Рекорды в нескольких легкоатлетических дисциплинах не побивались еще с 1980-х годов, что отчасти объясняется борьбой с медикаментозным допингом. Почти все наилучшие результаты тех лет принадлежат атлетам из США, СССР и ГДР - стран, которые активно развивали программы по применению анаболических стероидов в спорте.

Физиологи говорят об общей тенденции замедления темпов установления все более высоких показателей и признают, что профессиональный спорт, вероятно, приблизился к границам человеческих возможностей. Из 97 мужских и женских легкоатлетических дисциплин в 74-х рекорды были поставлены более пяти лет назад.

В каждом из них - сотни составляющих, от правильных тренировок до правильной погоды. Но если скорость ветра и степень разреженности воздуха атлетам не подвластны, некоторые аспекты спортивной подготовки, возможно, способны позволить им отодвигать лимиты дальше, не нарушая законы честности и "чистоты" спорта.

Технологический фактор

Чемпионату по водным видам спорта в Риме предшествовали соревнования по плаванию на Олимпиаде в Пекине в 2008 году (25 новых мировых рекордов) и чемпионат мира по плаванию на короткой воде в Хорватии того же года (17).

Всего на счету суперкупальника LZR Racer, по оценкам его производителя - компании Speedo, - 84 мировых рекорда чуть менее чем за два года.

Разработанный совместно с Австралийским институтом спорта и НАСА и испытанный в аэродинамической трубе суперкостюм был изготовлен из водоотталкивающего материала, на 50% состоящего из полиуретана и сочетающего в себе эластичность резины и прочность металла.

За LZR Racer, выпущенным в феврале 2008, последовали схожие костюмы других производителей. Все они чрезвычайно плотно облегали тело, что позволяло лучше преодолевать сопротивление воды и, таким образом, увеличивать скорость пловца.

Костюмы LZR Racer, почти полностью покрывающие тело пловца, были запрещены из-за преимущества, которое они давали спортсменам

Американец Майкл Фелпс, выигравший восемь золотых медалей на пекинской Олимпиаде, сравнивал себя в этом костюме с ракетой.

"Этот костюм очень-очень тугой, как набитый до абсолютного предела полиэтиленовый пакет, - объясняет Стивен Хейк, профессор спортивной инженерии университета Шеффилд Холлэм в Англии. - Преимущество заключается в том, что, когда вы плывете, по телу проходят естественные вибрации, но если вас обтягивает этот полиэтиленовый пакет, тело не вибрирует, и сопротивление воды снижается".

"Чтобы его надеть, спортсмену требовалось 30-40 минут, - продолжает он, - а это не совсем нормально для купального костюма".

По нынешним правилам FINA, купальный костюм должен быть не длиннее колен (у мужчин - не выше талии) и изготовлен из текстиля или тканевого материала.

"Однако это не значит, что при изготовлении нельзя использовать углеродное волокно и прочие материалы - главное, чтобы вы смогли доказать, что в итоге это ткань", - говорит профессор Хейк.

Производители купальных изделий, по его словам, продолжают экспериментировать с костюмами спортсменов, однако во многом фокус сместился на очки и шапочки.

"Я заметил, что некоторые надевают шапочку, затем очки, а сверху еще одну шапочку, - говорит Хейк. - Когда вы ныряете в воду, первое, что с ней соприкасается, - это голова, поэтому любое преимущество может иметь значение. Гигантского превосходства вы не получите, но небольшой эффект вполне возможен".

Немец Пауль Бидерман, установивший мировой рекорд в Риме на дистанции 200 метров вольным стилем, преодолел ее в полиуретановом костюме за 1 минуту 42 секунды. На нынешней Олимпиаде в Рио-де-Жанейро Бидерман проплыл это же расстояние на три секунды медленнее.

Усилия производителей одежды для всех скоростных видов спорта сводятся к тому, чтобы лучше преодолеть лобовое сопротивление - водное или аэродинамическое.

"Представьте себе волновой след, который тянется за лодкой, - если след очень широкий, значит сопротивление высокое, если след узкий- значит сопротивление низкое, - поясняет Стивен Хейк. - Уменьшить сопротивление можно, если сделать так, чтобы воздушный поток проходил прямо по телу и за него".

