26块骨头，33个关节，20块肌肉，100多条韧带，数以千计的神经末梢和血管……诚如达·芬奇所言，人的脚是艺术和工程学的杰作。打从人类祖先在非洲草原直立行走后，我们便把体重完全交给了双脚，让它承受着比四肢动物成倍的负荷。尽管每年都有成吨的研究报告问世，我们却至今仍没有完全理清在不同运动状况下腿、脚、鞋、地面之间微妙的相互关系。

　　鞋子舒不舒服只有脚指头知道……

　　两只小小的“马达”

　　早期的帆布面硫化胶底鞋、笨重得几乎只适合直线前进的金属头足球鞋、柏林奥运会上欧文斯的跑鞋、飞人乔丹气垫鞋、斯坦·史密斯网球鞋、刘易斯的陶瓷钉鞋、琼斯的“水晶鞋”、约翰逊的“金缕鞋”、刘翔的“红色魔鞋”，多少传奇为人们耳熟能详并津津乐道。运动鞋的历史，处处留下一个时代科学的脚印。

　　如今的奥运比赛已不再是低技术含量的体育运动，“更快、更高、更强”的奥运会业已变得“更科学”了。

　　运动鞋虽然琳琅满目，但基本原理是大致相通的。它的首要功能是吸收来自地面的震荡。当人的奔跑速度达到每秒6米时，脚掌承受的负荷约为体重的4倍，跳高跳远时增大为7倍，三级跳远中双脚两次直接和硬地碰撞，冲击力峰值可达体重的20多倍，强烈的振荡会传到脚踝、膝部、髋部以致脊柱和大脑。感谢我们脚跟的脂肪垫和天然的“弹簧系统”脚弓有效抵御着这种伤害。现代运动鞋将一种具有很高“受压顺从性能”的材料放置在鞋后跟，让它通过自身最大的变形量吸收冲击动能。还有些运动鞋将中底做成“华夫饼干”状，有些在鞋底内放置橡胶立柱和气垫，起到汽车底盘下减震弹簧的作用。

　　当篮球运动员纵身而起，田径运动员脚下生风时，一双称心的好鞋便如同两只小小的“马达”。运动鞋的第二大功能是回输能量。脚掌部位的聚氨酯等微孔发泡材料具有极强的弹性，鞋底在受压变形还原时，能将吸收和储存的能量释放出来返还给脚掌。在周而复始的蹬伸过程中，就如同踏着一个微型的“跳板”了。这里的技术精华，是在鞋的弹性和稳定性之间寻找平衡点，既要获得理想的反冲力，又不能失去精确的空间感和“脚踏实地”的坚硬支撑。

　　网球、羽毛球运动员在场上骤起急停，乒乓球选手则频繁侧向跃动，“掷铁饼者”少不了身体旋转，“剑客”们更多前后腾挪……运动鞋的第三大功能是防滑。脚下的摩擦力是由鞋底与地面的法向力、摩擦系数和接触面积决定的。从微观角度看，由于地面的凸凹不平，往往和鞋底间只是有限的“点接触”。高摩擦系数并且具有高延伸度的鞋底能在凸凹的地面产生弹性形变，增加接触面，这就是所谓的“抓地性”。过去的金属鞋钉在插入、拔出地面间会消耗能量，现代的鞋钉用尼龙、聚氨酯等复合材料制成，圆锥形、长方形、刀刃形等不一而足，鞋钉的数量和位置也能因人、因地而调整和改变。更有大量运动鞋以不同排列的突脊代替了鞋钉。至于鞋底的花纹更是千变万化，带来不同方向上摩擦力的差异，以满足不同运动种类的需求。值得提醒的是，人在运动中的“刹车”过程是由动摩擦转为静摩擦的，脚落地后应该有少许“滑动行程”，如果鞋的摩擦力大到一着地就纹丝不动，便容易崴脚和扭伤了。

　　科技为双脚减负

　　至于运动鞋扭力系统对脚形和动作的矫正，鞋帮对脚踝的支护，通过气孔的“呼吸”作用使鞋内透气和吸湿，都是可圈可点的设计。不同的运动项目几乎都有自己的专用鞋。要想分门别类略加描述也要一本专著的容量。

