为什么最短的起跑时间不是0秒，而是0.1秒？
原创 Insulindian 果壳
7月31日夜晚，东京奥运会田径赛场显现了争议性的一幕：
在男人100米第1轮比赛中，尼日利亚选手由于抢跑而被红牌罚下。他的起跑反响时间为0.095秒——依据国际田径团结会的划定，运倡导的起跑反响时间少于0.100秒时，即被视为抢跑。与此同时，同组的英国选手刚刚跑出0.093秒的起跑时间，却被推断为“计时器妨碍”而得以留在场上。
尼日利亚选手奥杜杜鲁由于抢跑被红牌罚下
这种判罚对否公平，我们无法评判，不外看着运倡导懊丧离场的样子，照旧会不由感受：辛劳准备比赛，只由于与划定起跑时间0.005秒的差距就丢失了时机，这种划定对运倡导会不会太严苛了点？
0.100秒，产生了什么？
在速跑比赛中，起跑反响时间指的是从发令枪响开头，到起跑器纪录到凌驾阈值的力为止的时间。最短起跑反响时间并不是0秒，而是0.100秒，这个划定局部参考了一项1990年的研讨。研讨纪录了8名芬兰的男性速跑运倡导在起跑时的腿部肌电信号，当肌肉的活动水平凌驾基线10%时则记下反响时间；后果发觉，起跑姿势中前后两条腿的均匀反响时间分散为0.121秒和0.119秒。
不外，这项划定在比年来有很多争议，有人以为它太长，有人以为它太短。在实践起跑历程中，运倡导身上毕竟产生了什么事呢？
枪声入耳
发令枪响，声响经过氛围介质传导进入运倡导的耳朵。这看起来不外是一刹时，但在毫秒必争的速跑赛场，枪声入耳的时间不成忽略。
从前的速跑比赛中，发令员站在赛道一侧，枪声传导到离发令枪迩来和最远的赛道会有20～30毫秒的不同；随着转达距离的增长，枪声响度下降，枪声轻重也与运倡导的反响时间亲密干系。1996年奥运会速跑比赛的统计数据体现，起跑反响时间的均匀值从第一赛道到第八赛道渐渐增大；2004年奥运会速跑比赛的数据也有相似的纪律。
起跑器后有一个小喇叭 | Pixabay
因此，从2008年奥运会开头，在速跑比赛中，每个跑道的起跑器后方都安排了扩音器，同时播放音量相反的发令枪声，以最大水平确保公平。在这种情况下，枪声在约3毫秒后进入运倡导的双耳。
听觉转化为活动
枪声抵达运倡导的耳朵后，声波由耳蜗转化为神经信号，经耳蜗神经转达到脑干中的耳蜗核；随后传导到中脑中的下丘，再到丘脑中的内侧膝状体，最初抵达听觉皮层。听觉的感知通路也是种种以为信息中最长的一条。经过脑电纪录可知，声响信号从耳朵抵达中枢神经体系的第一站——脑干，约莫必要3毫秒；抵达人类的听觉感知中心脑区——听皮层，必要35～50毫秒。
之后，听皮层将信号传导至控制活动的活动皮层，活动皮层的指令终极颠末脑干和脊髓抵达浑身肌肉，报告运倡导的肢体该怎样发力。活动信号从脑干到腿部约必要30～50毫秒；并且，通常来说，运倡导身高越高，这个历程必要更长时间；从神经信号到终极肌肉正中产生化学传导，必要泯灭3～6毫秒。
肢体必要颠末一系列的反响，才干完成起跑的举措。图为2012年奥运会男人110米栏比赛，卡梅·阿里因抢跑被取消资历 | Andrew Thomas / Wikimedia Commons
但也有人推测，听皮层和活动皮层约莫并未直接到场专业运倡导的起跑历程，这局部的实际反响时间大概还能更短。在听觉惊吓反射中，从遭到声响惊吓，到腿部肌肉紧缩的最短时间为60毫秒，低于上述反响时间的总和。假如绕开了缓慢而繁复的皮层，经过较为原始的脑布局完成举措，起跑反响时间就会更短。
施力到达起跑器阈值
腿部肌肉吸收到信号还不够，它们还必需紧缩到一定水平，才干启动枢纽的活动，这局部的机器延长有15～20毫秒。最初，当起跑器感遭到运倡导施加的力凌驾设定阈值时，便会中止反响时间的计时，这局部的延长取决于设定阈值的轻重。
因此，假如不思索起跑器的阈值，仅仅将上述各个历程的时间相加，起跑反响时间的极限仿佛真的约莫短于100毫秒。
100毫秒，太长照旧太短？
