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奧運(yùn)背后的科學(xué)家們 |
| 發(fā)布時(shí)間：2012-08-31 文章來源：本站 瀏覽次數(shù)：5110 |
骨科鋼板生產(chǎn)廠家奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)是薈萃了人類體能極限、運(yùn)動(dòng)技巧的全球嘉會(huì)，但奧運(yùn)背后也離不開科學(xué)的支持。在倫敦奧運(yùn)金牌爭奪戰(zhàn)即將拉開序幕之際，英國《天然》雜志先容了一批在幕后默默為奧運(yùn)作貢獻(xiàn)的科學(xué)家們的工作。
跟蹤猜測(cè)流行性疾病的科學(xué)家
倫敦奧運(yùn)會(huì)期間，醫(yī)療研究職員卡姆蘭·卡恩并不會(huì)泛起在倫敦四周，他在數(shù)千公里之外的加拿大多倫多大學(xué)工作，但他將緊密親密關(guān)注倫敦奧運(yùn)會(huì)。
奧運(yùn)會(huì)組織者預(yù)計(jì)，奧運(yùn)期間將有數(shù)百萬人從世界各地來到倫敦，伴跟著他們一起到來的，可能還有各種病毒和細(xì)菌。卡恩是一個(gè)國際研究小組的成員之一，該研究小組的宗旨是在人群大量抵達(dá)倫敦之時(shí)，對(duì)潛伏的新的流感病毒等疾病的傳播進(jìn)行猜測(cè)，并采取應(yīng)對(duì)措施。
很可能，他們什么也不會(huì)發(fā)現(xiàn)。但是為防“萬一”，卡恩必需時(shí)刻保持清醒的頭腦。已往的歷史表明，疾病大規(guī)模暴發(fā)往往與人群大量集中有關(guān)，包括2010年在加拿大溫哥華舉行的冬季奧運(yùn)會(huì)上的麻疹大流行，2008年在澳大利亞悉尼天主教青年節(jié)時(shí)的流感大暴發(fā)等�！跋駣W運(yùn)會(huì)這樣的盛大群眾聚會(huì)會(huì)議，我們必需要考慮到對(duì)公家的健康威脅，特別是有可能在全球范圍內(nèi)傳播開來的傳染性疾病，”英國健康保護(hù)署負(fù)責(zé)奧運(yùn)會(huì)公家健康題目的布賴恩·麥克洛斯基說道。
為了評(píng)估這類威脅，卡恩將重新啟動(dòng)曾于2008年運(yùn)行的Bio.Di aspora項(xiàng)目，這是一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)程序，它將匯集數(shù)10億人的飛行路線信息，使研究職員能夠看到人們是如何在世界各地移動(dòng)的。評(píng)估這些人攜帶病原體的風(fēng)險(xiǎn)，并與在奧運(yùn)會(huì)期間實(shí)時(shí)獲取的疾病監(jiān)測(cè)信息聯(lián)系起來。例如，假如一種新的流感病毒在亞洲泛起，卡恩就可以繪制出疾病的傳播路徑圖，并以此來猜測(cè)其在倫敦暴發(fā)的可能性。這種類型的預(yù)警將為當(dāng)?shù)匦l(wèi)生官員帶來至關(guān)重要的時(shí)間，向公家發(fā)出警告并采取預(yù)防性步履。
麥克洛斯基說道，事實(shí)上奧運(yùn)會(huì)將是對(duì)Bio.Di aspora項(xiàng)目和全球衛(wèi)生系統(tǒng)效率的一個(gè)重大考驗(yàn)�？ǘ鞯�，從全球職員大活動(dòng)中獲得的數(shù)據(jù)，可反饋給“大規(guī)模聚會(huì)會(huì)議藥物”的研制者共享，宗教聚會(huì)會(huì)議、音樂節(jié)和體育賽事等大規(guī)模聚會(huì)會(huì)議都會(huì)吸引更多的人，以及來自更偏遠(yuǎn)地方的人，對(duì)公家構(gòu)成比以往任何時(shí)候都要嚴(yán)峻的健康風(fēng)險(xiǎn)。他比喻說，“全球運(yùn)輸就像聯(lián)絡(luò)世界各地的動(dòng)脈，人們通過這些動(dòng)脈移動(dòng)，就像一種生理現(xiàn)象。正常的生理流動(dòng)若被打亂或改變，就會(huì)泛起某種不可預(yù)知的事件，這類事件將對(duì)全球健康和安全產(chǎn)生潛伏影響，我們需要更好地了解它們。”
研究流體動(dòng)力學(xué)的科學(xué)家
