奧運在運動文化中具有特殊的意義，但從觀賽的角度來看，卻是一場後勤噩夢。多項賽事同時進行，迫使觀眾在自己喜愛的賽事中做出選擇。下一個令人眼花撩亂、打破紀錄的精彩表演會在哪裡上演？有人會打破尤塞恩·博爾特的百公尺紀錄嗎？健身房裡會不會出現像凱莉·斯特魯格那樣令人驚豔的時刻？你無法絕對確定自己會在奧運期間看到什麼歷史性的場面，但史蒂夫哈克認為你可以提高觀看奧運的幾率。科學可以告訴我們，哪些賽事最有可能出現最精彩的比賽或破紀錄的表演，以及哪些賽事最不可能出現任何令人興奮的時刻。
哈克畢生致力於將科學原理應用於難以量化的運動競技領域。身為英國雪菲爾哈勒姆大學體育工程研究中心主任，哈克的研究涵蓋了從網球物理學到科技在體育發展史上所扮演的角色等各方面。他最近為《物理世界》撰寫了一篇關於規則變化和科技對運動競技表現長期影響的文章。文章闡述了體育競技表現為何逐年提升（教練水平和營養水平的提高、人口增長），以及為何數據會出現階躍式變化——峰值和低谷通常是由運動員自身表現之外的外部因素造成的，例如新技術、規則變化，甚至僅僅是天氣。但這類分析還有更迫切的意義——確保我們不會錯過未來兩週在倫敦發生的任何值得茶餘飯後的趣事。
為此，我們首先需要一種方法來客觀地檢視不同運動項目運動員表現的提升方向和方式，幸運的是，哈克為我們提供了這種方法。為了在不同運動項目中建立公平的比較標準（這些運動項目採用多種不同的成績指標），哈克和他的研究生萊昂·福斯特首先從一系列運動項目和賽事中選取了25位最佳運動員的25個最佳成績（也就是說，每位運動員只計算其最佳成績一次，因此每個數據集包含25位不同的運動員）。他們追溯到1891年，描繪出了歷年來頂級運動員平均成績的演變圖景。
但他們仍需要一個通用的方法來量化各項運動表現的提升。為此，他們創建了成績提升指數（PII），用於確定運動員在一次運動中所做的有效功（「功」在物理學意義上是指作用於物體上的力與其方向的乘積）。不同項目的計算方法略有不同（例如，標槍投擲中，運動員的身體對物體施加力；而在田徑或游泳中，運動員的身體則要克服無處不在的阻力），但最終目的都是一樣的——以物理學為基礎，確定運動員在一次運動中做了多少有效功。
利用這些有用的工作值，哈克可以查看兩個不同年份的數據，以了解任意兩年中排名前25的運動員的成績出現了哪些增長（或下降）。 PII將這種增長或下降以百分比的形式表示，這些百分比可以跨項目和運動進行比較，從而揭示運動員在哪些方面取得了進步，以及在哪些方面成績已經停滯不前。對於像體操這樣由裁判主觀評分的項目，或是像摔角這樣透過一對一較量來決定勝負的項目，PII並非理想之選。但對於那些以時間、距離或高度等物理指標來衡量的運動項目，PII至少提供了一種科學的方法來比較不同項目之間的運動員進步速度。你無法直接比較游泳和鐵餅的絕對工作量，但你可以比較它們隨時間變化的百分比。
「我們可以對不同運動項目進行同類比較，無論是游泳還是標槍，」哈克說。 「使用個人身份資訊（PII），事情會變得更加直觀，也更有意義。所以現在我們正在研究文學作品或民間傳說中的軼事，看看是否有數據支持這些流行的說法。”
要尋找一個數據驗證流行觀點的現代例子，2008 年奧運會和備受爭議的 LZR Racer 泳衣無疑是最佳例證。這種泳衣更像是全身緊身衣，非常緊身，將身體拉成更接近圓柱形的形狀以減少阻力。它們減少了皮膚摩擦，並能鎖住空氣，從而增加浮力，使身體在水中游得更高。 2008 年北京奧運會上，各種紀錄被打破。同年晚些時候，在克羅埃西亞舉行的一場比賽中，又有 17 項紀錄被打破。許多人認為，2008-2009 年成績的提升完全是技術進步的結果。這種泳衣帶來的優勢如此之大，以至於在 2010 年 1 月，游泳管理機構禁止在比賽中使用。