Экипировку велосипедистов испытывают в аэродинамической трубе

Ключевое значение аэродинамика имеет в велоспорте - около 80% энергии велосипедист тратит на преодоление сопротивления воздуха, и чем быстрее он едет, тем с большим сопротивлением сталкивается. Производители костюмов стараются делать их как можно более обтекаемыми, максимально уменьшать количество швов и размещать их таким образом, чтобы не увеличивать поверхностное трение.

Согласно одному из исследований, обтягивающая велосипедная одежда по сравнению с ветровкой дает на расстоянии 40 км преимущество в 91 секунду.

Правильный аэродинамический шлем (специальной формы и с отверстиями для прохода воздуха) может дать вам преимущество в минуту на тех же 40 км, по данным профессионального велогонщика Майкла Хатчинсона.

Поскольку правила Международного союза велосипедистов запрещают кардинально менять конструкцию самого велосипеда и добавлять детали исключительно с целью улучшения аэродинамики, производители сосредотачиваются на улучшении дизайна рамы, руля и колес.

"Велосипедисты пробуют в аэродинамической трубе разную одежду, разные шлемы и, разумеется, разные велосипеды. Обычно на полу проецируются значения сопротивления сил. Таким образом, с помощью специальной системы оптимизации выявляются лучший шлем, лучший велосипед и лучшая одежда, которые дают наилучший общий эффект", - говорит профессор Хейк.

Технологии меняют почти все виды спорта - от прыжков с шестом (согласно исследованию Хейка, проведенному в 2009 году, замена металлического шеста на стекловолоконный позволила атлетам побить мировой рекорд 19 раз за одно десятилетие) до шариков для гольфа, лыж и теннисных ракеток.

"Большая часть спортивного оборудования на сегодняшний день сделана из композитных материалов, - отмечает доктор Аравинд Виджайарагхаван из Манчестерского университета. - Как правило, это какой-то мягкий, легкий материал типа пластика, который укрепляется чем-то вроде углеродного волокна или графена. Благодаря этому материал получается легким, но очень прочным".

Наименьшая польза от инновационных технологий - пожалуй, в беге, причем как на короткие, так и на длинные дистанции.

Единственное технологическое усовершенствование, используемое в спринте, дает преимущество сразу всем атлетам - полиуретановое покрытие, при беге возвращающее энергию спортсмену.

Американские спортсменки выступали на лондонской Олимпиаде в обтягивающих костюмах, но при этом в сережках и с распущенными волосами

"Наверное, у каких-то атлетов и может быть небольшое преимущество, но, если честно, как только вы надеваете обувь с жесткими шипами, дальше у вас только шорты и майка", - отмечает Стивен Хейк.

К примеру, на предыдущей Олимпиаде американские бегуны выступали в специальных костюмах для бега. "Если посмотреть на женщин, у многих из них были сережки, браслеты и сложные прически с распущенными волосами - даже если у этих костюмов и был какой-то эффект, все эти украшения его нивелировали", - продолжает Хейк.

Изучая влияние технологических инноваций на легкую атлетику, Стивен Хейк и его коллеги проанализировали 25 лучших результатов мужчин и женщин с 1890 года.

"Увидеть истинный эффект какой-то конкретной технологии можно только тогда, когда она внезапно повсеместно внедряется или внезапно целиком запрещается, - говорит Хейк. - Мы выяснили, что технологическое вмешательство может менять результат на 5-10%".

По его словам, все, что выходит за рамки 10%, обычно вызывает беспокойство и может быть расценено как тот самый "технологический допинг".

Проблемы физиологии

Если контроль за честностью спорта в технологической сфере - относительно новое явление, то результаты деятельности Всемирной антидопинговой организации (ВАДА), основанной в 1991 году, сегодня становятся все более заметны, отмечает врач олимпийской сборной Финляндии и член антидопингового комитета Эстонии Сергей Илюков.

"По большому счету, антидопинговые действия привели к тому, что во многих дисциплинах сейчас часть рекордов и средние результаты падают", - отмечает он.

"В 1989 году Международная федерация легкой атлетики стала вводить так называемые внесоревновательные тесты, и по мере разрушения "железного занавеса" этот процесс ускорился, что привело к тому, что предподготовительный период между соревнованиями у спортсменов не было возможности использовать анаболические стероиды", - объясняет Илюков.

Запрет стимуляторов оставил физиологам и спортивным врачам работу над натуральными способами помочь спортсменам справиться с нагрузками.

