论文部分内容阅读
如果没有水波和浪花，奥运会将变得多么枯燥和单调！游泳和跳水从来是举足轻重的金牌大户，也是上座率和收视率高居榜首的热门项目。如果说坚实的地面是奥运会“陆军”角逐的战场，那么清澈晶莹的游泳池便是奥运会“水师”的用武之地了。
人类历代祖先都是从江河湖海中“识水性”的。当1896年雅典第一届奥运会把游泳列为竞赛项目时，赛场就自然而然摆到了爱琴海的皮雷埃夫斯港湾。参赛选手被轮船送到海上的出发点，一长串漂浮的南瓜是路线标志物，终点设在未经准确丈量的岸边。号称“匈牙利海豚”的第一届奥运会冠军阿尔弗雷德事后回忆说，“在寒冷的13度海水中，迎着12英尺的大浪，我求生的渴望压倒了夺取冠军的激情。”
1900年巴黎奥运会的游泳同样在天然水体塞纳河上举行（图1）。这种原始的比赛环境显然无法确定运动员的真实成绩。海水的浮力大于淡水，而江河具有一定的流速。1908年伦敦奥运会，组织者在白城体育场中间挖了一个100米长的游泳池，虽然“水陆同场，游跑并肩”，但奥运会比赛总算第一次在人工游泳场进行了。
（1）1900年巴黎奥运会游泳比赛的出发台
此后的游泳池往往“一专多能”。1948年伦敦奥运会拳击比赛的“擂台”就是在游泳池上搭起的一座小桥，让选手们饱受水面散发的氯气熏呛之苦（图2）。1964年东京奥运会游泳池在比赛结束后铺上地板马上变成柔道竞技场了。
（2）1948年伦敦奥运会游泳池上建起的拳击比赛台
随着生产力突飞猛进的发展，奥运会游泳池作为水上项目的“操场”也日益正规化和专门化。迅速增长的社会需求更使游泳池修建越来越成为“小菜一碟”。几十年间，地球上的每座城市乃至大学、旅馆、私人寓所都拥有了游泳池。这是一个五光十色的游泳池家族，有室外室内之分，海水淡水之别。堪萨斯露天泳池面积相当于城市的半个街区；布鲁塞尔的耐莫33游泳池深33米，是世界著名的潜水胜地；而智利的圣·阿尔芬索海水游泳池长1000多米，面积达8万多平方米，被列入吉尼斯世界大全。但它们的功能都只限于公众的休闲娱乐，不能用于正式的重大比赛（图3）。
（3）智利圣·阿尔芬索海水游泳场
现代的奥林匹克标准游泳池的尺寸应该是恰到好处的：长度50米，允许误差值为正3毫米，但不能短一丝一毫，并且必须用激光测距仪认定；宽度25米，深度以2米为宜。正是这个2500吨的“水体”凝聚了无限的智慧和创造力。
打从1920年安特卫普奥运会上澳大利亚游泳选手控告美国队阻挡他们前进，1924年的巴黎奥运会便第一次用绳索穿上软木块，在游泳池面拉起了8条漂浮的分道线。今天高水准的游泳池大都有10个泳道，分道线用不同颜色的塑料小叶轮串接而成，当运动员激起的水波向相邻泳道传递时，首先就会驱动这些小轮子旋转，吸收和消解大部分能量，有效减少了彼此之间的干扰（图4）。
（4）这些塑料小叶轮在游泳比赛中起着重要的作用
灯光调控在最佳的水平照度、垂直照度和标准色温，并且不在池壁上投下影子；高灵敏度的计时触摸屏精确到千分之一秒；设有压力传感器的出发台得心应手又铁面无情；大屏幕电视和成绩公告牌及时传递着赛场的信息，无论运动员、观众和传媒记者都能处处享受到现代科学的恩惠。
可别以为游泳池就是在地上挖个坑再灌满水。现代游泳馆是一个精妙复杂的高贵建筑，悬空的池底铺满纵横交错的管道，外壁四周支撑着成排的液压钢架，整个游泳池完全像一个巨大“保温瓶”的“内胆”，是一个被高科技捧起的掌上明珠（图5）。
（5）高科技的现代游泳馆
也别以为池子里会是死水一潭，数台强大的水泵驱动着满池清波不断循环。由3个氧原子构成的臭氧大量分解出游离氧，高效、广谱杀灭各类细菌并氧化水中的有机物。这种氧气的同素异构体氧化能力比氯气强得多，却不会产生化学残留物带来二次污染，杀菌效果比紫外线好得多，却不会由于直线传播而留下死角，同时具有理想的除臭、去味、脱色功能。由石英砂、活性炭、硅藻土等制成的过滤器将毛发和各种杂质祛除，使游泳池的水质保持最佳透明度，并始终达到饮用标准。
