オリンピックのどの競技が最も観戦しやすくなるかを科学が予測

オリンピックはスポーツ文化において非常に特別な意味を持つが、観戦の観点からはロジスティックス面で悪夢である。複数の競技が同時に行われるため、観戦者は好きな競技を選ばざるを得ない。次に目覚ましい記録破りのパフォーマンスが行われるのはどこだろうか。ウサイン・ボルトの 100 メートル記録が破られるだろうか。ジムでケリー・ストラッグのような瞬間が訪れるだろうか。オリンピックを観戦すれば歴史的な出来事が必ず見られるという絶対的な確信は持てないが、スティーブ・ハークは可能性を高めることはできると考えている。科学は、最も接戦の競技や記録破りのパフォーマンスが見られる可能性が最も高い場所、そしてエキサイティングなことがまったく見られそうにない場所を教えてくれる。

ハーケ氏は、スポーツパフォーマンスという定量化が難しい媒体に科学的原理を適用することを職業としてきました。英国シェフィールド ハラム大学のスポーツ工学研究センター所長として、ハーケ氏はテニスの物理学からスポーツの歴史においてテクノロジーが果たした役割まで、あらゆることを研究しています。ハーケ氏は最近、 Physics Worldに、ルール変更とテクノロジーがスポーツパフォーマンスに長期にわたって及ぼす影響という、まさにこのテーマに関する記事を寄稿しました。その中で、スポーツパフォーマンスが長年にわたって向上し続けている理由 (コーチングや栄養の改善、人口増加) と、データに段階的な変化が見られる理由 (新しいテクノロジー、ルール変更、あるいは単に天候など、運動パフォーマンス以外の何らかの外部要因の結果である山と谷) について説明しています。しかし、この種の分析は、今後 2 週間のロンドンで、ウォータークーラーで飲みたくなる瞬間を見逃さないようにするという、より緊急の目的にも役立ちます。

これを実現するには、まずさまざまなスポーツでどこでどのように運動能力が向上しているかを客観的に見る方法が必要ですが、幸運なことに Haake がそれを提供してくれました。さまざまな基準でパフォーマンスを評価するスポーツ間での同一条件の比較手段を作成するために、Haake と大学院生の Leon Foster は、さまざまなスポーツやイベントでトップ 25 人のアスリートからトップ 25 の結果を抽出しました (つまり、各アスリートは最高のパフォーマンスで 1 回だけカウントされるため、各データ セットには 25 人の異なるアスリートがいます)。1891 年までさかのぼって、彼らはトップレベルのスポーツのパフォーマンスの平均値の経時変化を描き出しました。

しかし、彼らは依然として、スポーツ全般にわたるパフォーマンスの向上を定量化する一般的な方法を必要としていました。このために、彼らはパフォーマンス向上指数 (PII) を作成しました。これは、パフォーマンスに費やされる有用な作業 (物理学的な意味での「作業」で、基本的には物体に及ぼされる力とその方向の積) の量を決定する手段です。これは、競技によって計算方法が若干異なりますが (たとえば、やり投げでは体が物体に力をかけていますが、陸上競技や水泳では体がいたるところに働く抗力と戦っています)、すべて同じ目的、つまり特定のパフォーマンスでどれだけの有用な作業が行われたかを非常に物理学に基づいた方法で決定することです。

これらの有用な運動値を使用することで、Haake 氏は 2 つの異なる年を調べ、任意の 2 年間で上位 25 位のパフォーマンスにどのような増加 (または減少) があったかを確認できます。PII はこの増加または減少をパーセンテージで表し、これらのパーセンテージをさまざまなイベントやスポーツ間で比較して、アスリートが向上中の分野とパフォーマンスが停滞している分野を明らかにすることができます。体操のように審判の裁定によって主観的に採点されるイベントや、レスリングのように直接対決で決まるイベントの場合、PII は必ずしも理想的ではありません。しかし、時間や距離や高さの何らかの尺度 (物理学的) によって測定されるスポーツの場合、PII は、非常に異なるイベント間の運動能力の向上率を比較する少なくとも 1 つの科学的な方法を提供します。水泳と円盤投げの平地運動量を比較することはできませんが、時間の経過に伴うパーセンテージの変化を比較することはできます。

「水泳であれやり投げであれ、スポーツ間で同種のものを比較することができます」とハーケ氏は言う。「PII を使用すると、物事がより直感的になり、より理解しやすくなります。そのため、現在、文学や俗説に存在する逸話を調べ、俗説を裏付けるデータがあるかどうかを確認しています。」

