Marathon, toán học và Eliud Kipchoge

Nếu đã từng quan sát Eliud Kipchoge trên truyền hình, có lẽ không ai trong chúng ta nghĩ Kipchoge lại chạy nhanh đến như vậy cho cả quãng đường 42,195km. Nhưng đó chỉ là ảo giác mà não bộ chúng ta tạo ra. Nếu trực tiếp cổ vũ cho anh trên đường chạy, chúng ta sẽ thấy anh lướt đi như một cơn gió. Do máy quay được gắn trên xe máy di chuyển đều đặn với tốc độ khoảng hơn 20km/h nên não bộ mới cho chúng ta ảo giác rằng anh đang chạy chậm. Cảm nhận về chuyển động của con người phụ thuộc vào khả năng tính toán của não bộ về tốc độ di chuyển của vật thể so với vật thể xung quanh.

Ở tốc độ chạy marathon của mình, Kipchoge có thể chạy vòng quanh thế giới trong khoảng gần 80 ngày. Anh có thể chạy lên mặt trăng trong thời gian 18.233 giờ và 12 phút.

Đương nhiên Kipchoge không phải là chân chạy marathon nhanh duy nhất trên hành tinh này. Chúng ta còn có chân chạy nhanh thứ hai thế giới Kenenisa Bekele. Với thành tích 2:01:41 tại giải Berlin năm 2019, anh chỉ chậm hơn 32 giây so với kỷ lục thế giới 2:01:09 của Kipchoge. Nhưng cũng chính 32 giây này đã làm nên tượng đài marathon vĩ đại ngày hôm nay và đó cũng là lý do anh là người được chọn để phá vỡ giới hạn 2 giờ và anh đã làm được.

Theo chân chạy phong trào và chuyên gia thống kê, tiến sĩ Melissa Kovacs, thông số chạy của Kipchoge cho chúng ta thấy một điều đó là sự ổn định. Nếu xét thành tích marathon của Kipchoge trong thời gian 9 năm qua, chúng ta có thể thấy: thành tích trung bình (2:04:25:18) gần như chính xác bằng với thành tích trung vị (2:04:10:99). Còn về số lần anh đứng bục, chỉ có 01 lần anh không đứng bục, 2 không về vị trí đầu tiên, còn lại anh thống trị đường đua ở vị trí thứ nhất.

Một khía cạnh khác cho thấy sự ổn định của Kipchoge là mức độ lệch chuẩn của các thông số so với thành tích trung bình của anh. Bản thân tiến tiến sĩ Kovacs là chân chạy phong trào đam mê số liệu và cô thử so sánh độ lệch chuẩn của mình so với Kipchoge. Trong 28 lần chạy marathon mà cô đã thực hiện trong 19 năm qua, mức độ lệch chuẩn của cô là hơn 8 phút. Trong khi đó, con số này của Bekele là 3 phút 14 giây trong khi của Kipchoge chỉ là hơn 2 phút.

Đương nhiên những con số này còn chịu sự ảnh hưởng của các yếu tố như cao độ, thời tiết và khí hậu do marathon là hoạt động thể thao ngoài trời. Nhưng nếu xét riêng ở cung đường Berlin, cung đường mà Kipchoge đã chạy 5 lần, sự ổn định của anh trong các lần chạy và trong quá trình chạy thực sự khiến chúng ta phải kinh ngạc.

Trong tất cả 5 lần chạy Berlin, độ lệch chuẩn thời gian trong 5K đầu tiên chỉ là 9 giây. Ngay cả khi ở nửa chặng đường (21K), mức độ lệch chuẩn của anh chỉ là 47 giây. Thống kê thời gian các đoạn chạy 5K tại giải Berlin 2022 của Kipchoge cho thấy, anh điều tốc từ đầu đến cuối đều như một máy chạy. Ở đoạn cuối của cuộc đua, thời điểm mà hầu hết mọi người đều bị đuối, Kipchoge chỉ mất thêm 29 giây để hoàn thành 5km từ km35 đến km40 so với thời gian anh hoàn thành 5K đầu tiên của cuộc đua. Số lệch chuẩn của anh cho tất cả các đoạn 5K chỉ là 11,24 giây.

Ở nhóm vận động viên đỉnh cao của môn thể thao này, sự chênh lệch giữa các vận động viên trở nên vô cùng mong manh. Việc cải thiện 1 hoặc 2 giây thành tích đòi hỏi sự nỗ lực vô cùng to lớn, đặc biệt ở cấp độ kỷ lục thế giới.