无论春夏秋冬，风霜雨雪，游泳馆里必须四季如春，池水温度严格保持在25℃～28℃。这里的恒温系统大多以高温蒸汽为热交换传媒，而汩汩暖流从均匀分布的水口缓缓流出时，并不会对造成池水的干扰和搅动。游泳池的恒温还不仅为了保证运动员感觉舒适，中国宋代科学家沈括在观察漏壶时就发现“冬日水涩，夏日水利”，科学试验表明，流体的粘滞性随温度升高而降低。水温每升高5℃，粘滞性将降低大约10%。因此不同温度的水会因摩擦阻力不同而影响比赛成绩。不过，如果你要指望到粘滞性较小的30多度热水中打破世界纪录的话，一定会很快引起中暑（图6）。
（6）《梦溪笔谈》记述了漏壶“夏日水利，冬日水涩”的现象
游泳池中所有物理化学指标都接受全自动监测系统控制。在回水管路上，不同的探头能把水的杂质、ph值、温度等参数传给电脑分析，然后准确发出相应的指令。
尽管游泳池已经清澈见底，但水花的飞溅和光线的折射仍妨碍对水下动作的欣赏和观察。巨大环形玻璃视窗也许是向水族馆学习的结果。而水下摄像机的安装则不仅延伸了观众的眼睛，也给裁判提供了更多依据。如果早有水下现场摄影装置，1956年墨尔本奥运会上前苏联和匈牙利水球队厮打混战、血洒波涛的事就可以有根有据地提前制止了。
因为女性是美丽的性别，花样游泳就成了专为女性设置的奥运会项目。这些凌波仙子的“水上芭蕾”却是靠音乐的节奏来协调和指挥的。潜入水下后，空气中的声波被水面反射，完全不能听见。这时姑娘们接受的是来自水下扩音器的音乐指令。不过，她们听到的声音不是通过耳膜传递，而是水中的声波引起头骨的震动，使信号越过外耳和中耳直接传到内耳的耳蜗并被大脑接受。这种“骨传导”的声音像“水晶般的透明”，可惜失去了两只耳朵的听觉差来辨别方向，因此就无法达到立体声效果了（图7）。
（7）花样游泳运动员在水下无法听到空气中的声波
人的视觉同样会在水中大打折扣。由于水的折射率为1.33，和人的角膜的折射率1.37非常接近，因此在水中睁开眼睛后，角膜无法完成正常的“屈光”功能，就会使影像远远落到视网膜后面，如同戴上高度近视镜而变得两眼昏花。游泳运动员在水中使用防护眼镜，不仅是为了避免眼球和水直接接触的刺激，还为了确保光线从空气介质射入眼睛，从而获得一个清晰的水下视野。
跳水池和游泳池的距离不得小于5米，这里却是一个三维空间的天地。百年以来，跳水设备最大的变化莫过于跳板的改进。1948年，诺曼第人巴克用二次大战剩下的300个铝管制造了一种“巴克跳板”，使弹跳性能大为提高。此后更坚实轻捷的铝合金跳板接踵问世，让1米板跳水成为可能。如今的跳板大都由木材、合金、玻璃纤维和碳纤维复合制成，具有良好的防滑表面。更轻的材质和更佳的弹性能减少对头部的震荡，并能将身体弹升到足够高度，为空中完成复杂动作赢得了更加从容和宝贵的时间。
从跳台上试一俯瞰，会看到水下连续的气泡或水面细小的射流激起轻柔的涟漪，这种“造波设备”是提示距离的醒目标志。游泳池太透明了恐怕找不准水面，设计者对运动员真可算体贴入微了。
2008年北京奥运会的国家游泳中心“水立方”也许称得上当代科技与艺术的结晶。来自开尔文“气泡构造”的灵感，3000多个聚四氟乙烯薄膜“气枕”砌起一座华丽建筑，用梦幻般的蔚蓝展示着水的柔情和水的质感。高度智能化的设施处处焕发着科技的光彩。国际奥委会主席罗格称赞“水立方”为体育界的“歌剧院”，中国公众则推
选她为北京奥运建筑的“最佳女配角”（图8）。
（8）科技与艺术的结晶——“水立方”
