Bao nhanh là con người có thể chạy 100 Mét?

Hơn 130 năm trước, tại Thế vận hội đầu tiên ở Athens, sinh viên trường luật Đại học Boston Thomas Burke đặt chân mình tại đường chạy 100 mét không phải ở tư thế đứng, mà ở tư thế uốn cong—điều mà vào thời điểm đó được coi là tư thế khởi đầu không bình thường.

Nhưng đáng chú ý hơn nhiều, theo tiêu chuẩn ngày nay, là thời gian giành huy chương vàng của anh ấy là 12 giây chẵn.

Ngày nay, học sinh trung học tài năng đăng tải thời gian chạy 100 mét tốt hơn cả thời gian của Burke. Vào tháng 3 năm 2018, Briana Williams, một học sinh năm 2 trung học, 15 tuổi, thiết lập kỷ lục nhóm tuổi thế giới trong sự kiện với thời gian 11,13 giây. Kỷ lục cho nam giới dưới 18 tuổi nhanh hơn gần một giây: Đặt ra vào năm 2017 bởi Anthony Schwartz, thời gian 10,15 giây này đã giành huy chương vàng tại Thế vận hội Mùa hè năm 1980.

Tuy nhiên, ngày nay, trên sân khấu thế giới, Schwartz thậm chí còn không đạt được bục podium: Trong 30 năm qua, chỉ có ba vận động viên chạy nhanh đã đoạt huy chương Olympic với thời gian dưới 10 giây. Được thúc đẩy bởi việc tập luyện hiệu quả hơn, bề mặt đường chạy có độ ma sát cao hơn, giày dép nhanh hơn và, đúng vậy, các chất dược học, các đối thủ ở mọi cấp độ của sự kiện chạy nhanh chóng và thể thao đã từ từ bóp méo thời gian chạy 100 mét tốt nhất thế giới. Vận động viên chạy nhanh người Jamaica Usain Bolt giữ kỷ lục thế giới hiện tại: 9,58 giây nhí nhảnh.

Sự tiến triển kỷ lục bất ngờ kiên cố đủ để khiến bất kỳ ai cũng đặt câu hỏi: Khi nào những người nhanh nhất trên trái đất sẽ ngừng trở nên nhanh hơn? Và khi họ làm, thời gian nhanh nhất cuối cùng sẽ là bao nhiêu?

Tùy thuộc vào cách bạn nhìn nhận vấn đề, câu trả lời cho câu hỏi đầu tiên có thể là "rất sớm," hoặc "không sớm chút nào." Chỉ cách đây ít nhất là năm 2008, quan điểm phổ biến giữa những người suy nghĩ về những điều như vậy là những vận động viên chạy nhanh 100 mét xuất sắc đang tiếp cận giới hạn của khả năng. Sau đó đến Bolt, người xuất hiện ở Thế vận hội Bắc Kinh với một thời gian đập kỷ lục là 9,69 giây—một màn trình diễn bất thường, các nhà toán học nghĩ, mà các mô hình thống kê đặt hai thập kỷ trước thời đại của nó. Nhưng năm sau đó, khi Bolt phá vỡ kỷ lục của mình thêm chín phần trăm giây, anh cũng phá hủy, một cách rõ ràng, những mô hình cũ kỹ ấy. Ngày nay, ước lượng xác suất sửa đổi dự đoán rằng kỷ lục của anh có thể tồn tại trong vòng hơn hai thế kỷ. Nhưng ai biết được rằng ước lượng đó sẽ đối mặt với hiện thực như thế nào. Như nhà toán học ứng dụng David Sumpter đã quan sát, Bolt đã tự mình phá hủy khả năng của chúng ta để đưa ra dự đoán đáng tin cậy về cuộc đua 100 mét.

Đó là một lý do mà các nhà sinh cơ học tiếp cận vấn đề một cách hơi khác so với các nhà toán học. Họ giải quyết câu hỏi thứ hai bằng cách điều tra không phải là khi kỷ lục của Bolt có thể bị phá vỡ, mà là bao nhiêu, dựa trên cơ thể của các vận động viên chạy nhanh nhanh nhất ngày nay.

