運動員競技狀態(tài)復(fù)雜性及其沙堆模型

仇乃民 李少丹

摘 要：運動員競技狀態(tài)理論是運動員訓(xùn)練、參賽準備以及判別運動成績的最重要理論依據(jù)，目前傳統(tǒng)運動員競技狀態(tài)理論正遭遇到前所未有的挑戰(zhàn)與困境。為了探索運動員競技狀態(tài)理論問題研究的新進路，運用復(fù)雜系統(tǒng)理論研究方法，特別是基于復(fù)雜系統(tǒng)的臨界動力學(xué)沙堆模型及其普適類性質(zhì)，重新闡釋與分析運動員競技狀態(tài)形成過程的重要問題。研究認為，運動員競技狀態(tài)是競技能力復(fù)雜系統(tǒng)的體能狀態(tài)、心理狀態(tài)、技能狀態(tài)、戰(zhàn)術(shù)狀態(tài)等相互耦合生成的統(tǒng)一整體;運動員競技狀態(tài)的存在表現(xiàn)出多元性、動態(tài)性、整體性、非線性等復(fù)雜性屬性;運動員競技狀態(tài)的演化是競技能力復(fù)雜系統(tǒng)的一種自組織臨界態(tài)動力學(xué)過程，在時間和空間上分別聯(lián)系著競技能力狀態(tài)的自組織臨界性和空間復(fù)雜性。同時，運動員競技狀態(tài)的復(fù)雜性可用沙堆模型進行描述，以此闡釋處于自組織臨界性運動員競技狀態(tài)的脆弱性、一體性、不可預(yù)測性與長程相關(guān)性等復(fù)雜性特征。在運動訓(xùn)練實踐中，應(yīng)樹立運動員競技能力系統(tǒng)狀態(tài)演化的風(fēng)險意識，盡可能采用適當(dāng)訓(xùn)練負荷、訓(xùn)練強度與訓(xùn)練方法，不經(jīng)常性挑戰(zhàn)運動員自我能力的極限，避免競技狀態(tài)的臨界態(tài)或超臨界狀態(tài)過早出現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：競技狀態(tài);簡單狀態(tài);復(fù)雜狀態(tài);自組織臨界態(tài)

中圖分類號：G808.1 ? 文獻標識碼：A ?文章編號：1006-2076（2021）02-0048-08

Abstract：The theory of athletes' competitive state is the most important theoretical basis for athletes' training， competition preparation and judging sports performance， which is faced with unprecedented challenges and difficulties. In order to explore a new approach to the theoretical research of athletes' competitive state， this paper uses the method of complex system theory to reinterpret and analyze the important problems in the formation process of athletes' competitive state based on the critical dynamic characteristics and universal properties of complex system sand pile model. The results show that the competitive state is an interactive and interrelated whole of physical state， psychological state， skill state and tactical state of athletes' competitive ability system. The existence of competitive state ?is complex， showing the attributes of diversity， dynamic， integrity and non-linearity. The evolution mechanism of athletes' competitive state is a kind of dynamic process of self-organized critical state in the complex system of competitive ability， which is related to the self-organized criticality and spatial complexity of competitive state respectively in time and space. The complex evolution process of competitive state can be described by the dynamics of sand pile model， which is in self-organized criticality. Competitive state has the characteristics of vulnerability， integrity， unpredictability and long-range correlation. In the process of sports training practice， we should establish the risk awareness of the evolution of competitive state of athletes. In the training of competitive ability， we should adopt appropriate training load， training intensity and training methods as much as possible; we should not constantly challenge the limit of athletes' self-ability but avoid the premature emergence of critical state or super critical state of competitive ability system. It is suggested that coaches or athletes be prepared to deal with the critical state of competitive ability system within a certain range.

Key words：competitive ability; simple state;complexity; self-organized critical state

運動員競技狀態(tài)是競技運動科學(xué)研究領(lǐng)域關(guān)注的熱點問題，特別是在高水平運動員競爭日趨激烈的今天，如何將運動員已具備的競技能力在大賽中表現(xiàn)出來，形成最佳的競技狀態(tài)，如“流暢狀態(tài)”“黑馬現(xiàn)象”“弗格森時間”等，同時避免意外狀態(tài)的發(fā)生，如“意外失利”的“Choking” 狀態(tài)、“黑色三分鐘”的“崩盤”狀態(tài)等，是每一位國內(nèi)外運動訓(xùn)練專家、教練員和運動員面臨的重要課題[1-3]。也就是說，傳統(tǒng)運動員競技狀態(tài)理論對運動訓(xùn)練與參賽實踐所規(guī)定的線性、確定和有序的行為邏輯，遭遇到了前所未有的挑戰(zhàn)，在籌劃和掌控影響當(dāng)代運動員競技能力和運動成績的因素方面，已經(jīng)超越了傳統(tǒng)競技狀態(tài)理論所提供的簡單性思維界域 [4] 。復(fù)雜系統(tǒng)理論研究方法，特別是復(fù)雜系統(tǒng)的動態(tài)臨界性理論為我們提供解決這些問題的一把鑰匙。復(fù)雜系統(tǒng)自組織臨界論是Per Bark等人為解釋復(fù)雜系統(tǒng)狀態(tài)行為演化的無序的、非線性特征提出的新概念 [5] ，已廣泛用于解釋地震、股市、森林火災(zāi)、人工智能等災(zāi)難性事件[6-8]。本研究借用復(fù)雜系統(tǒng)理論與方法，特別從復(fù)雜系統(tǒng)臨界思想出發(fā)，探討運動員競技狀態(tài)的復(fù)雜性內(nèi)涵、屬性及其隨時間演變的規(guī)律等，試圖為闡釋與研究運動員競技狀態(tài)問題提供一個新的理論架構(gòu)，開辟競技狀態(tài)若干問題研究的新路徑，使競技狀態(tài)理論研究從簡單性范式轉(zhuǎn)向復(fù)雜性范式，進而更加深入科學(xué)地指導(dǎo)運動訓(xùn)練實踐。