谁说现代游泳馆不是体育的奇迹：她有大脑、有神经、有心脏、有新陈代谢、有恒定体温......当我们真实感受到这一切时，就会发现她仿佛是一个鲜活而美丽的生命。
人类历代祖先都是从江河湖海中“识水性”的。当1896年雅典第一届奥运会把游泳列为竞赛项目时，赛场就自然而然摆到了爱琴海的皮雷埃夫斯港湾。参赛选手被轮船送到海上的出发点，一长串漂浮的南瓜是路线标志物，终点设在未经准确丈量的岸边。号称“匈牙利海豚”的第一届奥运会冠军阿尔弗雷德事后回忆说，“在寒冷的13度海水中，迎着12英尺的大浪，我求生的渴望压倒了夺取冠军的激情。”
1900年巴黎奥运会的游泳同样在天然水体塞纳河上举行（图1）。这种原始的比赛环境显然无法确定运动员的真实成绩。海水的浮力大于淡水，而江河具有一定的流速。1908年伦敦奥运会，组织者在白城体育场中间挖了一个100米长的游泳池，虽然“水陆同场，游跑并肩”，但奥运会比赛总算第一次在人工游泳场进行了。
（1）1900年巴黎奥运会游泳比赛的出发台
此后的游泳池往往“一专多能”。1948年伦敦奥运会拳击比赛的“擂台”就是在游泳池上搭起的一座小桥，让选手们饱受水面散发的氯气熏呛之苦（图2）。1964年东京奥运会游泳池在比赛结束后铺上地板马上变成柔道竞技场了。
（2）1948年伦敦奥运会游泳池上建起的拳击比赛台
随着生产力突飞猛进的发展，奥运会游泳池作为水上项目的“操场”也日益正规化和专门化。迅速增长的社会需求更使游泳池修建越来越成为“小菜一碟”。几十年间，地球上的每座城市乃至大学、旅馆、私人寓所都拥有了游泳池。这是一个五光十色的游泳池家族，有室外室内之分，海水淡水之别。堪萨斯露天泳池面积相当于城市的半个街区；布鲁塞尔的耐莫33游泳池深33米，是世界著名的潜水胜地；而智利的圣·阿尔芬索海水游泳池长1000多米，面积达8万多平方米，被列入吉尼斯世界大全。但它们的功能都只限于公众的休闲娱乐，不能用于正式的重大比赛（图3）。
（3）智利圣·阿尔芬索海水游泳场
现代的奥林匹克标准游泳池的尺寸应该是恰到好处的：长度50米，允许误差值为正3毫米，但不能短一丝一毫，并且必须用激光测距仪认定；宽度25米，深度以2米为宜。正是这个2500吨的“水体”凝聚了无限的智慧和创造力。
打从1920年安特卫普奥运会上澳大利亚游泳选手控告美国队阻挡他们前进，1924年的巴黎奥运会便第一次用绳索穿上软木块，在游泳池面拉起了8条漂浮的分道线。今天高水准的游泳池大都有10个泳道，分道线用不同颜色的塑料小叶轮串接而成，当运动员激起的水波向相邻泳道传递时，首先就会驱动这些小轮子旋转，吸收和消解大部分能量，有效减少了彼此之间的干扰（图4）。
（4）这些塑料小叶轮在游泳比赛中起着重要的作用
灯光调控在最佳的水平照度、垂直照度和标准色温，并且不在池壁上投下影子；高灵敏度的计时触摸屏精确到千分之一秒；设有压力传感器的出发台得心应手又铁面无情；大屏幕电视和成绩公告牌及时传递着赛场的信息，无论运动员、观众和传媒记者都能处处享受到现代科学的恩惠。
可别以为游泳池就是在地上挖个坑再灌满水。现代游泳馆是一个精妙复杂的高贵建筑，悬空的池底铺满纵横交错的管道，外壁四周支撑着成排的液压钢架，整个游泳池完全像一个巨大“保温瓶”的“内胆”，是一个被高科技捧起的掌上明珠（图5）。
（5）高科技的现代游泳馆
也别以为池子里会是死水一潭，数台强大的水泵驱动着满池清波不断循环。由3个氧原子构成的臭氧大量分解出游离氧，高效、广谱杀灭各类细菌并氧化水中的有机物。这种氧气的同素异构体氧化能力比氯气强得多，却不会产生化学残留物带来二次污染，杀菌效果比紫外线好得多，却不会由于直线传播而留下死角，同时具有理想的除臭、去味、脱色功能。由石英砂、活性炭、硅藻土等制成的过滤器将毛发和各种杂质祛除，使游泳池的水质保持最佳透明度，并始终达到饮用标准。