在2008年北京奧運(yùn)會(huì)上，游泳運(yùn)動(dòng)員破了25項(xiàng)世界紀(jì)錄，比其他任何運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目都多，很多人將此成績歸功于可大為減少阻力的高科技泳衣。但是，繼北京奧運(yùn)會(huì)之后，國際上規(guī)范游泳競技規(guī)則的機(jī)構(gòu)重新劃定，限制運(yùn)動(dòng)員從泳衣上獲得上風(fēng)，于是一些運(yùn)動(dòng)員轉(zhuǎn)而尋求其他方式來獲取上風(fēng)，例如，英國游泳運(yùn)動(dòng)員將目光轉(zhuǎn)向了流體動(dòng)力學(xué)研究員斯蒂芬·特諾克。
特諾克的研究專業(yè)是流體力學(xué)，特別是在船舶設(shè)計(jì)方面，對(duì)于他來說，他的研究專業(yè)與研究人體附近空氣或水的活動(dòng)之間，并無很大的區(qū)別。在過去3年中，他曾指導(dǎo)了英國南安普敦大學(xué)運(yùn)動(dòng)工程實(shí)驗(yàn)室（PSEL）的工作。該實(shí)驗(yàn)室此前曾與英國自行車隊(duì)合作，以設(shè)計(jì)出更符合空氣動(dòng)力學(xué)的騎乘位置，這對(duì)“英國隊(duì)”自行車運(yùn)動(dòng)員從北京奧運(yùn)會(huì)上帶回14枚獎(jiǎng)牌至少起到了一部門作用。游泳運(yùn)動(dòng)員也需要類似的匡助，他說，“英國游泳項(xiàng)目缺乏的是在游泳過程中對(duì)流體動(dòng)力學(xué)的理解�！睘檫M(jìn)步運(yùn)動(dòng)成績，體育工程師使用絞車系統(tǒng)拉動(dòng)游泳選手在水中行進(jìn)，運(yùn)動(dòng)員可選用絞盤線的張力來感慨感染評(píng)估水的阻力和推進(jìn)力。
運(yùn)用科學(xué)方法來進(jìn)步游泳成績是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)�！昂帽�，豈非你能將自行車車手置于風(fēng)洞中，然后讓他去感慨感染‘降低阻力的最佳騎坐位置嗎？’”特諾克說道，“要獲得儀器儀表檢測(cè)的最佳位置是一個(gè)極為復(fù)雜的過程，但從流體動(dòng)力學(xué)上來說，卻相對(duì)要簡樸一些，由于通常來說，騎坐自行車和身體的位置是相對(duì)固定的�！�
但對(duì)于游泳運(yùn)動(dòng)來說，要受到一系列因素的影響，其中包括沿身體長度的水體活動(dòng)，手臂和腿部的運(yùn)動(dòng)，從四肢傳送到水中的力，以及水的壓力和運(yùn)動(dòng)對(duì)身體形態(tài)的影響力等�！斑\(yùn)動(dòng)員要面臨如斯多的變數(shù)，而這一切極為迅速地發(fā)生在一個(gè)非常嘈雜的環(huán)境中，在每一次游泳測(cè)試中，完全重復(fù)相同的前提長短常難題的，”特諾克說道，“當(dāng)你面臨所有這些不確定性時(shí)，無疑是極具挑戰(zhàn)性的�！�
PSEL的研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一些技術(shù)性的解決方案。主要是利用一種輕便絞盤匡助運(yùn)動(dòng)員練習(xí)，通過絞盤拉動(dòng)游泳選手前進(jìn)的速度稍快于他們通常的游泳水平，他們將這種技術(shù)稱之為“超速游泳”。在對(duì)英國一些優(yōu)秀游泳選手進(jìn)行測(cè)試練習(xí)中，特諾克的研究小組丈量絞盤線的張力，以對(duì)水的阻力變化進(jìn)行評(píng)估，研究職員并通過錄像進(jìn)行研究，例如，調(diào)整姿勢(shì)甚至泳帽的位置，都有可能改變水的流量和速度�！爱�(dāng)游泳運(yùn)動(dòng)員從水中出來時(shí)，我們對(duì)他們的表現(xiàn)已經(jīng)非常了解了�！碧刂Z克說道，他們了解到的信息都將全部反饋給教練員和運(yùn)動(dòng)員。
特諾克的研究團(tuán)隊(duì)還要解決運(yùn)動(dòng)員練習(xí)中的一些更為廣泛的題目。例如，使用絞盤系統(tǒng)對(duì)運(yùn)動(dòng)員自愿者和蠟制人體模型進(jìn)行測(cè)試，他探索了體毛對(duì)水流阻力的影響，其謎底是：修光體毛者游泳速度更快。研究小組還利用計(jì)算機(jī)建立模型，分析骨骼肌肉系統(tǒng)工作對(duì)進(jìn)步游泳動(dòng)作效率的影響。