Профессор Стюарт Эггинтон с факультета биологических наук Университета Лидса объясняет допинг как "использование ненатурального вещества или искусственное увеличение естественного уровня какого-то вещества, что в итоге дает вам спортивное преимущество".

Использовать натуральные вещества наиболее эффективным способом позволяет развитие диетологии.

"Наш организм рассчитан на то, чтобы поглощать разные вещества, разные пищевые продукты и затем превращать их в соединения, необходимые для процесса метаболизма, для поддержания жизнедеятельности", - говорит Эггинтон.

Этот процесс достаточно затратный: организм должен расщепить пищу на элементы и затем превратить их в необходимые для работы мышц вещества. Задача диетолога в данном случае - заставить организм спортсмена тратить меньше энергии на усвоение пищи.

"Если давать спортсменам продукты, которые требуют меньшей трансформации, и/или биологически активные добавки - не медикаменты, а именно натуральные соединения, то мы можем усилить эффективность метаболизма. В результате мы получим большую производительность, так как перевод потребляемой пищи в энергию происходит эффективнее", - объясняет физиолог.

Источником энергии для метаболизма и сокращения мышц служит аденозинтрифосфорная кислота (АТФ).

"При интенсивных нагрузках, - если вы бежите 100-, 200- или 400-метровый спринт, - ваши мышечные клетки активно вырабатывают АТФ, однако в то же время в большом количестве накапливаются метаболиты (продукты обмена веществ), что в итоге приводит к усталости и замедлению сокращения мышц", - говорит доктор Найл Макфарлэйн из Университета Глазго.

Обратный эффект наблюдается при долгих нагрузках: например, при беге марафонца, когда организм теряет способность вырабатывать АТФ, что также приводит к усталости. Соответственно, по словам Макфарлэйна, необходимо работать над тем, чтобы помочь организму работать более эффективно и справляться с накоплением продуктов обмена веществ.

Борьба с допингом даст дополнительный импульс развитию спорта, считает Сергей Илюков

К примеру, для того, чтобы избавиться от лишних метаболитов и позволить мышцам дольше эффективно работать, в качестве добавки используется креатин - натуральное соединение, вырабатываемое в организме из аминокислот.

"При распаде АТФ выделяется молекула фосфата, которая способствует усталости. Так что если мы сможем поместить в мышечные клетки что-то, что позволит нам избавиться от этой молекулы фосфата, возможно, мы сможем работать интенсивнее или дольше", - поясняет доктор Макфарлэйн.

Напитки, которые пьют спортсмены во время марафона, содержат необходимый им набор питательных веществ

"В 1950-х годах люди были уверены, что нельзя пробежать милю быстрее, чем за четыре минуты, что это естественный барьер, - продолжает физиолог. - При этом физические ограничения с тех пор не изменились - сколько кислорода потребляет человек, сколько энергии могут производить его мышцы, как организм реагирует на изменение кислотно-щелочного баланса крови и так далее. Однако разница в том, что сейчас люди лучше питаются и усерднее тренируются".

Улучшить спортивные показатели можно и более простыми способами: профессор Макфарлэйн приводит в пример напитки, которые дают спортсменам во время марафона. На каждом этапе состав этого напитка - углеводы, ионы калия и натрия и так далее - меняется, что позволяет оптимизировать водный баланс в организме.

"Это важно для правильной работы мышц, а также для того, чтобы предупредить обезвоживание, при котором вы не можете справляться с повышением выработки тепла", - отмечает Макфарлэйн.

Также ученые работают над повышением уровня коллагена - белка, отвечающего за прочность и эластичность соединительной ткани.

По словам Найла Макфарлэйна, многие принимают хондроитинсульфат - добавки для суставов и соединительной ткани, повышающие ее эластичность и предел прочности. "Таким образом, если вы бежите 42 км, ваши мышцы не станут вялыми; когда они в тонусе, скорость бега увеличивается", - отмечает он.

Однако оба физиолога признают, что, несмотря на небольшие положительные эффекты, кардинально улучшить результаты не получится.

"Это называется законом убывающей доходности - чтобы добиться улучшения показателя, вам нужно прилагать гораздо больше усилий и находчивости, чем вы потратили на улучшение его в предыдущий раз, - говорит Стюарт Эггинтон из Университета Лидса. - За каждый новый рекорд вам нужно бороться намного упорнее".