无论春夏秋冬，风霜雨雪，游泳馆里必须四季如春，池水温度严格保持在25℃～28℃。这里的恒温系统大多以高温蒸汽为热交换传媒，而汩汩暖流从均匀分布的水口缓缓流出时，并不会对造成池水的干扰和搅动。游泳池的恒温还不仅为了保证运动员感觉舒适，中国宋代科学家沈括在观察漏壶时就发现“冬日水涩，夏日水利”，科学试验表明，流体的粘滞性随温度升高而降低。水温每升高5℃，粘滞性将降低大约10%。因此不同温度的水会因摩擦阻力不同而影响比赛成绩。不过，如果你要指望到粘滞性较小的30多度热水中打破世界纪录的话，一定会很快引起中暑（图6）。
（6）《梦溪笔谈》记述了漏壶“夏日水利，冬日水涩”的现象
游泳池中所有物理化学指标都接受全自动监测系统控制。在回水管路上，不同的探头能把水的杂质、ph值、温度等参数传给电脑分析，然后准确发出相应的指令。
尽管游泳池已经清澈见底，但水花的飞溅和光线的折射仍妨碍对水下动作的欣赏和观察。巨大环形玻璃视窗也许是向水族馆学习的结果。而水下摄像机的安装则不仅延伸了观众的眼睛，也给裁判提供了更多依据。如果早有水下现场摄影装置，1956年墨尔本奥运会上前苏联和匈牙利水球队厮打混战、血洒波涛的事就可以有根有据地提前制止了。
因为女性是美丽的性别，花样游泳就成了专为女性设置的奥运会项目。这些凌波仙子的“水上芭蕾”却是靠音乐的节奏来协调和指挥的。潜入水下后，空气中的声波被水面反射，完全不能听见。这时姑娘们接受的是来自水下扩音器的音乐指令。不过，她们听到的声音不是通过耳膜传递，而是水中的声波引起头骨的震动，使信号越过外耳和中耳直接传到内耳的耳蜗并被大脑接受。这种“骨传导”的声音像“水晶般的透明”，可惜失去了两只耳朵的听觉差来辨别方向，因此就无法达到立体声效果了（图7）。
（7）花样游泳运动员在水下无法听到空气中的声波
人的视觉同样会在水中大打折扣。由于水的折射率为1.33，和人的角膜的折射率1.37非常接近，因此在水中睁开眼睛后，角膜无法完成正常的“屈光”功能，就会使影像远远落到视网膜后面，如同戴上高度近视镜而变得两眼昏花。游泳运动员在水中使用防护眼镜，不仅是为了避免眼球和水直接接触的刺激，还为了确保光线从空气介质射入眼睛，从而获得一个清晰的水下视野。
跳水池和游泳池的距离不得小于5米，这里却是一个三维空间的天地。百年以来，跳水设备最大的变化莫过于跳板的改进。1948年，诺曼第人巴克用二次大战剩下的300个铝管制造了一种“巴克跳板”，使弹跳性能大为提高。此后更坚实轻捷的铝合金跳板接踵问世，让1米板跳水成为可能。如今的跳板大都由木材、合金、玻璃纤维和碳纤维复合制成，具有良好的防滑表面。更轻的材质和更佳的弹性能减少对头部的震荡，并能将身体弹升到足够高度，为空中完成复杂动作赢得了更加从容和宝贵的时间。
从跳台上试一俯瞰，会看到水下连续的气泡或水面细小的射流激起轻柔的涟漪，这种“造波设备”是提示距离的醒目标志。游泳池太透明了恐怕找不准水面，设计者对运动员真可算体贴入微了。
2008年北京奥运会的国家游泳中心“水立方”也许称得上当代科技与艺术的结晶。来自开尔文“气泡构造”的灵感，3000多个聚四氟乙烯薄膜“气枕”砌起一座华丽建筑，用梦幻般的蔚蓝展示着水的柔情和水的质感。高度智能化的设施处处焕发着科技的光彩。国际奥委会主席罗格称赞“水立方”为体育界的“歌剧院”，中国公众则推
选她为北京奥运建筑的“最佳女配角”（图8）。
（8）科技与艺术的结晶——“水立方”
谁说现代游泳馆不是体育的奇迹：她有大脑、有神经、有心脏、有新陈代谢、有恒定体温......当我们真实感受到这一切时，就会发现她仿佛是一个鲜活而美丽的生命。