Ví dụ năm 2003, Paula Radcliffe đã xo đổ kỷ lục thế giới của Susan Chepkemei với khoảng cách chỉ 4 giây. Khi Kelvin Kiptum chạy giải Valencia Marathon năm 2022, thành tích của anh chỉ kém thời gian kỷ lục của Bekele (2:01:41) đúng 12 giây, tương đương với chênh lệch 0,16%.

Trong lần thứ hai Kipchoge thử sức chạy marathon dưới 2 giờ, anh đã rút ngắn được 45 giây, từ 2:00:25 xuống còn 1:59:40, tương đương với chênh lệch 0,6%. Đây thực sự là một khoảng cách lớn vì 0,4% là con số tạo ra sự khác biệt giữa một chân chạy vĩ đại và chân chạy nắm giữ kỷ lục thế giới.

Ở sự kiện Breaking2 do Nike tổ chức, Kipchoge nằm trong số 17 vận động viên được chọn để tham gia chạy marathon dưới 2 giờ. Một nhóm các chuyên gia sinh lý học đã nghiên cứu nhiều yếu tố về các chân chạy này, từ kích thước bắp chân cho tới tỷ lệ mỡ trong cơ thể. Tác giả bài viết này đã trò chuyện với tiến sĩ Andy Jones, thành viên của nhóm chuyên gia này về Kipchoge. Theo tiến sĩ Jones “xét về khả năng chạy marathon, đặc biệt là theo thời gian, Kipchoge đứng cao hơn tất cả phần còn lại một bậc.”

Một trong những thông số quan trọng nhất đối với các chân chạy thành tích cao là chỉ số VO2 max, tức lượng oxy cơ thể có thể hấp thụ trong quá trình vận động. Mặc dù chúng ta không biết chính xác chỉ số VO2 max của Kipchoge hoặc các thông số sinh học khác do chưa bao giờ những thông số này được công bố, chúng ta đều biết rằng chỉ số VO2 max trung bình của 17 vận động viên này là vào khoảng 71,0 ± 5.7 ml/kg/phút.

Có thể bạn đang đọc và nghĩ vậy phổi của các chân chạy chuyên nghiệp phải khỏe cỡ nào? Xét cho cùng chúng ta cũng chỉ là người trần mắt thịt? Một nghiên cứu công bố năm 2020 trên tạp chí Thể thao đã nghiên cứu các chỉ số sinh lý của 15 chân chạy marathon chuẩn bị cho giải Athens Marathon. Tám người trong số này được xếp vào nhóm chân chạy trung bình với thời gian chạy marathon dưới 4 giờ. Bảy người còn lại được xếp vào nhóm chậm với thời gian chạy trên 4 giờ. Chỉ số VO2 max của các vận động viên nhóm trung bình thấp hơn 27,7% so với các vận động viên trong nhóm nghiên cứu của tiến sĩ Jones. Trong khi đó, ở các vận động viên chậm, chỉ số VO2max thấp hơn 45,2% so với nhóm 17 vận động viên mà tiến sĩ Jones nghiên cứu.

Để có thể chạy marathon ở tốc độ giống như một chân chạy đỉnh cao, chúng ta phải có khả năng chạy lâu và bền ở ngưỡng cường độ chậm hơn chỉ một chút so với tốc độ khi chúng ta chạy bứt tốc trong thời gian vài phút. Điều này khiến cho chỉ số ngưỡng lactate trở thành một chỉ số tối quan trọng khác đối với các chân chạy đường dài. Chỉ số này tương đương với khả năng cơ thể vận động ở ngưỡng tỷ lệ phần trăm nhất định của chỉ số VO2 max trước khi cơ thể bắt đầu sản sinh ra lactate, một chất khiến chúng ta cảm giác cơ đang bị đốt cháy. Chúng ta càng chạy nhanh hơn, tức tỷ lệ phần trăm VO2 max càng cao, mà không tạo ra lactate thì chúng ta càng có tiềm năng trở thành chân chạy có vị trí cao hơn trong cộng đồng chạy bộ.

Giả định chỉ số của Kipchoge thuộc nhóm trung bình của 17 người trong nghiên cứu của tiến sĩ Jones, anh có thể chạy nhanh hơn 62,9% các chân chạy trung bình và 105% các chân chạy trên 4 giờ của giải Athens Marathon mà vẫn chưa chạm ngưỡng lactate của mình.