1 運動員競技狀態(tài)研究簡單性范式

1.1 運動員競技狀態(tài)理論研究

運動員競技狀態(tài)理論是運動訓(xùn)練科學(xué)研究的重要內(nèi)容，它是由蘇聯(lián)學(xué)者馬特維耶夫（Matwejew）在20世紀60年代初，對蘇聯(lián)國家游泳隊、舉重和田徑的徑賽等項目備戰(zhàn)1952年第15屆赫爾辛基奧運會以及其后60年代初期備戰(zhàn)世界大賽的訓(xùn)練計劃，進行總結(jié)與分析，通過將提高運動員的運動成績（競技能力）這個復(fù)雜性問題轉(zhuǎn)化為競技狀態(tài)發(fā)展變化的規(guī)律問題，以競技狀態(tài)“獲得”“保持”“消失”三個階段的逐一實現(xiàn)和解決來代替對競技能力整體（運動成績）的把握而形成的 [9] 。馬特維耶夫把“競技狀態(tài)”定義為“運動員在競技完善的每一個新的臺階上，通過相應(yīng)的訓(xùn)練所獲得的對運動成績的最佳準備程度狀態(tài)”[9];后又定義為“運動員在訓(xùn)練大周期范圍內(nèi)形成，在一定時間限度內(nèi)保持和規(guī)律性變化的對運動成績的最佳準備狀態(tài)” [9] 。同時，馬特維耶夫還依據(jù)競技狀態(tài)形成的三個階段的（“獲得”“保持”和“消失”）遞進關(guān)系，相對應(yīng)地把運動訓(xùn)練過程分為準備期、比賽期和過渡期三個大周期，并為訓(xùn)練過程的不同階段制訂了相應(yīng)的訓(xùn)練任務(wù)和訓(xùn)練內(nèi)容以及相應(yīng)的要求，從而使“訓(xùn)練周期”理論的應(yīng)用成為可能。

馬特維耶夫認為，根據(jù)不同運動項目和運動員的特點，在年度訓(xùn)練中的競技狀態(tài)應(yīng)有不同的表現(xiàn)特點。按全年中競技狀態(tài)高峰出現(xiàn)的頻次，可將競技狀態(tài)分為單峰型、雙峰型和三峰型基本類型 [9] 。同時，馬特維耶夫依據(jù)競技狀態(tài)表現(xiàn)的重要特征——運動成績的變化，對可測量類項目提出了競技狀態(tài)判定方法。他以運動員在上一大周期中比賽的平均成績?yōu)闃藴剩鶕?jù)當(dāng)前訓(xùn)練周期運動成績的變化判定運動員競技狀態(tài)的形成和穩(wěn)定情況。若運動員在當(dāng)前訓(xùn)練周期中表現(xiàn)出的運動成績高于上一大周期平均成績越多，且持續(xù)時間越長則表明競技狀態(tài)的形成就越好。同時在觀察當(dāng)前訓(xùn)練大周期運動成績波動范圍時，對于周期性項目來說，運動成績波動的下限不應(yīng)低于運動員本人最高成績的98 ～98.5 ;非周期項目不低于運動員本人紀錄的95 ～97 ，且持續(xù)高于上述水平表示競技狀態(tài)穩(wěn)定[9]。

自1964年蘇聯(lián)學(xué)者馬特維耶夫提出運動員的競技狀態(tài)理論以來，近半個多世紀，馬特維耶夫的競技狀態(tài)理論一直是運動員訓(xùn)練和參賽準備以及判別運動成績的最重要的依據(jù)。競技狀態(tài)階段性變化規(guī)律所支撐的訓(xùn)練周期理論也一直是運動訓(xùn)練理論的主流學(xué)說。馬特維耶夫在當(dāng)時世界上尚未建立運動訓(xùn)練理論體系的時候，開創(chuàng)性地提出并應(yīng)用競技狀態(tài)對競技能力訓(xùn)練分期模式做出了合理的解釋與高度的概括，使人們能夠通過年訓(xùn)練分期的劃分以及不同訓(xùn)練時期競技狀態(tài)依各階段形成的任務(wù)，較容易地捕捉到運動訓(xùn)練的脈絡(luò)，這是對運動訓(xùn)練理論的重要貢獻，也是運動訓(xùn)練科學(xué)理論研究的一大進步。在運動訓(xùn)練實踐大多數(shù)的時間內(nèi)，傳統(tǒng)競技狀態(tài)理論作為經(jīng)典的運動訓(xùn)練安排的內(nèi)在邏輯和決定因素并發(fā)揮著它的獨特的作用，更多的人已經(jīng)習(xí)慣于將運動訓(xùn)練與參賽實踐置于競技狀態(tài)這個被認為具有普適性意義的理論框架里。多年來，運動員競技能力狀態(tài)研究的方式和目的不是去發(fā)現(xiàn)和研究新的訓(xùn)練與參賽現(xiàn)象，而是給予原理論框架更多的闡述、說明或補充。

