奥运会是体育文化中一个非常特殊的象征，但从观看的角度来看，它们却是一场后勤噩梦。多项赛事同时进行，迫使你必须在自己喜欢的赛事之间进行选择。下一个令人惊叹的、打破纪录的表演将在哪里出现？是否有人会抢走尤塞恩·博尔特 100 米的纪录？体操赛场上是否会出现凯莉·斯特鲁格式的时刻？虽然无法百分之百确定你在观看奥运会时就能看到历史性的瞬间，但史蒂夫·哈克认为你可以增加看到这些瞬间的机会。科学可以告诉我们，在哪里最有可能看到最接近的竞争或打破纪录的表演，以及在哪里最不可能看到任何激动人心的场面。
哈克将他职业生涯的精力都投入到将科学原理应用于通常难以量化的体育表现领域。作为英国谢菲尔德哈勒姆大学体育工程研究中心的主任，哈克研究从网球物理学到技术在体育史中所扮演角色的各种课题。哈克最近为《物理世界》撰写了一篇文章，正是关于这个主题——规则改变和技术随时间对体育表现的影响。文章中他解释了为什么体育表现会随着时间的推移而不断提高（更好的训练和营养，人口增长），以及为什么我们会看到数据中的阶梯式变化——峰值和谷值，这通常是由于运动员表现之外的某种外部因素造成的，比如新技术、规则的改变，甚至是天气。但这种分析也可以服务于一个更紧迫的目的——确保我们在接下来的两周内不会错过伦敦的任何一个值得在茶水间谈论的精彩瞬间。
为了做到这一点，我们首先需要一种客观地观察各项运动中运动表现的提高方式和程度的方法，幸运的是，哈克已经为我们提供了这种方法。为了在各种不同的衡量标准下对不同运动的表现进行苹果对苹果式的比较，哈克和他的研究生莱昂·福斯特首先提取了各种运动和项目中最优秀的 25 名运动员的 25 项最佳成绩（也就是说，每名运动员只计算一次最佳表现，因此每个数据集中有 25 名不同的运动员）。他们追溯到 1891 年，描绘出了不同时期顶级体育表现的平均图景。
但他们仍然需要一种通用的方法来量化运动表现的提高。为此，他们创建了表现改进指数（PII），这是一种用于确定一项表现中投入的有用功（物理意义上的“功”，基本上是力与其作用方向的乘积）量的方法。这个指数的计算方式因项目而异（例如，在标枪投掷中，身体对物体施加力，而在田径或游泳中，身体则对抗无处不在的阻力），但最终目标一致——以一种非常基于物理学的方式来确定给定表现中完成的有用功是多少。
利用这些有用功值，哈克可以比较不同年份，了解在任何两个给定年份之间，前 25 名表现中发生了哪些类型的提高（或下降）。PII 将这种提高或下降表示为百分比，这些百分比可以跨项目和运动进行比较，以揭示运动员表现的提高之处和停滞之处。对于像体操这样由裁判主观评分的项目，或者像摔跤这样通过一对一对抗来决定的项目，PII 并非总是理想的。但对于以时间、距离或高度——由物理学测量的指标——来衡量的运动项目，它至少为我们提供了一种科学的方法来比较不同项目之间运动表现提高的速率。你无法比较游泳和铁饼的水平功值，但你可以比较随时间变化的百分比。
“我们可以跨项目地比较同类事物，无论是游泳还是标枪，”哈克说。“使用 PII，情况更直观，更有意义。所以我们现在正在查看文献或流行神话中的轶事，看看是否有数据来支持这些普遍的看法。”
一个很好的现代例子，证明数据可以验证一个普遍的观点，那就是 2008 年奥运会上备受争议的 LZR Racer 泳衣，当年深受奥运游泳运动员的欢迎。这些泳衣更像全身连体衣，非常紧身，能将身体塑造成更圆柱形，以减少阻力。它们减少了皮肤摩擦，并且捕捉空气，增加了身体的浮力，使其在水中漂浮得更高。2008 年北京奥运会期间，各项纪录被纷纷打破。同年晚些时候，在克罗地亚的一场比赛中，又有 17 项纪录被打破。许多人认为 2008-2009 年的表现提高完全是技术驱动的。这些泳衣提供了如此大的优势，以至于在 2010 年 1 月，游泳管理机构禁止了它们的使用。