特諾克和英國游泳運(yùn)動(dòng)員的協(xié)同研究和練習(xí)在奧運(yùn)會(huì)開始之前結(jié)束，他但愿，對(duì)人體流體力學(xué)的研究成果將反饋到海洋生態(tài)系統(tǒng)的研究中，如設(shè)計(jì)在水下壓力下更符合水力動(dòng)力學(xué)形態(tài)的方向舵。與此同時(shí)，他還在進(jìn)步自己的游泳技能，他說，“在我的孩子學(xué)習(xí)游泳時(shí)，我就可以將我學(xué)到的東西向他們夸耀一番了�！�
為高興劑檢測(cè)晝夜工作的科學(xué)家
在今年夏天的100米短跑賽上，外號(hào)“閃電”的烏塞恩·博爾特將與一位更年青的短跑選手約翰·布萊克展開激烈對(duì)決，他將努力保持“世界上跑得最快的人”的頭銜。然而，在奧運(yùn)會(huì)上另一場激烈的戰(zhàn)斗也將在奧運(yùn)村以北35公里哈洛的一個(gè)郊外實(shí)驗(yàn)室里展開，在這里，反高興劑專家將使用“分子武器庫”中最提高前輩的工具，去“跟蹤追擊”某些運(yùn)動(dòng)員為進(jìn)步運(yùn)動(dòng)成績而服用的各種各樣的高興劑。
實(shí)驗(yàn)室將對(duì)幾十種高興劑，包括類固醇和其他犯禁物進(jìn)行篩選。倫敦國王學(xué)院藥物控制中央的資深科學(xué)家克里斯蒂安·巴特利特目前正負(fù)責(zé)哈洛實(shí)驗(yàn)室的工作。該實(shí)驗(yàn)室將指導(dǎo)生物藥物的檢測(cè)工作，如對(duì)促紅細(xì)胞天生素（EPO）和人體生長激素的檢測(cè)。反高興劑科學(xué)具有一定的保密性，巴特利特說道，他不能透露將泛起在倫敦奧運(yùn)會(huì)上的詳細(xì)的藥物檢測(cè)技術(shù)，他只能透露一點(diǎn)，“我們已經(jīng)擁有最提高前輩的設(shè)備，經(jīng)由過去一年多時(shí)間對(duì)新技術(shù)的開發(fā)和驗(yàn)證，將大大增加這一領(lǐng)域內(nèi)反高興劑檢測(cè)技術(shù)的敏捷性�！�
巴特利特和他的150位同事所面臨的第一個(gè)挑戰(zhàn)，就是要處理7000名奧運(yùn)會(huì)和殘奧會(huì)運(yùn)動(dòng)員在比賽期間提供測(cè)試的尿液和血液，包括賽前數(shù)天提取的測(cè)試樣本和比賽結(jié)束之后立刻提取的測(cè)試樣本。測(cè)試樣本一式兩份每隔1小時(shí)送交實(shí)驗(yàn)室，一份用作測(cè)試，一份冷凍備份，實(shí)驗(yàn)室將一天24小時(shí)不中斷地工作。巴特利特目前已經(jīng)離開在倫敦南部的家，住在了實(shí)驗(yàn)室的四周，他知道即使在周末他也不會(huì)有時(shí)間觀看奧運(yùn)賽事。
他負(fù)責(zé)測(cè)試的絕大多數(shù)樣本都將被證實(shí)是“清白”沒有題目的，但假如實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)任何犯禁物質(zhì)，科學(xué)家們將立刻通知國際奧委會(huì)和其他體育治理部分，啟動(dòng)調(diào)查程序，并采取可能的制裁步履。
但與此同時(shí)，世界各地一些非法實(shí)驗(yàn)室也以化學(xué)方法研制出了一些逃避檢測(cè)的藥物，如促紅細(xì)胞天生素（EPO）。巴特利特說，對(duì)此他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)作好預(yù)備，嚴(yán)陣以待，例如，通過檢測(cè)任何形式的基因工程蛋白來檢測(cè)EPO的存在，由于基因工程蛋白的酸性往往低于自然蛋白。
參加倫敦奧運(yùn)會(huì)的運(yùn)動(dòng)員將經(jīng)歷奧運(yùn)史上最嚴(yán)格的檢測(cè)，但這能保證他們“絕對(duì)清白”嗎？巴特利特對(duì)此持謹(jǐn)嚴(yán)的樂觀立場。很多國家在運(yùn)動(dòng)員出發(fā)前往倫敦之前就已經(jīng)對(duì)他們進(jìn)行了檢測(cè)，還有一些運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目開始使用標(biāo)明了運(yùn)動(dòng)員血液數(shù)據(jù)資料的“生物護(hù)照”�！翱傊痪湓�，來倫敦的運(yùn)動(dòng)員千萬不要心存僥幸，”巴特利特說道。 骨科鋼板 |
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