1.2 運動員競技狀態(tài)研究的簡單性

然而，進入21世紀，在當(dāng)代競技體育競技的極值化和多賽事的影響下，運動員參賽的競技狀態(tài)問題日益突出。因為運動成績無論是理性還是非理性的增長，我們都難以按照以往成功的軌跡和模式去復(fù)制運動員參賽時所表現(xiàn)出的最佳競技狀態(tài)。也就是說運動員只要進行“相應(yīng)的訓(xùn)練”就可以形成最佳（最優(yōu)）競技狀態(tài)并獲得優(yōu)異的運動成績，顯然，這與客觀實踐所表現(xiàn)的情景大相徑庭。這不僅是一個需要我們理解的現(xiàn)象，更是我們不得不應(yīng)對的實踐問題，特別是在指導(dǎo)高水平運動員的運動訓(xùn)練與參賽過程中，在不斷涌現(xiàn)出如“流暢” 狀態(tài)、“Choking” 狀態(tài)與“崩盤”狀態(tài)等復(fù)雜性現(xiàn)象與問題的狀態(tài)下。也就是說，傳統(tǒng)競技狀態(tài)理論框架和知識譜系對以上這些問題已逐漸失去了解釋力與預(yù)言力。

從科學(xué)理論發(fā)展歷史來說，長期以來，人們習(xí)慣于以這種“簡化范式”來認識和解釋世界，認為“現(xiàn)象世界的復(fù)雜性能夠以及應(yīng)該從簡單的原理和普遍的規(guī)律出發(fā)加以消解，復(fù)雜性只是現(xiàn)實的表面現(xiàn)象，而簡單性才構(gòu)成它的本質(zhì)”[10]。在馬特維耶夫時代，科學(xué)的發(fā)展正處于簡單性科學(xué)階段，以牛頓力學(xué)主導(dǎo)的經(jīng)典科學(xué)占據(jù)著科學(xué)發(fā)展的支配地位。概括來說，簡單性科學(xué)認為，世界的本質(zhì)具有簡單性、確定性和可逆性等特征，復(fù)雜性只不過是簡單性之上的面紗或“假象”，只要找適當(dāng)?shù)姆椒ń议_這層面紗，總可以把它約化為簡單性[11]。任何人都不可能跳出自己所處的時代，馬特維耶夫也不例外。受到近代科學(xué)研究簡單范式的影響，馬特維耶夫?qū)Ω偧寄芰顟B(tài)理論的研究主要依賴的是簡單性思想，也就是說競技能力狀態(tài)研究從最初誕生開始就被深深打上了還原、分解、有序、線性等一系列簡單性思維的烙印。

從一般認識論層面來看，馬特維耶夫的競技狀態(tài)理論簡單化主要有：（1）競技狀態(tài)語義的簡單化。馬特維耶夫的“競技狀態(tài)”是指“運動員在每一個訓(xùn)練大周期（全年或半年型）的一定條件下獲得的，針對運動成績的最佳準備程度狀態(tài)” [9] 。不難看出，馬特維耶夫的競技（能力）狀態(tài)概念的內(nèi)涵模糊，同時外延比較狹窄，只是一種理想的競技狀態(tài)，是一種終態(tài)，把運動員不斷變化著的若干其他競技狀態(tài)的過渡意義省略了。（2）競技狀態(tài)過程的簡單化。馬特維耶夫?qū)⑦\動員競技狀態(tài)發(fā)展的時相（形成、保持、消失）簡化為競技能力訓(xùn)練過程（準備期、比賽期、恢復(fù)期）。對于簡單系統(tǒng)來說，系統(tǒng)狀態(tài)的性質(zhì)和功能基本可等價于系統(tǒng)的性質(zhì)和功能，即狀態(tài)≈系統(tǒng)，但對于競技能力這樣的復(fù)雜系統(tǒng)來說，由于其狀態(tài)演化的復(fù)雜性，狀態(tài)≠系統(tǒng)。（3）競技狀態(tài)判據(jù)的簡單化。馬特維耶夫依據(jù)競技狀態(tài)表現(xiàn)的重要特征——運動成績的變化，認為運動成績是競技狀態(tài)判定方法，提出“遞進性標準”和“穩(wěn)定性標準”[9]，這意味著競技狀態(tài)和運動成績是一種簡單的線性關(guān)系。