哈克表示，這些技術和監管方面的影響可以從數據中看出。例如，女子100公尺自由式的個人成績指數（PII）在2000年代後半期飆升，但自2010年以來已回落至2004年的水平。關鍵在於，數據可以顯示運動員的成績在這段期間先提高後下降，但要找到真正的原因，還需要從數據之外尋找佐證。以LZR泳衣為例，人們普遍認為這種泳衣能為游泳選手帶來巨大優勢，而這種觀點也得到了證實。
如何利用這個模型來規劃你的奧運觀賽計畫？對奧運項目有一定了解的人可以瀏覽數據，並根據已有的知識進行快速分析。你應該尋找那些成績穩定提升且不受外部因素影響的項目（或者像2008年奧運會那樣，外部因素會使比賽更加精彩）。例如，可以看看短跑和游泳這兩個重點項目。
據傳，自2008年以來，男子100公尺項目似乎沒有任何變化——沒有重大規則變更，計時技術沒有革新，跑鞋或其他短跑裝備也沒有重大發展。事實上，根據哈克（Haake）的男子100公尺PII數據，尤塞恩·博爾特在2008年的驚人表現似乎帶動了整個計畫的進步。即使將博爾特的成績從2008年排名前25的成績中剔除，其他24位運動員的PII變化幅度也幾乎相同。博爾特的紀錄遠非穩固。
「這25個人都表現得非常出色，其中最頂尖的八個人更是棒極了，」哈克說。 “他們中的任何一個人都有可能贏得比賽，其中一些甚至有可能打破紀錄。”
事實上，從PII（競技指數）的角度來看，男女短距離衝刺項目都前景看好。比賽將會非常激烈，紀錄可能被打破，金牌的歸屬也往往難以預料。但哈克表示，隨著距離的增加，這種情況會越來越少見。 400公尺比賽中或許會有一些競爭，但在800公尺和1500公尺比賽中則肯定不會。哈克聽過一些解釋這種現象的理論（一種流行的觀點是，從演化角度來看，人類天生擅長長跑，但不擅長短跑，因此短跑還有更大的提升空間），但他並沒有給出自己的科學論證。他只是讓數據說話：在短距離比賽中，人類的速度仍在不斷提高，而且似乎沒有任何外部因素阻礙這一進程。短距離衝刺計畫才是真正值得關注的。
另一方面，短距離游泳項目可能會迎來令人失望的一年。要了解個中緣由，不妨看看標槍項目。在上世紀80年代，標槍比賽的規則進行了修改。出於安全和計分的考慮，標準標槍的重心略微前移，使其在飛行過程中槍口向下——這足以使平均投擲距離縮短近10米，並將104.8米的世界紀錄推向了難以企及的高度。 （註：2012年標槍項目仍不值得關注。）
游泳項目也面臨PII值大幅下降的局面。 2010LZR泳衣被禁用，意味著今年夏天倫敦奧運會不會再出現一系列新的紀錄被打破的情況。
「短距離游泳項目要趕上2008-2009年的世界紀錄還需要很長時間，」哈克說。 “如果男子或女子短距離游泳項目出現任何新的紀錄，我會感到驚訝。”
但游泳愛好者們不必灰心；在1500公尺自由式等耐力游泳項目中，高科技泳衣的影響遠不如短距離比賽那麼大。事實上，哈克推測，由於這些泳衣過於緊身僵硬，反而可能在某種程度上影響了運動員的表現。如果你想在水中創造破紀錄的成績，那就去挑戰長距離比賽吧。
如需進一步了解（以及更數學化的解釋）如何科學地評估夏季奧運會，請查看 Haake 在《物理世界》上的文章（需要訂閱）。