一般的な考えをデータで実証する現代の好例としては、2008年のオリンピックと、その年オリンピックの水泳選手の間で非常に人気があった物議を醸したLZR Racer水着を挙げることができます。これらの水着は、全身を覆うレオタードのようなもので、非常にタイトで、抵抗を減らすために体を円筒形に引き寄せます。皮膚の摩擦を減らし、空気を閉じ込めることで体の浮力が増し、水中でより高く浮くようになります。2008年の北京では、あらゆるところで記録が更新されました。2008年後半、クロアチアでの競技会では、さらに17の記録が破られました。2008年から2009年にかけてのパフォーマンスの向上は、純粋に技術的なものだと多くの人が主張しました。この水着は、水泳の統括団体によって2010年1月に競技会での使用が禁止されるほどの優位性をもたらしました。

こうした技術と規制の影響はデータから見て取れる、とハーケ氏は言う。たとえば、女子 100 メートル自由形の PII は 2000 年代後半に急上昇したが、2010 年以降は 2004 年のレベルにまで落ち込んでいる。ここでのポイントは、データから、その期間にパフォーマンスが向上し、その後低下したことはわかるが、実際の逸話的な原因についてはデータ以外を調べる必要があるということだ。LZR スーツの場合、水泳選手に大きな利点を与えているという一般的な考えが裏付けられている。

オリンピックの観戦スケジュールを立てるのに、このようなモデルをどのように活用すればよいでしょうか。オリンピック競技についてある程度の知識がある人なら、データを調べて、すでに知っていることに基づいて独自の簡単な分析を行うことができます。パフォーマンスが着実に向上し、外部要因が結果に影響を及ぼさないイベント (または、2008 年のオリンピックの場合のように、外部要因が事態を非常にエキサイティングにするイベント) を探す必要があります。例として、短距離走と水泳という 2 つの主要競技を見てみましょう。

逸話的に言えば、2008 年以降 100 メートルでは何も変わっていません。大きなルール変更はなく、計時技術の変化もなく、シューズやその他のスプリンターの装備品の大きな進歩もありません。実際、ハーケの男子 100 メートルの PII データによると、2008 年のウサイン ボルトの並外れたパフォーマンスが、フィールド全体を牽引しているようです。2008 年のトップ 25 のパフォーマンスからボルトのタイムを除いたとしても、PII の変化は他の 24 人のアスリートとほぼ同じです。ボルトの記録は決して安全とは言えません。

「25 人が全員、並外れたパフォーマンスを見せています。その中でもトップ 8 人は素晴らしいです」とハーケ氏は言います。「当日、彼らのうちの誰かが優勝する可能性があり、何人かは記録を樹立する可能性もあります。」

実際、男子、女子ともに短距離走は PII の観点からは好調に見えます。レースは接戦となり、記録が破られる可能性があり、金メダルは大抵の場合、誰の手に委ねられるか分かりません。しかし、距離が長くなるほど、これはますます当てはまらなくなるとハーケ氏は言います。400 メートル走では競争が見られるかもしれませんが、800 メートルや 1500 メートルでは絶対にそうではありません。ハーケ氏は、これを説明する理論をいくつか聞いたことがありますが (1 つの有力な考えは、人間は進化論的に言えば、生まれながらの長距離走者だが、生まれながらの短距離走者ではないため、その点では改善の余地があるというものです)、独自の科学的根拠は示していません。彼は、データそのものに語らせているだけです。つまり、短距離では、人間は依然として速くなっており、外的な要因が邪魔をしているようには見えません。注目すべきは、より短い距離のレースです。

一方、短距離水泳競技は期待外れの年になりそうだ。その理由を理解するには、やり投げを見てみよう。1980 年代にやり投げ競技のルールが変更された。安全性と得点の両方の理由から、規定のやり投げの重心がわずかに前方に移動され、飛行中に槍の先端が下向きになるよう強制された。これにより、平均投擲距離が 10 メートル近く縮まり、世界記録の 104.8 メートルは達成できなくなった (注: やり投げは 2012 年でもまだ観戦すべき競技ではない)。

水泳も PII の同様の急激な低下に直面している。2010 年に LZR スーツが禁止されたため、今夏のロンドンでは記録更新が繰り返される可能性は低い。

「これらの短距離競技が2008～2009年の世界記録に追いつくには長い時間がかかるだろう」とハーケ氏は言う。「男子または女子の短距離水泳競技で記録が破られるのを見たら驚きだ。」

しかし、水泳ファンは安心してください。1500メートル自由形のような持久力を要する水泳競技では、ハイテク水着は短距離レースほどの効果はなかったのです。実際、水着がきつくて固かったため、パフォーマンスをある程度妨げた可能性があるとハーケ氏は推測しています。水中で記録破りのパフォーマンスを求めるなら、長距離に挑めばいいのです。

夏季オリンピックを科学的に評価する方法についてのさらなる情報（およびより数学的な説明）については、 Physics Worldの Haake の記事をご覧ください（購読が必要です）。