В условиях, когда выигрыш означает сотую секунды, решающую роль играют разные факторы, многие из которых не зависят от спортсменов или ученых.

Олимпиада 1968 года была проведена в Мехико, на высоте 2240 метров над уровнем моря. Благодаря разреженному воздуху были установлены новые рекорды на всех дистанциях мужского спринта и почти всех - женского. А результат американского прыгуна Боба Бимона, превзошедшего предыдущий рекорд на 55 см, оставался лучшим более 20 лет.

"Должны сойтись вместе сотни факторов, а мы лишь возимся с одним из них", - отмечает профессор Макфарлэйн.

"Сердце чемпиона"

Главным фактором Макфарлэйн считает не технологический и не физиологический, а психологию.

"Никто не бежит стометровку с постоянной скоростью, все стартуют и бегут по-разному, и главное - нащупать свои сильные стороны, играть на них и не позволять нервам взять над тобой верх", - утверждает ученый.

Умение фокусироваться на настоящем моменте, не позволяя сомнениям и окружающей обстановке отвлекать себя, достигается с помощью нескольких распространенных техник, говорит профессор Дэвид Юкельсон, спортивный психолог из Университета Пенсильвании.

"Профессиональные спортсмены не думают, они реагируют, - отмечает он. - А вот как они реагируют - это вопрос подготовки".

В первую очередь, это самоконтроль. Каждый человек реагирует на стрессовые ситуации по-разному - у кого-то учащается сердцебиение и дыхание, кто-то чувствует напряжение в плечах. "Нужно знать свой организм и уметь контролировать его", - объясняет психолог.

Многократный олимпийский чемпион и рекордсмен Майкл Фелпс считает психологическую подготовку одной из важнейших составляющих тренировок

Современные способы исследования головного мозга - нейровизуализация - позволяют лучше понять, как он реагирует на стресс и высокие нагрузки. "Это сочетание новых технологий и техник старой школы", - говорит Юкельсон.

Специалисты также работают с атлетами над техникой постановки целей и так называемой визуализацией.

Пловец Майкл Фелпс, обладатель 23 олимпийских золотых медалей и 26-кратный чемпион мира, называет психологическую подготовку самым важным аспектом помимо самих тренировок.

В интервью Washington Post спортсмен рассказывал, что детально представляет себе все возможные исходы соревнования - как хорошие, так и плохие: "Если у меня порвется купальник или сломаются очки, - что я буду делать?"

"Так как разные реакции уже запрограммированы в его голову, он не переживает о них в день соревнований и вместо этого сосредотачивается на своем выступлении, - говорит тренер Фелпса Боб Боумен. - Уверенность в себе - возможно, его самая сильная сторона".

"Это сочетание всех наук, - говорит Дэвид Юкельсон о профессиональном спорте. - Но да, я считаю, что правильный настрой может оказать решающее влияние".

За пределами возможностей

"Мы уже требуем от спортсменов большего, чем то, на что рассчитан наш организм, - отмечает физиолог Найл Макфарлэйн. Эволюционно людям никогда не требовалось бегать так быстро и так далеко, продолжает он: "Мы бы никогда не стали гнаться за одним животным 26 миль. Если бы вдруг мы его не догнали, мы бы остались без сил, еды и помощи в 26 милях от того места, с которого начали".

Будущее профессионального спорта физиолог видит в соревнованиях на выносливость.

"Через 20 лет нас будет интересовать не как быстро спортсмены пробегают марафон, а сколько они могут пробежать за 24 часа или как быстро они могут пробежать сто миль", - говорит он. Таким образом, ученые смогут работать над улучшением выносливости каждого спортсмена, и в итоге менее интенсивные нагрузки могут быть меньшим риском для здоровья, чем профессиональный спорт сейчас, считает Макфарлэйн.

"Нужно менять правила игры, - вторит его коллега Стюарт Эггинтон. - Как в футболе - если защита становится слишком сильной, надо менять правила "офсайда". "Да, мы приближаемся к лимиту человеческих возможностей, скорее всего это так", - констатирует он.

Первым одну милю меньше чем за четыре минуты пробежал британский студент Оксфорда Роджер Баннистер в 1954 году. Хотя до этого большинство ученых твердили, что это невозможно, уже через полтора месяца австралиец Джон Лэнди побил его рекорд, сейчас превзойденный уже почти на 17 секунд.