"Khi họ bắt đầu chạy, lực lượng họ áp dụng trở thành một cơ chế dựa trên chuyển động, nơi họ sử dụng chi của mình để đánh một cú đấm vào mặt đất," nói nhà sinh cơ học Peter Weyand. Là giám đốc của Phòng thí nghiệm Hiệu suất Locomotor tại Đại học Southern Methodist ở Dallas, Weyand mời nhiều vận động viên chạy nhanh nhất trên trái đất chạy ngắn trước các camera theo dõi chuyển động tốc độ cao trên máy chạy đặc biệt, có cảm biến lực đặc biệt giống như chiếc máy bạn đi tập ở phòng gym nhìn giống như một chiếc bánh xe chuột được tôn vinh.

Dựa trên quan sát của mình, Weyand nói rằng hai yếu tố quan trọng nhất giới hạn hiệu suất của vận động viên chạy nhanh xuất sắc là lực họ có thể áp dụng vào mặt đất và tốc độ họ làm điều đó. Ở tốc độ tối đa hiện tại khoảng 27 dặm mỗi giờ, anh nói rằng vận động viên nam xuất sắc như Usain Bolt đặt xuống khoảng năm lần trọng lượng của họ, trong khoảng từ 0.085 đến 0.09 giây.

Chỉ cho vui, tôi hỏi Weyand con số nào mà một vận động viên cần để hoàn thành quãng đường 100 mét trong 9 giây, chính xác. "Để đạt được điều cần thiết cho mười chín giây phẳng, họ sẽ phải tiếp cận lực lượng gần sáu lần trọng lượng của họ, và thời gian tiếp xúc với mặt đất chỉ hơn bảy phần trăm giây," anh ấy nói. Ở những con số đó, trong lý thuyết, một vận động viên có thể đạt tới tốc độ tối đa là 13.5 mét mỗi giây—vượt qua chút ít hơn 30 dặm mỗi giờ. Nhưng theo Weyand, không có vận động viên nào trên Trái đất đạt được con số đó.

Điều đó có thể đặt giới hạn lý thuyết cho cuộc đua 100 mét gần hơn 9.58 giây so với 9 giây. Nhưng Weyand, một phần của anh ấy, cho rằng các vận động viên vẫn còn nhiều không gian để cải thiện. "Nếu bạn đưa ra một con người hoàn hảo và một cuộc đua hoàn hảo, tôi hoàn toàn có thể thấy điều gì đó trong khoảng thời gian 9.40 giây, có lẽ nhanh hơn một chút, trong điều kiện pháp lý hiện tại," anh ấy nói.

Nhưng ngược lại, ai biết được những điều kiện đó có thể thay đổi như thế nào. Khi Thomas Burke uốn cong thành tư thế ẩn mình tại đường xuất phát cho cuộc đua 100 mét Olympic đầu tiên, anh ấy đã làm như vậy mà không có những lợi ích tăng tốc của dinh dưỡng, trang phục, hoặc huấn luyện hiện đại. Anh ấy thậm chí không có khối xuất phát. Các vận động viên tại Thế vận hội năm 2120 có thể hoàn toàn phớt lờ những chuẩn bị nguyên thủy của các vận động viên chạy nhanh ngày nay.

• Bên trong cuộc chiến đắt đỏ để ảnh hưởng đến dòng thời gian Instagram của bạn
• Màn hình thời gian của con cái bạn nên dành bao nhiêu thời gian, thực sự?
• Định luật vũ trụ đang trong tình trạng khủng hoảng về cách đo lường vũ trụ
• Cách tốt nhất để chia sẻ và lưu trữ ảnh trong đám mây
• Các sân bay đã đánh bại Uber và Lyft—các thành phố nên chú ý
• Đang tìm kiếm thêm? Đăng ký nhận bản tin hàng ngày của chúng tôi và đừng bao giờ bỏ lỡ những câu chuyện mới và tuyệt vời nhất của chúng tôi