كانت كيت دوغلاس، طالبة دراسات عليا في الإحصاء وثاني أسرع سباحة في العالم هذا العام، جيدة دائماً في التعامل مع الأرقام. ولكن قبل التحاقها بجامعة فيرجينيا، لم تعتبر أبداً أن السباحة في حد ذاتها هي مسألة رياضية يمكنها محاولة حلها.
تغير ذلك عندما أدركت أن المفاهيم التي كانت تدرسها في الفصل الدراسي يمكن استخدامها في رياضتها. في هذه الأيام، غالباً ما تدخل دوغلاس إلى حوض السباحة وهي ترتدي حزاماً يحمل مقياس التسارع، وهو نفس الجهاز الموجود في الهواتف الذكية وساعات اللياقة البدنية. أثناء السباحة، يقيس المستشعر حركتها في ثلاثة اتجاهات مكانية 512 مرة في الثانية.
وتقول دوغلاس (22 عاماً)، لصحيفة «نيويورك تايمز»: «لقد ساعدني ذلك في معرفة مناطق الإصابة بالسكتة الدماغية، حيث يمكنني أن أكون أكثر كفاءة». حتى الآن، الأمور جيدة جداً: في يوم السبت، إذ بدأت جدول الألعاب الأولمبية المزدحم بالفوز بالميدالية الفضية في سباق التتابع الحر 4x100.
يواجه السباحون في أولمبياد باريس نفس التحدي: السباحة بأسرع ما يمكن من خلال التحرك عبر الماء بطريقة تزيد من القوة التي تدفعهم نحو خط النهاية، ومع تقليل القوة التي تبطئهم. يستخدم السباحون المتميزون حيلاً مألوفة لتقليل المقاومة المعروفة باسم (السحب)، مثل ارتداء ملابس السباحة المصنوعة من نفس المادة المستخدمة في سيارات سباق «الفورمولا 1».
على الرغم من أن السباحة اعتمدت منذ فترة طويلة على شعور السباح في الماء أو عين المدرب من سطح حوض السباحة، فإن دوغلاس والعديد من زملائها الأميركيين من أعضاء الفريق الأولمبي يستكشفون حدوداً تنافسية جديدة.
وتحت إشراف أستاذ الرياضيات في فرجينيا، الدكتور كين أونو، يقومون بقياس وتحليل القوى التي يخلقونها أثناء السباحة، لتحسين طريقة تحركهم عبر الماء. كانت التفاصيل التي تبدو صغيرة مثل وضعية رأس دوغلاس أثناء انسحابها من الماء تحت الماء، أو كيفية دخول يدها اليسرى إلى الماء أثناء سباحة الظهر، بمثابة نقاط محورية حيث عملت على تقليص أجزاء من الثانية التي تصنع الفارق بين الميداليات في هذه الرياضة.
وعلى الرغم من أن دوغلاس هي السباحة الوحيدة في أولمبياد باريس التي تشارك في كتابة ورقة بحثية خاضعة لمراجعة النظراء حول هذا العمل، فإن أفكاراً مماثلة تنتشر في أماكن أخرى. كجزء من برنامج بحث تموله الحكومة في فرنسا يهدف إلى منح البلاد ميزة في الألعاب الأولمبية المحلية، إذ تم اختبار ليون مارشاند في الصيف الماضي للتعرف على «ملفه الهيدروديناميكي». وقد تعاون كايل تشالمرز، العداء الأسترالي الذي شارك في الألعاب الأولمبية ثلاث مرات، مع مختبر للتكنولوجيا الرياضية في سيدني، حيث ابتكر جهازاً لقياس القوة التي تولدها أيدي السباح أثناء السباحة في الماء.
وتقول بيغ مادن، اللاعبة الأولمبية التي شاركت مرتين، وهي كانت طالبة جامعية في فرجينيا إن الباحثين استخدموا غلافاً بلاستيكياً لتثبيت جهاز استشعار على ظهرها، وتتابع: «إن ذلك يمنحنا ميزة ذهنية عندما نعلم أننا نستطيع الوصول إلى هذه المعلومات التي لا يمكنك رؤيتها بالعين المجردة».
وفي مؤتمر عقد في النرويج قبل عقد من الزمن، التقى أونو بمجموعة من علماء الرياضيات من المدرسة النرويجية لعلوم الرياضة الذين عملوا مع المتزلجين الأولمبيين عبر البلاد، باستخدام مقاييس التسارع لتحليل أنماط حركتهم. تم تشغيل المصباح الكهربائي للدكتور أونو، وهو متخصص في نظرية الأعداد، وهو أيضاً رياضي يشارك في السباق الثلاثي (الثرياتلون) ووالد سبَّاحة.
كان لدى الدكتور أونو، الذي كان آنذاك في جامعة إيموري في أتلانتا، موضوع اختبار على أندرو ويلسون، وهو طالب رياضيات انضم إلى فريق السباحة. لقد بدأوا بمقاييس التسارع التي تم تصميمها لتتبع أسماك القرش وتعلموا أثناء تحركهم، وقاموا بتطوير بروتوكول للتعرف على نقاط الضعف في سباحة ويلسون على الصدر. وعندما انطلق ويلسون في هذه الرياضة، وأصبح بطلاً وطنياً في القسم الثالث وفاز لاحقاً بذهبية التتابع المتنوع في أولمبياد طوكيو، مع أعضاء آخرون في الولايات المتحدة. بدأ المنتخب الوطني في التعرف على مشروعه ومشروع الدكتور أونو.
