成绩，在奥运赛场上提高百分之几秒很可能就会将银牌变为金牌。

英国公司Speedo生产的这种新式泳衣被命名为Fastskin（也译为“快皮”），在它的表面有一系列的凹槽，这和鲨鱼皮上细小的鳍状结构类似。这些凹槽可以在游泳者周围产生微小的旋涡，扰动了沿游泳者身体的水流，从而减小了水中的表面阻力。

最 近四年的科学研究又发现，鲨鱼不同部位的皮肤还存在着结构的不同，以适应不同部位水流的不同。最新的Fastskin泳衣也据此做了改进，根据游泳者的体 形、性别和泳姿，在泳衣的不同部位使用不同类型和质地的材料。在表面阻力最大的部位（如：胸部和臀部）使用了粗糙的材料，而在水流较慢的部位，如腿的内 侧，则使用了更为光滑的材料。这种新的全身式泳衣被命名为FSII（快皮II代）。为了使FSII泳衣的效果达到最佳，Speedo公司使用了计算流体力 学（computational fluid dynamics，CFD）技术计算了无数种材料组合的水流特性。并针对多种泳衣原型做了模拟人和真人的水槽实验。

根据Speedo公司 的数据，FSII泳衣与普通泳衣相比可以减少4%的表面阻力。在本届奥运会前，Speedo公司许诺如果美国运动员菲尔普斯（Michael Phelps）能够在雅典取得7枚金牌，Speedo将奖给他100万美圆。在最近几天的比赛中菲尔普斯穿着这种新式泳衣获得了4×100米混合泳的金 牌，但在其他比赛中他还是穿着普通泳衣参赛。菲尔普斯在本届奥运会上最终取得了6枚金牌，其中有4枚是个人项目的金牌。

英国自行车队

和游泳一样，这项技术也可用在其他追求高速的运动上，如自行车。假设两个拥有相同力量，身材和技术的自行车运动员都以65公里每小时的速度进行比赛，最后的成绩会因为他们所用自行车空气动力学性质的不同而相差百分之几秒，约相当于自行车轮半圈的差距。

英 国自行车队目前拥有全世界最先进的自行车。这种由大量碳纤维材料制成的自行车最早于2002年的曼彻斯特英联邦运动会上使用。这种新式自行车的设计使用了 有限元分析技术（finite element analysis）。这种计算技术将自行车分解为上万个单元，并通过计算各单元间的相互作用来预测自行车的张力和变形。这样设计者就可以根据这些数据最大 程度地优化自行车的重量和强度。

设计者们还使用计算流体力学模拟了自行车周围的复杂空气流。在此之前他们使用了风洞，但风洞实验要比计算 机模拟要昂贵的多，并且还必须为每次实验制造不同的自行车模型。计算流体力学模拟可以起到“虚拟风洞”的作用，可以帮助设计者去优化自行车各部件，如车 把、前叉等的设计。

激光扫描系统

不 论是设计新的“快皮”式泳衣还是设计新的自行车赛车都依赖于精密的激光扫描系统（laser-scanning systems）去生成运动员和自行车各部件的3维图象。Speedo公司使用的激光扫描系统属于CyberFX，该公司是一个好莱坞特效公司，制作了诸 如骇客帝国（Matrix）和蜘蛛侠（Spiderman）这样的好莱坞大片。英国自行车队则使用了谢菲尔德大学（University of Sheffield）的激光扫描系统来生成自行车各部件的3维图象，包括车叉、车把和运动员戴的头盔等。

科技正在奥运会越来越多的项目中运用，有些人认为这是一种不公平。但通过科技手段提高运动员的成绩总比使用药物提高成绩要少很多争议。而且各运动委员会可以通过制定严格的规则来限制在比赛中使用先进的技术以保证比赛的公平。

Author: David Curtis and Matt Carré work for the Sports Engineering Research Group at the University of Sheffield, UK