從方法論層次來說，馬特維耶夫的競技狀態(tài)理論研究假設(shè)的簡單化有：（1）競技狀態(tài)的可預(yù)測性。馬特維耶夫?qū)⑵涓偧紶顟B(tài)階段變化的規(guī)律視為獲得優(yōu)異運動成績的必然性，因為決定運動成績的競技狀態(tài)初始條件一旦確定，就可以嚴格地確定和預(yù)言此后競技狀態(tài)的發(fā)展、高度以及獲得運動成績的過程，運動員可以在相同條件下實現(xiàn)競技狀態(tài)發(fā)展的過程和獲得優(yōu)異運動成績。顯然，這樣的競技狀態(tài)發(fā)展規(guī)律蘊意著可預(yù)言性和可重復(fù)性。（2）競技狀態(tài)可分割性，即把競技狀態(tài)分解成不同的要素的結(jié)合，以局部解釋整體，并把生物學(xué)特性變化降解為物理、化學(xué)過程，采用一些身體、生理、生化、心理、技術(shù)、戰(zhàn)術(shù)及其醫(yī)學(xué)等部分指標評價競技狀態(tài)的不同過程。（3） 競技狀態(tài)運動的低態(tài)決定高態(tài)。馬特維耶夫的競技狀態(tài)理論闡述的優(yōu)異運動成績（最佳競技狀態(tài)）可以通過競技狀態(tài)不斷由低級到高級的過程積累性地獲得，即下一個競技狀態(tài)是在前一個競技狀態(tài)的基礎(chǔ)上，運動成績的獲得對前一競技狀態(tài)有依賴，競技狀態(tài)的最終高度即決定于此。

2 運動員競技狀態(tài)存在的復(fù)雜性

2.1 運動員競技狀態(tài)的復(fù)雜系統(tǒng)觀

競技狀態(tài)是運動員競技能力系統(tǒng)存在的方式。運動員競技能力系統(tǒng)是相互聯(lián)系和相互作用的體能、技能、心理能力要素等組成的表現(xiàn)出一定訓(xùn)練和參賽能力的有機整體 [12] 。一個完整運動動員的競技能力系統(tǒng)應(yīng)包含競技能力的結(jié)構(gòu)、功能、狀態(tài)與環(huán)境。因此，競技狀態(tài)是指運動員競技能力系統(tǒng)的狀況、態(tài)勢，是競技能力系統(tǒng)在一定時空范圍內(nèi)的存在方式或表現(xiàn)形式 [13] 。競技狀態(tài)是競技能力系統(tǒng)的狀態(tài)，競技能力系統(tǒng)是具有競技狀態(tài)的系統(tǒng)，沒有離開競技能力系統(tǒng)存在的競技狀態(tài)，也沒有離開競技狀態(tài)存在的競技能力系統(tǒng)。對于運動員競技能力系統(tǒng)來說，競技能力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是競技能力系統(tǒng)的功能與狀態(tài)的基礎(chǔ)，競技狀態(tài)是聯(lián)系競技能力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的橋梁，競技狀態(tài)的變化決定系統(tǒng)功能，競技狀態(tài)反映了競技能力結(jié)構(gòu)[12]。由此，我們可以通過適當(dāng)?shù)姆绞剑ㄈ邕\動員的賽前減量訓(xùn)練等）對運動員的競技狀態(tài)進行有效的調(diào)控，進而更好地發(fā)揮競技能力系統(tǒng)的功能。

競技狀態(tài)作為競技能力結(jié)構(gòu)的反映，是競技能力系統(tǒng)的一種時間結(jié)構(gòu)存在形式。也就是說，對于運動員競技能力系統(tǒng)來說，競技能力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)應(yīng)有空間結(jié)構(gòu)和時間結(jié)構(gòu)兩種形式。運動員競技能力系統(tǒng)的空間結(jié)構(gòu)主要指是體能、技能、心理能力、戰(zhàn)術(shù)能力與運動智能等相互作用、相互聯(lián)系的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)[14]。而競技狀態(tài)則是競技能力系統(tǒng)存在的時間結(jié)構(gòu)形式，它反映了在外作用下的一種“活的”競技能力結(jié)構(gòu)的特征，是競技能力系統(tǒng)在特定時間的直接和現(xiàn)實的、存在的結(jié)構(gòu)方式，也是一種相對完整獨立的共時態(tài)與歷時態(tài)相干的統(tǒng)一。具體來說，競技狀態(tài)是運動員競技能力系統(tǒng)的體能（生理）狀態(tài)、心理狀態(tài)、技能狀態(tài)、戰(zhàn)術(shù)狀態(tài)等的相互耦合生成（涌現(xiàn)）的整體狀態(tài)。當(dāng)然，這些子狀態(tài)之間不是簡單的加和，而是相互作用、相互聯(lián)系的統(tǒng)一整體。當(dāng)然，運動員競技能力系統(tǒng)的任何狀態(tài)都有確定的時間邊界，即競技狀態(tài)是指競技能力系統(tǒng)某一時刻、某一階段或某一場比賽的狀態(tài)，離開了時間的邊界，就不存在所謂的狀態(tài)。運動員競技狀態(tài)的整體復(fù)雜性存在可用公式（1）表示：

