跑步作为人类最自然的运动之一，其背后却蕴藏了丰富的历史和科学故事。本系列文章将带您穿越长跑的流行史，探索人类演化如何造就我们的跑步能力，解读跑步生物力学的奥秘，并回顾赤足跑步的风潮如何掀起一时热潮。随着科技的进步，我们还将讨论现代跑鞋如何凭借超级材料和创新设计，改变跑步世界的面貌，为跑者提供更极致的保护与表现，见证运动装备的不断进化。

❏ 极大化跑鞋的保护力与功能性：跑步是一个追求极限，有点变态的运动。不但要比谁跑得快，还要比谁跑得远，或在莫名其妙的地形跑。一万公尺跑不够，要跑 21km 的半马，42.195km 的全马，甚至更长到数百公里的超马等等。人类的脚，不管怎么样适合跑步，不管怎么强化，总是血肉之躯有个极限在。于是在赤足运动退流行的同时，保护性超高的厚底跑鞋就流行了起来，最好的例子是 HOKA 这家在 2009 年成立的公司。这家公司创办人是越野超马跑者，觉得当时市场上的跑鞋保护性吸震性都不够（我想像大概是跑了太多超马有切身之痛），他们的鞋底比当时其他跑鞋厚了三分之一，而且鞋型比较宽，提供了非常好的吸震性和舒适感，穿起来像是漫步在云端一样，立刻在跑步界以及休闲健行运动领域引发了流行。

图｜HOKA

在我发表前两篇文章之后，许多运动与复健界的朋友问我对于赤足与极端保护鞋这个光谱的两边的看法。我个人认为鞋子是工具，要看怎么样使用；如果想要用赤足运动的理念来强化脚部的肌肉及其他结构，以及喜欢那种接地的脚感，那赤足鞋是有道理的。但如果是把鞋子当成减少伤害，增加舒适度从而可以跑更快更远的辅具，那保护性较高的鞋就有需要。我个人觉得，赤足鞋还是不太适合跑步，尤其是现代人不习惯打赤脚，受伤的机率太高，做为一般走路或其他运动比较适合。再举一个例子，现在长跑界除了跑鞋之外还流行恢复鞋，像是台湾的母子鳄鱼这种很舒服的拖鞋在激烈的比赛之后让脚可以休息。一双鞋如果穿起来不舒服，不管他宣称有什么功能疗效，我认为都不可能成功，这点跟我个人本行的义肢研究是一致的，任何穿在身上的辅具有三个重点以重要性来排列是：舒适，功能，以及外观。

近年许多品牌推出「恢复拖鞋」。图｜ASICS、OOFOS

❏ 现代的超级材料跑鞋：上篇提到人类足部的三个功能吸震，配合地面形变提供稳定性，以及一定的强度以及弹性以有效传递推进力。若想要把这三个功能放到鞋子上，最重要的就是中底的泡棉与结构。

图｜Nike

跑鞋鞋底基本上分为两层，外底与地面接触所以需要比较高的耐磨性以及防滑的抓地力，通常是採用橡胶之类的材料。中底则是泡棉构造，提供了前述的吸震以及鞋子的强度结构。中底需要达成三个互相冲突的材料性质：吸震是把冲击能量吸收，弹性是压缩之后能够有效把能量反弹变成推进力，然后还要尽量轻量化。如果只需要达成三个目标之二那是很容易的，例如说只要把中底做很厚很软就能吸震，但就会比较重，或是做较薄较硬，能量效率就会比较好而且很轻但不吸震，要做到又吸震，又有弹性，又轻是一件很困难的事情。传统的中底泡棉是以聚乙烯 （EVA）制造的，这个材料非常普遍而且制造成本低， 99% 的鞋子的中底都是这个材料制造的。多年来 EVA 的制造配方也不断的在进步。在 2017 年之前绝大部分跑鞋的中底也都是 EVA 泡棉。

图｜Nike

2017 年 Nike 发表了革命性的跑鞋中底材料聚醚-聚醯胺嵌段聚合物（Pebax）泡棉，称为 ZoomX。这种材料是法国化工公司 Arkema 专利制造的。这种材料不但轻，而且具有非常好的弹性。材料研究指出当时最好的 EVA 中底可以可以回馈大约 75% 的能量，而 Pebax 的中底则可以高达 90%。有些朋友可能记得 2016-2017 年 Nike 的 Breaking2 计画，也就是要打破马拉松两小时的纪录，他们所準备的原型鞋 Vaporfly Elite 就是第一双採用 Pebax 为中底的跑鞋。又轻又弹的 Pebax 泡棉大大的提升了跑鞋的性能。

Nike Vaporfly Elite，Nike为了马拉松破二计画研发出的原型鞋。图｜Nike

另外一个科技的进步是在中底里面加入薄薄的碳纤维板。这有效的增强了中底的强度以及鞋子的结构，让推进的能量可以更有效地传达到地面。应用这些新科技制造出来的跑鞋更轻，更吸震，能量效率更佳，而且可以产生更有效的推进力。Nike 不是只是做纸上谈兵的广告，实验证明这双鞋子穿在顶尖跑者的脚上确实比最好的 EVA 泡棉鞋增加大约 4% 的能量效率（Hoogkamer, Wouter, et al.\"A comparison of the energetic cost of running in marathon racing shoes.\" Sports Medicine 48.4 (2018):1009-1019.）。这个研究是在科罗拉多大学 Roger Kram 博士的整合生理实验室进行的。他所做的跑步生物力学研究是这个领域的权威。这种划时代的超级科技跑鞋一推出后自然在长跑界造成轰动，一夜之间所有的顶尖马拉松选手都穿上了 Nike。但 Pebax 以及其他超厚泡棉有三个缺点：第一是比较不耐用，弹性降低速度比传统 EVA 泡棉快很多（传统 EVA 鞋平均可以穿到近千公里才逐渐失去弹性，Pebax 鞋 200-400 公里就不行了）。