Chỉ số sinh lý quan trọng thứ ba mà các nhà khoa học thể thao nghiên cứu đối với các chân chạy đường dài đỉnh cao là hiệu năng chạy hay lượng oxy cơ thể sử dụng để chạy một quãng đường nhất định. Mặc dù chúng ta không biết chính xác chỉ số hiệu năng chạy của Kipchoge nhưng một điều hiển nhiên là cơ thể anh phải vận động vô cùng hiệu quả mới có thể duy trì tốc độ chạy như vậy. Theo các chuyên gia, hiệu năng chạy là tổng hòa của các yếu tố như cơ sinh học, khả năng sinh lý đưa oxy tới cơ đang vận động và có mạng lưới ty thể vô cùng hùng hậu trong tế bào giúp chuyển hóa và sản sinh năng lượng.

Theo tiến sĩ Jones, “khi chúng tôi lựa chọn ba chân chạy cho dự án Breaking2, chúng tôi tìm kiếm những người có cả 3 yếu tố này và Eliud chính là người đó.” Dù tiến sĩ Jones không thể chia sẻ thông số của Kipchoge nhưng anh là số hiếm vận động viên mạnh về cả 3 mặt này.

Trong số những yếu tố tạo nên một chân chạy vĩ đại, ngoài những yếu tố nêu trên còn có sự đóng góp của các đặc điểm đặc thù khác như cân nặng, tỷ lệ sức mạnh trên cân nặng, tức sức mạnh mà chân tạo ra là bao nhiêu so với cân nặng cơ thể. Chiều cao của Kipchoge là 1,67m và cân nặng dao động trong khoảng 52kg-56kg. Nghiên cứu của tiến sĩ Jones cho thấy tỷ lệ mỡ trong cơ thể của 17 vận động viên trung bình chỉ 7,9% thấp hơn nhiều so với tỷ lệ trung bình 16,3% của các chân chạy phong trào nam theo kết quả của một nghiên cứu tiến hành năm 2013.

Tương tự, tiến sĩ Hannah Margaret Rice tại Đại học Khoa học Thể thao Na Uy đã tiến hành đo lực và chiều dài bước chạy của 17 vận động viên này. Tiến sĩ Rice sử dụng tấm đo lực nhằm ghi lại thông số lực mà chân vận động viên tạo ra khi chạm đất. Kết quả cho thấy các chân chạy thành tích cao khi chạy ở một tốc độ thi đấu, lực tạo ra nhỏ hơn so với khi bạn và tôi chạy ở tốc độ của họ trong thời gian chỉ vài phút.

Tuy nhiên, so với những chân chạy phong trào như chúng ta, các chân chạy thành tích cao guồng chân nhanh hơn. Tiến sĩ Rice nghiên cứu thời gian bàn chân tiếp đất của 17 chân chạy này và thấy rằng thời gian trung bình là 0,16 giây. Theo tiến sĩ Rice, thời gian tiếp đất ngắn hơn thường đồng nghĩa với hiệu năng chạy cao hơn vì chân chúng ta ở vị trí cố định trên mặt đất ngắn hơn.

Tất cả những thông số này cho thấy Kipchoge có lợi thế hơn so với các đối thủ của mình xét về mặt sinh lý và sinh cơ học dù các đối thủ của anh luôn bám sát anh. Đối với tiến sĩ Jones, Kipchoge là một người thực sự đặc biệt, một người có tâm trí bình lặng như mặt hồ nước không gợn sóng, suy nghĩ thông minh và mang phong thái của một người đang thiền trong chạy bộ. Theo tiến sĩ Jones, cộng đồng khoa học chưa nghiên cứu đầy đủ về những nguyên nhân khiến Kipchoge có thể chạy một cách nhẹ nhàng dù khi đó là đoạn cuối của cuộc đua. Đối với giới khoa học, anh giống như một điều bí ẩn, một điều kỳ diệu cần được khám phá.

Tất nhiên những lời lẽ có cánh trên đây chỉ là những đánh giá mang tính định tính. Xét cho cùng, điều khiến Kipchoge trở nên đặc biệt và xuất chúng vì anh là trong số ít những chân chạy bị bó buộc bởi những con số.

Đối với anh, giới hạn chỉ là một khái niệm chế định.

Theo Runner’s World