3.2 運動員競技狀態(tài)演化的復(fù)雜性特征

對于運動員競技能力復(fù)雜系統(tǒng)來說，自組織臨界性是競技狀態(tài)演化的最重要復(fù)雜性特征。所謂自組織臨界性（self- organized criticality）是指一個開放的復(fù)雜系統(tǒng)由于組成系統(tǒng)的各個組元之間的相互作用，而自然地?zé)o需由外部加以調(diào)整從隨機狀態(tài)演化到一種有組織的臨界狀態(tài)，而處于臨界狀態(tài)的系統(tǒng)會出現(xiàn)各種“大小”的雪崩事件，并且雪崩的大?。〞r間尺度和空間尺度）服從冪定律 [19] 。運動員競技狀態(tài)的演化就是一種自組織臨界態(tài)過程。對于運動員競技狀態(tài)的自組織臨界態(tài)來說，又可具體分為亞臨界態(tài)、臨界態(tài)和超臨界態(tài)。正常運動訓(xùn)練或參賽情況下，競技能力系統(tǒng)會自然地朝著臨界狀態(tài)進化，然而一旦運行機制發(fā)生突變，競技能力系統(tǒng)可能進入超臨界狀態(tài)。處于自組織超臨界態(tài)的運動員競技能力復(fù)雜系統(tǒng)會出現(xiàn)大小不同的“雪崩”事件，如傷病、過度疲勞、比賽崩盤、意外失利、“黑色三分鐘”等現(xiàn)象，當(dāng)然崩塌的規(guī)模越大，發(fā)生的頻率越低。

自組織是運動員競技狀態(tài)的演化重要機制。運動員競技狀態(tài)的演化是處于持續(xù)開放的非平衡狀態(tài)的競技能力復(fù)雜系統(tǒng)，通過各子系統(tǒng)（體能子系統(tǒng)、技能子系統(tǒng)、心理子系統(tǒng)、戰(zhàn)術(shù)子系統(tǒng)等）相互作用、相互聯(lián)系（非線性），自發(fā)演化到一個臨界狀態(tài)的過程。競技狀態(tài)的臨界態(tài)演化的必要條件是競技能力系統(tǒng)內(nèi)外環(huán)境的變化引起的各種刺激，但這些刺激并不是轉(zhuǎn)換的充分條件（只是約束條件）。當(dāng)然，對于外部因素刺激來說，當(dāng)強度較小時，可以把它作為微擾來處理，而當(dāng)強度很大，以至超過某一閾值時，它對演化過程的影響就不僅僅是起“誘導(dǎo)”和“觸發(fā)”作用，它還在一定程度上起動力或阻力的作用。因此，競技狀態(tài)的演化主要是通過競技能力系統(tǒng)內(nèi)部的組元之間的復(fù)雜的相互作用而產(chǎn)生的，不依賴于任何外部控制參數(shù)，純粹是競技能力系統(tǒng)自身演化的一種動力學(xué)，是競技能力系統(tǒng)的一種自組織演化行為。

臨界態(tài)是競技能力系統(tǒng)的自組織演化一種特殊的穩(wěn)態(tài)，既不是穩(wěn)定的又不是不穩(wěn)定的，而是一種亞穩(wěn)定的。在這里，有時只要外部環(huán)境稍有變化，就會帶來系統(tǒng)本身的激烈震蕩或漲落，這樣震蕩與漲落會伴隨著競技能力系統(tǒng)的發(fā)展、創(chuàng)新與衰退。對于競技狀態(tài)的演化來說，在一般情況下，微小的漲落（事件）是無關(guān)大局的，但當(dāng)競技能力系統(tǒng)被外部控制參量（訓(xùn)練、比賽刺激等）推到臨界點時（特別超臨界態(tài)），微漲落可能被放大為巨漲落，這時漲落將對競技能力系統(tǒng)的自組織起觸發(fā)和方向選擇的作用，即一個小的事件會導(dǎo)致一個大事件乃至突變。也就是說，處于臨界態(tài)的競技能力系統(tǒng)在短時間內(nèi)被極速“促進”或者極速“抑制”，如在正反饋的積極作用下，競技能力內(nèi)部的一個微弱的優(yōu)勢可以得以不斷地“放大”，最終產(chǎn)生遠大于其最初誘因的結(jié)果，如“黑馬”現(xiàn)象、“弗格森時間”或“非常態(tài)”[20]。但如果這樣的反饋是消極抑制作用，則一個微小的隨機波動（如心理的Choking）就會導(dǎo)致競技能力結(jié)構(gòu)的“崩潰”或“瓦解”，從而造成“崩盤”等現(xiàn)象，如射擊中“關(guān)鍵發(fā)” 失穩(wěn)的“埃蒙斯”現(xiàn)象等。

4 運動員競技狀態(tài)復(fù)雜性的沙堆模型建構(gòu)