哈克说，你可以在数据中看到这些技术和监管的影响。例如，在女子 100 米自由泳项目中，PII 在 2000 年代后半期飙升，但自 2010 年以来又跌回了 2004 年的水平。这里的关键是，数据可以告诉你在这段时间内表现是如何提高然后又下降的，但你需要查看数据之外才能找到实际的轶事原因。就 LZR 泳衣而言，普遍认为它们给游泳运动员带来了巨大优势的说法得到了证实。
你如何利用这种模型来规划你的奥运会观看计划？那些对奥运项目有一定了解的人可以浏览数据，并根据他们已有的知识进行快速分析。你应该寻找那些表现稳步上升，且外部因素对结果影响不大（或者，如 2008 年奥运会那样，外部因素将使比赛更加激动人心）的项目。以短跑和游泳这两个热门项目为例。
从轶事来看，自 2008 年以来，100 米项目没有什么变化——没有重大的规则改变，没有计时技术的转变，也没有在鞋子或其他短跑运动员装备方面有重大发展。事实上，根据哈克关于男子 100 米的 PII 数据，尤塞恩·博尔特在 2008 年惊人的表现似乎在推动整个比赛水平。即使将博尔特的时间从 2008 年的前 25 名成绩中移除，其他 24 名运动员的 PII 变化也几乎相同。博尔特的纪录远未稳固。
“有 25 个人在那里表现都非常出色，而你的前八名更是绝顶高手，”哈克说。“他们中的任何一个人都有可能在比赛当天获胜，而且其中几个人有可能打破纪录。”
事实上，从 PII 的角度来看，男子和女子短距离冲刺项目都表现良好。比赛将非常激烈，纪录可能会被打破，金牌普遍都有机会争夺。但哈克说，随着距离的增加，这种情况越来越不真实。在 400 米比赛中我们可能会看到一些竞争，但在 800 米和 1500 米比赛中肯定不会。哈克听到了一些解释这方面的理论（一个流行的观点是，人类在进化上是天生的长跑运动员，而非天生的短跑运动员，因此有更大的进步空间），但他没有给出自己的科学解释。他只是让数据自己说话：在短距离上，人类仍然在变得更快，而且似乎没有什么外部因素阻碍。短距离的跑步比赛是值得观看的。
另一方面，短距离游泳项目可能会令人失望。要理解原因，看看标枪。早在 20 世纪 80 年代，标枪比赛的规则就发生了变化。出于安全和计分两方面的考虑，标准标枪的重心略微向前移动，使其在飞行中向下俯冲——这足以让平均投掷距离缩短近十米，并将 104.8 米的世界纪录推向难以企及的程度。（注意：在 2012 年，标枪投掷仍然不是一个值得观看的项目。）
游泳也面临着同样的 PII 下降的阶梯式变化。LZR 泳衣在 2010 年被禁，确保了今年夏天在伦敦的比赛不会再出现一系列打破纪录的现象。
“这些短距离项目需要很长时间才能赶上 2008-2009 年的世界纪录，”哈克说。“如果我们在男子或女子短距离游泳项目中看到任何纪录被打破，我会感到惊讶。”
但游泳爱好者们请放心；在耐力游泳项目，如 1500 米自由泳中，高科技泳衣不像在短距离比赛中那样具有同等的影响。事实上，哈克推测，由于它们过于紧身和僵硬，它们可能在一定程度上阻碍了表现。如果你在水中寻找打破纪录的表现，那就选择长距离项目。
如需进一步阅读（并获得更数学化的解释）关于如何科学评估夏季奥运会的内容，请查看哈克在《物理世界》中的文章（需要订阅）。