　　不过足球鞋是特别值得单独一提的。踢球全凭一双脚，脚又全指望一双鞋。每场比赛下来，足球运动员跑动万米左右，拼抢时需达到百米冲刺的速度。更重要的是，球鞋就是足球运动员的“球拍”和“球棒”。接球、带球、传球、射门的力量都要通过球鞋发出，推、拨、挑、拖、扣等细腻的脚法都要通过球鞋完成。精确的脚感和“鞋脚合一”的境界是至关重要的。受到乒乓球拍上小胶粒的启示，在足球鞋的边缘加上橡胶的“仿脚趾”，齐达内和贝克汉姆脚上的猎鹰球鞋能够踢出每秒旋转8圈的香蕉球。

　　一个世纪前的百米短跑成绩平均每年提高0.015秒，如今已经减缓到每年提高0.006秒了。人们越来越注重从跑鞋上发掘点滴的潜力。根据测试，跑鞋重量每增加100克，运动员的体能消耗将增加百分之一。1991年东京田径世锦赛上，美国短跑名将刘易斯打破百米世界纪录时的跑鞋只有115克重；2000年悉尼奥运会上，“田坛阿甘”迈克尔·约翰逊的“金缕鞋”重量仅116克，玛丽安·琼斯的“水晶鞋”则只有99克；加拿大“黑豹”贝利的跑鞋被形容为“带钉的袜子”。人们不免生出疑问，为什么有些运动员竞赛中脖子上可以挂着沉甸甸的金项链，却对鞋子的重量如此锱铢必较呢？看看百米跑道上那些快速翻飞的双脚就会发现，每个运动员的后跟都几乎触及了臀部，折叠起小腿能缩短以髋关节为轴的转动半径，从而减小转动惯量增加转动的角速度。而双脚处在小腿绕膝关节和髋关节旋转半径的最远端，因此鞋子重量些微的减轻，都会带来腿部转动惯量明显的减小。这对于以每秒20米速度交替划着弧线的双脚无疑是莫大的“减负”。

　　刘翔的战靴

　　为了0.01秒，为了更多的市场份额，体育明星和运动鞋品牌正在演变成一种难以割舍的“共生关系”。本届奥运会，耐克就为中国飞人刘翔专门定制的“Zoom Aerofly LX”跨栏钉鞋。

　　Zoom Aerofly LX钉鞋鞋面颜色主色调为鲜艳的明黄色，鞋侧面配有中国红的Logo.在这样一双只有214克重的钉鞋上汇聚了许多创新科技，也让人不得不感叹在一枚金牌的背后需要大量的科技为支撑。Zoom Aerofly LX钉鞋鞋面采用今年最新发布的Flywire创新科技并配以特殊合成皮材质制成，鞋面厚度不到2微米，而且只靠幼细纤维支撑，这种技术被很形象地描述为“高强度的细纤维仿佛悬索大桥的钢缆，每根细线的位置精准地设计在足部需要支撑的部位。”从而使鞋体重量更轻，甚至比香蕉皮都轻。

　　这款被外界视为刘翔夺冠秘密武器的战鞋，是完全针对刘翔的技术特点设计而成的，刘翔透露他喜欢鞋底有弹性，能使助跑有爆发力，所以设计师们运用特制的碳纤底板制成坚实的前掌。刘翔在跨栏落地时为前脚掌着地，后脚掌并不会落地，所以设计师采用了前半底板为碳纤板的设计，而后底板则采用减震效果好的特质橡胶。刘翔最喜欢的鞋底部分之一是前掌只有五颗鞋钉的设计，这样的设计减少了鞋身重量。符合生物力学研究成果的鞋钉位置可以减少对足部压迫点的压力，并且可以增大抓地能力。

　　自2002年以来，一个专门的装备研发小组为刘翔设计他的专属钉鞋，包括设计和研发所有刘翔的鞋类产品。这双将与刘翔一起征战北京奥运会的钉鞋亦有刘翔亲自参与设计讨论的部分。

　　鞋面保留了搭扣和拉链的设计。对于鞋面的搭扣，刘翔尤为重视，因为这对于他来说更具有心理上的帮助，“比赛开始之前，我总要想想，鞋带是不是已经系好。我是不是已经完成比赛之前的最后一个动作：把鞋子上的搭扣扣好。只有完成最后这个动作，我才觉得自己已经做好了所有的准备。”另外应刘翔要求，为更好地保护他的右脚，设计师们在右鞋鞋面的后跟位置增加了发泡棉的厚度，更好地锁住脚踝。