当时箱根駅伝所有选手机乎都穿着 Nike VaporFly Next% 图｜箱根駅伝

第二是比较贵，以前的跑鞋台币两三千块就是顶级的了，现在都接近七八千块，甚至一万块大关。因为贵又不耐用所以这种鞋通常也都被称为是比赛专用鞋。第三是，Pebax 泡棉因为弹性太好所以比较不稳定，就像是一个弹力很强的弹簧，受压缩之后比较不好控制。加上现代跑鞋又比较厚，所以有些足部或踝关节不稳定的跑者穿这种鞋受伤机率比较高，也比较不适合用于越野比赛。另外一点是，虽然新泡棉密度低比较轻，但厚度大的鞋体积大要达成轻量化也还是不容易，所以通常会把外底橡胶部分做的很薄，甚至不盖住整个鞋底，更加降低了这些超级跑鞋的耐用度。Nike 在 2017-2019 两年之间是有 Pebax 泡棉的专利使用权，所以在那段时间基本上称霸市场。但之后其他的公司也马上加入这个行列，推出自己的 Pebax 超级泡棉中底。例如亚瑟士的 FF Turbo+，Saucony 的 PWRRUN PB 跟 HG，Puma 的 Nitro Elite，美津浓的 Enerzy Lite+ 等等。值得注意的是，adidas 并没有加入 Pebax 阵营，而是採用了中国申赛新材料公司的热塑性聚酯弹性体（TPEE），在最近几年的赛场上也是获得了很大的成功。有趣的是，国际田径总会也注意到了过去几年的跑鞋的军备竞赛，根据他们 2022 年发布的跑鞋规则，条文 10.6 有以下规定：第一，鞋子只能有一片碳纤板，而且不能有重叠部分。这是为了避免把鞋子真的做成弹簧鞋；第二，鞋子里面不能有所谓的「智慧科技」，这一条应该是故意定的模糊广义一点，用来防止天马行空的创新；第三，鞋底的厚度根据比赛项目而有上限，路跑鞋的鞋底不能超过四公分（40mm）。

图｜李思平教授提供

上面是我自己的两双鞋，左边是最新的 adidas adizero Prime X2 Strung，右边是大概十年的美津浓 Wave Rider 11 代。adidas 这双是超过国际田总规定，厚达五公分，而且有两片重叠碳纤板的超级训练鞋（super trainer）。可以明显的看出鞋底厚度的差异。这些超级跑鞋的出现完全改写了我们以往对跑步的认知，首先是几乎所有中长跑的世界纪录都在过去几年内被大幅改写，对休闲跑者来说，这些跑鞋超高的保护性也降低了马拉松跟超马的门槛。但是最近有少数的案例指出超级跑鞋可能跟某些类型的运动伤害有关。第一，因为这些跑鞋能量效率非常好，所以容易让人不知不觉的越跑越快，对于膝盖，髋关节负担可能增大；第二，加厚而且柔软的鞋底比较不稳定，对于脚踝原本就不稳，或者是扁平足的跑者来说可能容易扭伤或造成过度使用的伤害。第三，大部分超级跑鞋都有设计很明显的鞋底弧度（rocker, 鞋头上翘或是鞋跟上收)，这会很明显的改变脚的生物力学；最后一点，碳纤维底板让鞋底变得不容易弯曲，有可能会造成某些足部关节如舟状骨（navicular）的代偿挤压可能造成应力性骨挫伤 (Tenforde, A., Hoenig,T., Saxena, A., Hollander, K. (2023). Bone stress injuries in runners using carbon fiber platefootwear. Sports medicine, 53(8), 1499-1505.)

图｜PUMA

虽然超级跑鞋有这些可能需要注意的问题，但我个人认为这个流行趋势是不会像赤足跑步那样被时代淘汰的。这些新的跑鞋让大部分人都可以跑得更快，更久，而且舒适度更高，是很有价值的创新。但鞋厂尝试创新的速度太快，让运动伤害研究赶不上，所以目前对于想要尝试这些跑鞋的朋友我有以下建议：第一要慢慢增加里程数跟速度，一双新鞋，特别是看起来设计就很不同的鞋，不要买来就跑长程。第二，身体特别是下肢关节对新鞋的反应要特别留意，因为柔软的中底会让脚很舒适所以很容易忽略其他关节的负担及反应。第三，某些专家建议最好是有两三双不同的鞋换着跑，这样可能让跑步冲击的负担可以平均分散，而不会造成一两个关节过度使用，也让泡棉的压缩消耗率降低，不会在短时间产生很大的变化。对于跑者而言，这些跑鞋科技的进步迎来了跑步界一个精采而令人紧张的新时代。

作者介绍：李思平教授是阳明交通大学物理治疗系毕业，美国佛罗里达应用生理学与人类运动表现学（Applied Physiology and Human Performance）硕士， 南加大生物运动学（Biokinesiology）博士。目前任教于美国内华达大学拉斯维加斯分校物理治疗系（University of Nevada, Las Vega），兼任临床运动神经力学实验室主任（Clinical Locomotor Neuromechanics Laboratory）。主要研究为下肢生物力学，以及下肢截肢复健。年轻时 PB 包括 5K 18:40，10k 39:45， 半马1:23，目前努力训练希望五十岁之前全马可以破四。本文是与三军总医院资深物理治疗师，也是马拉松跑者刘宏章物理治疗师的讨论内容所衍生。

此文章由「香港运动笔记」最初发表于 https://reurl.cc/EV8gnk