ومنذ ذلك الحين، قام الدكتور أونو باختبار نحو 100 من أفضل السباحين الأميركيين، لكنه يعمل بشكل وثيق مع المجموعة في فيرجينيا، حيث يوجد بشكل منتظم على سطح حمام السباحة. كما يقدم أيضاً فصلاً دراسياً مستقلاً لطلاب العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات، الذين يتعلمون تحليل البيانات التي تم جمعها من السباحين مثل دوغلاس وغريتشين والش، صاحب الرقم القياسي العالمي في سباق 100 فراشة. وقال توماس هيلمان، الذي يبلغ من العمر 17 عاماً، وهو أصغر سباح أميركي يتأهل للأولمبياد منذ مايكل فيلبس، إن أحد أسباب التزامه بالسباحة في فرجينيا هو المشاركة في هذا العمل بانتظام.
«توأم رقمي»
تساعد اللقطات الـ512 للبيانات التي يتم التقاطها في الثانية الباحثين على إنشاء «توأم رقمي» لكل سباح، وهو تمثيل رقمي لكيفية تحرك الرياضي عبر الماء. أشارت تلك البيانات إلى انسحاب دوغلاس من سباحة الصدر كمنطقة كانت تضيع فيها الوقت. نظرت إلى الفيديو لمقارنة شكلها مع شكل ليلي كينغ، المتخصصة في سباحة الصدر، ورأت أن الانحناء الأمامي لرأسها كان على الأرجح يخلق قوة سحب إضافية كانت تبطئ سرعتها.
وتنبأت الرياضيات أنه مع تعديل الشكل، يمكن لدوغلاس، وهي الآن صاحبة الرقم القياسي الأميركي في سباق 200 صدر، أن توفر ما يصل إلى 0.15 ثانية في كل انسحاب.
وفي هذا السياق، يقول الدكتور أونو: «السباحة هي التطبيق الأمثل للرياضيات والفيزياء. لم نكن مصممين أبداً للسباحة في الماء. لذا فإن السباحة بسرعة في الماء هي مزيج فريد ومعقد حقاً من البراعة الرياضية والاهتمام بالتفاصيل فيما يتعلق بالفيزياء والميكانيكا. لهذا السبب أنا أحب ذلك».
ويعتمد التنميط الهيدروديناميكي للمنتخب الفرنسي على مبادئ مماثلة. جاء الدكتور ريكاردو بيترسون سيلفيرا، وهو عالم من البرازيل، إلى إحدى جامعات مدينة رين بفرنسا منذ ثلاث سنوات للمشاركة في مشروع العلوم الرياضية الفرنسي. وأقام عرضاً توضيحياً في حوض السباحة للإحماء في بطولة فرنسا العام الماضي، الأمر الذي لفت انتباه بوب بومان، مدرب مارشان، الذي سأل عما إذا كان من الممكن اختبار سباحه.
وفي اليوم الأخير من اللقاء، قامت الدكتورة سيلفيرا بربط مارشان بجهاز آلي مثبت على الحائط. قام الاختبار الأول بقياس قوة السحب أثناء سحبه عبر الماء في وضع انسيابي. سجل مارشان أدنى قيمة لهذه الخاصية، والتي يطلقون عليها اسم السحب السلبي، مقارنة بأي سباح اختبره الدكتور سيلفيرا والباحثون الفرنسيون، وهو ما يشير إلى أن جسده مبني مثل الطوربيد الجاهز للانطلاق عبر الماء.
وقام اختبار ثانٍ بقياس سرعته أثناء السباحة ضد مستويات مقاومة مختلفة. ثم قام الدكتور سيلفيرا بحساب مقدار القوة التي ولدها مارشاند أثناء السباحة الحرة - وهي الضربة التي استهدف تحسينها في الألعاب الأولمبية - والنسبة المئوية التي تم استخدامها لدفعه إلى الأمام. وبناءً على نتائج مارشاند، ويقول بومان إنهم قاموا بدمج دفعات قصيرة من السباحة الحرة لسرعة السباق ضد المقاومة الشديدة في تدريبه، بهدف تعزيز قوته وكفاءته في الدفع.
وقال راسل مارك، المدير السابق للأداء العالي في الولايات المتحدة: «نحن على أعتاب ثورة البيانات في السباحة، والرياضيون متعطشون لها، والمدربون متعطشون لها، والرياضة متعطشة لها». وأردف: «يمكنك رؤية ذلك من خلال الإثارة بشأن ما يفعله كين وتود والنجاح الذي يحققونه على نطاق البرنامج بأكمله. هذا هو الحلم».
ضم فريق السباحة من الولايات المتحدة في أولمبياد باريس 6 رياضيين لهم علاقات بجامعة فيرجينيا. وتحرص السباحة دوغلاس على عدم القول بأن أي متغير كان هو السبب وراء صعودها في رياضتها. وفي وقت لاحق من هذا الأسبوع، ستتنافس في سباق 200 متر صدر و200 متر فردي متنوع. تطلب استعدادها لباريس اهتماماً صارماً بالتفاصيل المتعلقة بتدريباتها على حمام السباحة، والنوم، والتغذية، واستراتيجية السباق، وغير ذلك الكثير. وقد أدى استخدام الرياضيات لتصبح سباحاً أكثر كفاءة إلى تعزيز هذا العمل.
وكما كتبت دوغلاس في ورقتها البحثية: «إن تطبيق القوة في أي اتجاه غير الأمام لا يساعد الرياضي على تحقيق حلمه بالحصول على الميدالية الذهبية الأولمبية».