4.1 運動員競技狀態(tài)的沙堆模型

1991年，丹麥著名物理學(xué)家Bark及同事用沙堆效應(yīng)形象地描述了復(fù)雜系統(tǒng)的自組織功能和隨時間變化發(fā)生的臨界性 [21] 。而運動員競技能力復(fù)雜系統(tǒng)狀態(tài)及其自組織臨界性與沙堆模型的行為具有許多的相似性（如表1），因而，運動員競技能力復(fù)雜系統(tǒng)狀態(tài)及其演化的自組織臨界性可用沙堆（sand pile）模型的復(fù)雜動力學(xué)來描述與解釋。具體來說，運動員競技能力系統(tǒng)相當(dāng)于一個沙堆模式，如果將運動員的競技能力（體能、技能、心理、戰(zhàn)術(shù)、智能的訓(xùn)練）訓(xùn)練過程看成是向沙堆中丟沙子的過程，把運動員競技能力系統(tǒng)水平的提高看成是沙堆的升高，其中運動員競技能力系統(tǒng)狀態(tài)的連續(xù)變化就是沙堆系統(tǒng)不斷的自組織臨界態(tài)過程，進而我們可以利用復(fù)雜系統(tǒng)自組織臨界態(tài)的沙堆動力學(xué)模型來模擬運動員競技能力復(fù)雜性系統(tǒng)的狀態(tài)及其演化的復(fù)雜動力學(xué)宏觀行為。

運動員競技能力復(fù)雜系統(tǒng)訓(xùn)練過程，如體能訓(xùn)練、技能訓(xùn)練、戰(zhàn)術(shù)能力訓(xùn)練、心理能力訓(xùn)練等就像一粒一粒不斷向沙堆中丟沙子的過程。起初，落下的沙粒停在原地，比較穩(wěn)定，沒有整體上的交流，更多的只是沙粒作為局部的行為。當(dāng)我們繼續(xù)不斷地加沙時，即不斷地進行競技能力各要素訓(xùn)練，慢慢就形成一個類似圓錐狀的小沙堆（即競技能力的各要素之間相互作用、相互影響逐漸形成競技能力系統(tǒng)），隨著沙粒的不斷加入，高度越來越高，沙堆變得越來越陡峭（即隨著競技能力各要素訓(xùn)練及其能力提高，競技能力系統(tǒng)整體能力的水平越來越高，競技能力系統(tǒng)的狀態(tài)變得越來越復(fù)雜），當(dāng)?shù)揭欢ǔ潭龋扯训母叨炔辉僭鲩L，于是，運動員競技能力復(fù)雜系統(tǒng)及其狀態(tài)抵達到一種自組織臨界狀態(tài)，其中任何一個沙子的變化或者沙子數(shù)目的增減（即體能、技能、心理等的變化），都可能引起整個沙堆（競技能力復(fù)雜系統(tǒng)）的變化。這個變動有的是局部的，有的是整個沙堆系統(tǒng)性的坍塌。也就是說，此時剛丟下去的沙子會引起沙堆的局部或整體崩塌，讓沙堆的高度降低。崩塌之后，繼續(xù)丟沙子，沙堆又再增高，然后再崩塌，如此循環(huán)往復(fù)（如圖2）。

對于競技能力系統(tǒng)來說，每粒沙子（競技能力的各要素）的相互作用將沙堆推向“臨界態(tài)”，（競技能力系統(tǒng)）沙堆的結(jié)構(gòu)將隨每粒新沙落下而變得脆弱，在臨界態(tài)下，即使極其微小的觸發(fā)（一定的機制）都會發(fā)生競技能力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)性失衡而坍塌，即產(chǎn)生所謂雪崩，而觸發(fā)時間通常是新沙粒的加入（競技能力系統(tǒng)各要素的變化）。一般來說，處于臨界態(tài)的運動員競技能力復(fù)雜系統(tǒng)（沙堆）存在兩個臨界點：第一個臨界點是競技能力系統(tǒng)自組織行為的開始點（連鎖反應(yīng)或多米諾效應(yīng)開始），即一個沙粒（體能、技能、心理、戰(zhàn)術(shù)等）可能引發(fā)或大或小的競技能力系統(tǒng)及其狀態(tài)不同坍塌或躍遷;第二個臨界點是當(dāng)競技能力系統(tǒng)的自組織行為演化到一定程度后，出現(xiàn)完全失穩(wěn)（即競技能力系統(tǒng)的沙崩），即其中任何一個沙子的變化或者沙子數(shù)目的增減，都可能引起整個沙堆的巨大變化。

