自然
撰文/约翰·斯皮克曼 翻译/张丽娜
尤塞恩·博尔特（Usain Bolt）是迄今为止短跑赛道上跑得最快的人。虽然之前从未赢过一场国际性比赛，但博尔特在2008年北京奥运会百米赛道上的神奇表现，是史上最伟大的短跑夺冠之一。冲刺阶段，博尔特远超出其他选手数米，他最终撞线的时候甚至还减速了。最令人惊讶的是，随后人们发现他一只鞋的鞋带居然没系好！即便如此，他还是以9.69秒打破了世界纪录。比赛结束后不久，挪威奥斯陆大学一个天体物理学家团队分析了他在这场比赛中的表现，认为如果博尔特不减速的话可以跑进9.6秒。一年后，这个结论已无需怀疑，博尔特在柏林田径世锦赛的百米决赛中以9.58秒夺得冠军，打破了他自己创造的世界纪录。然而，这仍然不是他百米跑的最快速度。短跑运动员进行百米赛跑时，是从完全静止开始的，因此前20米需要从速度为零加速到最快速度。而在150米赛跑中，当运动员跑过50米的标记时，他们已经在以各自的最快速度奔跑了。在2009年英国曼彻斯特举行的150米跑比赛中，博尔特以令人咂舌的8.7秒跑完了赛程的最后100米。迄今为止，这仍然是人类跑100米的最快速度，相当于41.4公里/小时。
那么，博尔特与猎豹相比，谁跑得更快？通常认为，猎豹是陆地哺乳动物中奔跑速度最快的，它们经常被形容为"动物中的法拉利"。然而，在野外条件下估算猎豹实际奔跑的速度非常困难，目前对猎豹最快速度的估算值大致在112～120公里/小时。另外，与田径场地里的跑道相比，野外环境里的奔跑更像是障碍跑。设想一下，如果博尔特在半路上需要改变方向绕开灌木丛，并且躲开一块巨石，他的百米跑表现会是怎样？2012年，美国辛辛那提动物园的科学家决定测验一下猎豹在博尔特所处的条件下能跑多快。那年的6月20日，他们将5只猎豹带到跑道上，记录它们跑100米的用时。为了使猎豹进入短距离冲刺状态，科学家们用一条细绳拖着一个毛绒玩具狗在猎豹前方高速移动。有几只猎豹对这一运动并不怎么感兴趣，它们百米跑的成绩在10秒左右。但有一只名叫莎拉的猎豹，居然跑出了5.95秒的成绩，相应的平均速度接近60.5公里/小时。让我们将猎豹莎拉和博尔特放入同一个场景中，2008年博尔特在鸟巢体育场跑出世界纪录时，起跑5.95秒后，他刚刚跨过55米的标记线，这时猎豹莎拉已经领先他45米到达终点了！别忘了，这只是一只在动物园中吃饱了肚子后追着毛绒狗玩的猎豹。这一活动的组织者，辛辛那提动物园的凯瑟琳·海克推测，在野外一只饥肠辘辘的猎豹追逐它的晚餐时，会达到更高的速度，很有可能达到以往推测的120公里/小时。
而野外估算猎豹奔跑速度存在一个很大的问题，即动物真正奔跑的时间和距离都很难估计准确，因此其可靠性令人怀疑。今年初，英国伦敦皇家兽医学院的一个研究团队成功解决了这一难题，他们给生活在非洲南部博茨瓦纳的5只猎豹装上了惯性测量装置和精确的GPS定位装置，成功地记录了它们367次猎食行为的准确路线和速度。这项工作发表在《自然》上（Wilson et al，2014，Nature，498：185～189）。详细分析显示，猎豹猎食过程中平均奔跑的距离为173米，最长猎食距离存在个体差异，范围在400～560米。出人意料的是，它们的平均速度比动物园猎豹要慢，最高仅为14.9米/秒，而猎豹莎拉的百米平均速度为16.8米/秒。当然，野外的平均速度隐含了一个非常宽泛的速度范围，最快速度远远高出平均值。记录到的最快速度实际上是25.9米/秒（93公里/小时），相当于3.86秒跑完100米！以这个速度，博尔特还没跑到40米时，这只猎豹就已经冲过终点了。这些猎豹主要是在追捕黑斑羚，文章作者推测，东非以汤普森瞪羚为食的猎豹奔跑速度很可能更快。
显然，以如此高的速度奔跑需要巨大的动力。对惯性监测系统的数据进行动能计算得出，当冲刺速度达到10～18米/秒时，猎豹的肌肉需要输出100瓦/千克体重的动力。事实上，对博尔特2009年在柏林的破纪录短跑进行生物力学分析后发现，他的动力输出只达到了上述结果的1/4（详情见http://berlin.iaaf.org/records/biomechanics/index.html）。这就引出一个问题，猎豹是如何实现如此非凡的动力输出的呢？
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