一项2007年的实行中，研讨职员约请了9名英国男性速跑运倡导到场测试；后果发觉，在凌驾20%的起跑历程中，反响时间都低于100毫秒，研讨纪录到的最快起跑反响的腿部肌电信号显如今60毫秒支配。基于这些后果，他们以为，起跑反响时间的标准应该下调到85毫秒。
但是，这项研讨的丈量后果均匀值，较比赛纪录到的起跑反响时间低了最少20毫秒。这很约莫与起跑器的阈值设定有关，国际田联使用的计时体系来自需求商Omega，具体的阈值信息没有公布，研讨中设定的力阈值约莫与比赛阈值有偏差。同时，运倡导的心思形态也有很大区别，实行中没有抢跑被罚下的压力，约莫让他们更倾向于猜测发令枪的时间。
2007年泛美活动会100米起跑线上的压敏起跑器 | Andrew Hecker / Wikimedia Commons
一些学者则试图在严重比赛的数据中寻觅纪律。有几项研讨对统计数据举行分析建模，都取得了如此的结论：无论男性照旧女性运倡导，起跑反响时间低于100毫秒的约莫性都不敷0.01%。一项基于北京奥运会的研讨指出，男性反响时间有99.9%的相信度在109毫秒以上，而女性则是121秒。换句话说，100毫秒的端正反而会产生一些抢跑的丧家之犬。
另一项分析了迩来4届奥运会，后果发觉，在2004年奥运会中，女性运倡导的均匀反响时间善于男性；但这一差别在2008年奥运会分明低落，到了2012年则几乎散失。研讨者推测，约莫是Omega针对女性运倡导设置了较低的力气阈值。
什么影响了起跑反响时间？
毫无疑问，运倡导千百次反复的练习，会让他们的起跑反响渐渐到达本人的最佳水平。别的，多项研讨都发觉，从初赛、半决赛到决赛，运倡导的反响时间依次延长，这约莫与运倡导在越紧张的比赛中越会合注意力有关。
大脑也会对即将产生的事变——好比发令枪响，作出猜测。在外表提到的听觉惊吓反射实行中，比拟于直接用声响“惊吓”被试者，假如在声响兴奋之前先给出视觉兴奋，被试者作出紧缩反射的时间会低落20～50毫秒。
在速跑比赛中，从准备提示到发令枪响，时间距离通常在1.4～2.3秒之间。一项对20名男性速跑运倡导的实行发觉，时间距离越长，起跑反响时间越短；大赛数据也验证了这一后果。这也分析，大脑在准备阶段的形态明显地影响了起跑反响。
一项统计数据以为，短距离项目终极的成果排名与起跑反响时间没有干系性；但是，起跑时间仍然是比赛中备受眷注的数据 | Pixabay
除了大脑的“无熟悉”猜测，运倡导也约莫有熟悉地举行“压枪跑”——不依据发令枪起跑，而依据本人估计的发令枪时间“赌”一把，假如反响时间凌驾100毫秒，那就是告捷的起跑。
2010年，国际田联全盘实行“零抢跑”划定，运倡导只需抢跑一次就会被取消资历。在此之前，运倡导被允许抢跑一次，仅有累计两次抢跑才会被罚下。在“零抢跑”划定之前，不少的运倡导都市使用压枪跑的战略，延长起跑反响时间或扰乱对手的心态。幽默的是，有研讨者比力了2009年和2011年的天下田径锦标赛速跑数据，发觉在“零抢跑”端正之后，运倡导的起跑反响时间有了明显的增长。
2011年大邱田径世锦赛的男人100米比赛中，天下纪录坚持者博尔特也由于一次抢跑被罚下 | Erik van Leeuwen / Wikimedia Commons
100毫秒是太长照旧太短，现在仍无定论。随着人类对躯体性能的了解加深，关于起跑反响时间的端正也会有更多更深化的讨论，比如男女对否应该订定不同的反响时间标准，准备提示到发令枪的时间又应该怎样公道控制。
这是不休打破极限的古迹，也是不休了解本身的契机。
作者：Insulindian
编纂：麦麦，窗敲雨
一个AI
跑不外博尔特？不不，在你的肢体里，神经信号从脑干传导到肢体的速率可比博尔特快。
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The End