4.2 基于沙堆模型的運動員競技狀態(tài)復(fù)雜性闡釋

通過觀察和分析競技能力復(fù)雜系統(tǒng)及其自組織臨界態(tài)的沙堆模型，我們可通過沙堆模型進一步來闡釋運動員競技狀態(tài)及其演化的不同復(fù)雜性特征：一是運動員競技狀態(tài)的整體性。初始階段，一個沙粒下落對沙堆整體的影響不大，只會影響其附近的沙粒，但沙堆一旦達到“臨界”狀態(tài)，每粒新落下的沙粒與其他沙粒就處于休戚與共的“一體性”中，由于所有的沙子一體化為一個整體，任何一個沙子的變化都會影響到其他沙子的命運，同時意味著當(dāng)“崩塌”來臨時，沒有一粒沙子是無辜的。換言之，當(dāng)運動員競技能力提升到一定程度，競技狀態(tài)可能會抵達一種自組織臨界狀態(tài)，在這種狀態(tài)下任何一個競技能力子能力的變化都與整個系統(tǒng)的狀態(tài)緊密相連，“牽一發(fā)動全身”。同時，在競技能力系統(tǒng)崩潰的時候，單個競技能力的訓(xùn)練和變化（體能、技能、心理、智能等）都負有責(zé)任。當(dāng)然，在整個競技能力系統(tǒng)性崩潰的過程中，單個競技能力價值也基本失去意義，失去了獨立性。

二是運動員競技狀態(tài)的脆弱性。當(dāng)每粒沙子的相互作用將沙堆推向“臨界態(tài)”時，沙堆處于一種特殊敏感狀態(tài)（期），沙堆的結(jié)構(gòu)將隨每粒新沙落下而變得脆弱，在這樣臨界態(tài)下，即使極其微小的觸發(fā)（擾動），都有可能引發(fā)連鎖反應(yīng)，最后導(dǎo)致巨大的變化，甚至發(fā)生災(zāi)難性的雪崩事件 [22] 。如2008年北京奧運會劉翔因傷退賽，實質(zhì)是此時劉翔的競技狀態(tài)已處于臨界狀態(tài)，腳傷（跟腱斷裂）只是外生擾動只是一個導(dǎo)火線（觸點），主要原因還是內(nèi)生競技能力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的脆弱性與一體化，否則局部的擾動不會造成整體的崩潰。也就是說，在運動員的競技能力復(fù)雜系統(tǒng)自組織臨界前后，相同的外生擾動造成的后果完全不同：臨界之前抗干擾能力較強，臨界之后一個小小的外生擾動就會導(dǎo)致全面崩潰，產(chǎn)生所謂“一根稻草壓死駱駝”的全面崩潰。在2012年倫敦奧運會前劉翔的競技狀態(tài)則更是處于超臨界態(tài)，而此時已是兇多吉少（非常脆弱），他又冒險地改變“八步上欄”的技術(shù)（新沙粒的加入），這次賭博式的改變導(dǎo)致腳傷再次復(fù)發(fā)，整體崩潰，最后又一次的折戟沉沙 [23] 。

三是運動員競技狀態(tài)的不可預(yù)測性。也就是說，處于自組織臨界狀態(tài)的沙灘發(fā)生崩潰具有不可預(yù)測性，即我們無法準確預(yù)測沙堆何時、何地發(fā)生“雪崩”及其發(fā)生坍塌規(guī)模的大小與次數(shù)，當(dāng)然坍塌的大小與發(fā)生的次數(shù)可能呈現(xiàn)一定規(guī)律，即規(guī)模越大的坍塌發(fā)生的次數(shù)越小。在運動訓(xùn)練實踐中，我們也無法或者很難預(yù)測處于臨界態(tài)的運動員競技能力系統(tǒng)躍遷或崩潰（如流暢狀態(tài)或失利）的具體時間、地點或規(guī)模等，因為意外失利其實有時也是訓(xùn)練或比賽的一部分（在沙堆的形成過程中有些坍塌是局部性的或暫時性）。但運動員競技狀態(tài)的崩潰的規(guī)模與次數(shù)之間可能有一定的規(guī)律可尋，如崩潰規(guī)模的大小與次數(shù)是反比關(guān)系，崩潰的規(guī)模越大，發(fā)生的頻率就越低等?？傮w來說，我們只能提供一個可能發(fā)生區(qū)間，但是沒法給出一個精準的預(yù)測。

四是運動員競技狀態(tài)變化過程的長程相關(guān)性。當(dāng)沙堆發(fā)生雪崩時，沙堆表面處于不穩(wěn)定狀態(tài)，會有少量沙粒沿著表面下滑。如果這些沙粒在滑動過程中碰到了其他處于不穩(wěn)定狀態(tài)的沙粒，就會帶動它們一起下滑。此時，沒有一粒沙子是無辜的，隨著這一過程的延續(xù)，只有當(dāng)所有沙粒停止運動或滑落時，雪崩才會停止。正是沙粒之間的相互作用造成的這種長程相關(guān)性 [24] 。類似的現(xiàn)象也發(fā)生于運動員競技能力狀態(tài)的演化過程中，即當(dāng)競技能力系統(tǒng)處于自組織臨界態(tài)時，系統(tǒng)內(nèi)部短程的、局域的相互作用會發(fā)生一定程度的發(fā)散，從而導(dǎo)致競技能力系統(tǒng)內(nèi)各成分（體能、技能、心理、智能等）間建立一種長程的時空關(guān)聯(lián)。這種長程相關(guān)性說明競技能力雪崩的發(fā)生是隨機性的。盡管大規(guī)模的競技能力系統(tǒng)雪崩以一定概率出現(xiàn)，但是這并不意味著它是周期性的，長時間沒有發(fā)生雪崩也并不意味著其將會發(fā)生，一次大規(guī)模雪崩發(fā)生后也可能有更大規(guī)模的雪崩會爆發(fā)。

5 啟示與建議

奧林匹克運動的格言 “更快、更高、更強” （Citius，Altius， Fortius）鼓舞著運動員們在訓(xùn)練和比賽中勇于進取，超越自我，不斷地將自己的潛能發(fā)揮到極限。從運動員訓(xùn)練的競技狀態(tài)理論來說， 預(yù)示著在運動訓(xùn)練或比賽中促使運動員競技能力系統(tǒng)狀態(tài)不斷地達到亞臨界態(tài)、臨界態(tài)甚至超臨界態(tài)過程。由此，在運動員競技狀態(tài)臨界性演化的沙堆動力學(xué)背后，蘊藏著的有待于不斷認識的競技能力訓(xùn)練觀和方法論，為我們提供了潛在的富有啟發(fā)性的思維模型和分析工具，幫助我們深化對競技狀態(tài)復(fù)雜性行為演化模式的認識。

5.1 在運動員競技能力訓(xùn)練過程中，應(yīng)全面扎實地發(fā)展競技能力系統(tǒng)及其結(jié)構(gòu)（最初的沙堆地基打好），合理地有節(jié)奏地安排各競技能力系統(tǒng)的訓(xùn)練（即注重丟沙子的速度、時間、幅度），即制定合適的運動員訓(xùn)練周期計劃，以利于提高運動員競技能力系統(tǒng)水平（增加沙堆的高度）。

5.2 通過運動訓(xùn)練獲得的競技能力是以一種靜態(tài)的方式存在，即各競技能力質(zhì)量或空間結(jié)構(gòu)的改變等，競技狀態(tài)則是競技能力系統(tǒng)存在的時間結(jié)構(gòu)形式，是動態(tài)的、可變的和可調(diào)控的。為了更好地發(fā)揮獲得競技能力系統(tǒng)的功能，提高競技運動表現(xiàn)，賽前應(yīng)對運動員競技能力狀態(tài)進行適當(dāng)調(diào)控（如賽前減量訓(xùn)練等）。

5.3 樹立競技能力系統(tǒng)訓(xùn)練的風(fēng)險意識，在運動員競技能力訓(xùn)練中應(yīng)該盡可能采用適當(dāng)?shù)挠?xùn)練負荷、訓(xùn)練強度與訓(xùn)練方法，不應(yīng)經(jīng)常性挑戰(zhàn)運動員自我能力的極限，避免競技能力系統(tǒng)臨界狀態(tài)或超臨界狀態(tài)的過早出現(xiàn)。如果比賽需要，應(yīng)盡可能地控制在臨界狀態(tài)范圍之內(nèi)，不要產(chǎn)生“自己能置身于崩潰風(fēng)險事外”的錯覺。

5.4 傳統(tǒng)競技狀態(tài)的理論認為，競技能力系統(tǒng)的響應(yīng)通常與內(nèi)外擾動成正比，大事件發(fā)生通常歸因于某種重要的外界原因，或歸結(jié)于某些強有力的內(nèi)部運行機制作用。競技狀態(tài)臨界性理論認為，處于臨界態(tài)的競技能力系統(tǒng)，由于敏感性，只要有一個“微小”的觸動或干擾事件，都有可能激發(fā)連鎖反應(yīng)，甚至發(fā)生災(zāi)難性的“崩盤”事件。這啟示我們小事件和大事件都可能導(dǎo)致相同的結(jié)果，或者說巨大的崩盤事件可能會由不為人們所重視的小事件引起。

5.5 不要試圖去精準預(yù)測運動員競技狀態(tài)的自組織臨界值，建議在某個區(qū)間內(nèi)教練員或運動員做好應(yīng)對競技能力系統(tǒng)沙堆坍塌的準備。在運動員競技能力系統(tǒng)自組織臨界狀態(tài)崩潰前，會有幾次風(fēng)聲鶴唳的小坍塌，但基本都能安全無虞地渡過，盡管如此，仍然可能為其崩潰的預(yù)測和預(yù)報提供依據(jù)。建議教練員或運動員此時應(yīng)特別關(guān)注競技能力系統(tǒng)狀態(tài)的各種變化，制定必要系統(tǒng)性的應(yīng)急預(yù)案，切斷所有可能產(chǎn)生連鎖反應(yīng)的鏈條，以降低崩盤概率。

5.6 我們雖然無法預(yù)測哪一粒沙子（某一種競技能力）變化或外部環(huán)境擾動會導(dǎo)致局部的或是整個競技能力系統(tǒng)沙堆系統(tǒng)性的坍塌，但可以肯定的是，不斷增加的沙粒，最終會導(dǎo)致坍塌?？筛鶕?jù)沙堆（競技能力系統(tǒng)）的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性而不是個體沙粒的行為（體能、技能、心理、戰(zhàn)術(shù)）來適當(dāng)預(yù)測沙堆坍塌的可能性問題。

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