人类发展史也同时是一段工具发明改造史，从寒冷冬天发现冰面上的极小摩擦力可以为我所用的那天起，冰鞋的出现就成了某种必然。然而那时候老祖宗们不会想到，利用这一点快速行进的技巧后来会变成一种舞蹈，一种身体和美的极限挑战。
下面这篇来自Science Friday的文章，介绍了伦敦国王学院运动科学团队对各个时期冰鞋特点及其与人体生理之间关系的研究，让我们更好地了解了这项经由13世纪开始的小冰期而推动的最有趣娱乐。
很久之前，远远早于我们看到陈巍在奥运冰场上完成四周跳，人类只为了四处晃悠而滑冰。
来自伦敦国王学院的生理学家和运动科学家Federico Formenti与一个团队合作，重建了四种滑冰鞋的历史模型——时间跨度为大约公元前1800年到18世纪——并测试了每一种滑冰鞋与现代滑冰鞋的代谢值之比。与此同时，Dustin Bruening和特拉华大学的一个团队则创造了未来的滑冰鞋——一种可以防受伤的滑冰鞋，并可能带来更高跳跃和更多旋转，那些动作选手在比赛中还没有做到过，比如五周跳。
不过，Formenti研究的骨骼滑冰鞋和Bruening团队开发的超柔韧滑冰鞋之间有一些重大的不同。形状和大小都发生了改变，人们穿它们的原因也发生了改变。上面是Federico Formenti团队研究中考查的五种滑冰鞋。下面是Hendrick Avercamp的油画Winter landscape with iceskaters，作于1608年。
from The Rijksmuseum, Amsterdam, The Netherlands.
让我们来回顾一下历史如何？首先，仔细看看下面这张1539年的斯堪的纳维亚地图。你能找到已知最早的对滑冰运动员的描绘吗？最早的描述了滑冰者的斯堪的纳维亚地图。from Wikimedia Commons
看清楚了，他们在这儿——这些滑冰者看起来一点也不像在奥运会上滑过玻璃般冰面的那些人。
他们穿着由马骨和牛骨制成的冰鞋艰难前行，最古老的冰鞋可以追溯到大约公元前1800年。发端于斯堪的纳维亚，最早期的滑冰者会在骨头上穿一个洞，然后用皮带系上。但他们并没有试图完成四周跳，骨骼滑冰鞋是一种高效的交通工具，它沿着许多河流和运河在地区穿行。公元前1800年的骨制滑冰鞋复原。from Federico Formenti
不像今天的冰鞋，骨冰鞋没有锋利的边缘，其底部又平又滑。
这意味着，与我们今天的使用方式不同，当时的滑冰者不能用腿来推动——相反，他们用一根棍子插入两腿之间的地面来推动自己前进。这使得转弯变得别具挑战性，因为滑冰者不得不放慢速度，用手杖向侧面推。但一旦他们启动，就很顺溜了。Formenti解释说，骨骼天然是制作冰鞋的最佳材料之一，除了耐用之外，它们还含有脂肪。冰触表面上的油性减少了摩擦系数，使得它们能更轻松地在冰面上滑动。
“这很有趣，因为在腿不动的情况下，你一般不可能在一条直线上移动得如此平稳又快，”Formenti说道，“这和使用金属刀片完全不同。”带细绳和薄刃厚木屐，这是复原的第一个木制滑冰鞋。from Federico Formenti
到了13世纪，滑冰者毫不犹豫地丢弃了旧模型，用木头做冰鞋，并在下面固定铁片。这意味着他们对自己的动作有了更多控制，可以摆脱那些笨重的棍子，用腿来推动自己。
但这也意味着刀片的滑动不那么顺畅——用铁和用骨头比起来，与冰的摩擦系数增加了（并不是金属-冰的表面摩擦系数大于骨-冰的表面摩擦系数，而是在于早期金属是和木头一起使用的，木头增加了摩擦系数。——译注）。无论如何，到了14世纪，在尼德兰等地，铁刃冰鞋取代了骨冰鞋。
进入15世纪的滑冰鞋制造者给刀片增加了一个戏剧性的弯脚趾。
Formenti认为有几个原因导致他们这么做：首先，在最初版本中使用的骨骼，其解剖形状有一个自然的（虽然不那么明显）曲线，可能早期滑冰者已经习惯了。其次这种卷曲也可以防止冰鞋的尖端卡在冰上导致使用者绊倒。第三个原因呢？“我认为这也是一个时尚问题，” Formenti说道，“我不确定卷脚趾高度和形状的变化，像第一次增加了1厘米，是不是有功能上的意义。”19世纪的带卷趾滑冰鞋，最早出现于15世纪。
from Wikimedia Commons
被誉为“现代花滑之父”的美国人Jackson Haines。from Library of Congress
直到18世纪，滑冰还只是在冰上行走。但从13世纪开始一直延续到19世纪的小冰河期，带来了一段特别寒冷的冬季，以及新出现的批量生产的廉价冰鞋，这让冬季的冰上驰骋变得流行起来。这项活动很快变得更加专业化，设备也水涨船高。
1772年，英国人Robert Jones写了一篇《滑冰论》（A Treatise on Skating），被《大英百科全书》认为是对花样滑冰的最早描述，也标志着速度滑冰和花样滑冰之间的分道扬镳。19世纪末，美国芭蕾舞演员Jackson Haines将他的技巧运用到冰上舞蹈中，被广泛认为是花样滑冰之父。
20世纪出现了带尖嘴的花样滑冰鞋，它是指花样滑冰鞋前端的锯齿状边缘，让运动员可以在跳跃时离开冰面（而安然落地）。
与此同时，滑冰鞋制造商也开始制造尽可能长和薄的滑冰鞋，以提高速度和运输效率。为什么？说到速滑，冰刀长度很重要。滑冰者的重量分布在刀片的既定表面上，当刀片变短时，重量趋向于集中到一个点上。而当它很长时，重量分布得更均匀，就不会深陷进冰里。这样滑行就更顺畅了。自制带着长冰刀的自制冰鞋，这是复原的18世纪的滑冰鞋。from Federico Formenti
在20世纪，冰鞋成为了我们今天熟知的样子。老式捆绑式滑冰鞋让位于带螺旋刀片的靴子，这让滑冰者可以更轻松、更安全地移动，而且在一定距离内踏步的次数也降低。此外，这些冰鞋的刀片是13世纪的两倍长，但技术和材料的进步使冰鞋更轻、更有效率。现代短道速滑。from AP
“同样的代谢能力下，现代选手可以实现四倍于祖先的速度。
” Formenti在2007年的论文中写道——据估算，现在这个差距还要更大，因为之后滑冰技术又有了新的发展，像是克莱普新式冰刀（Clap Skate）的出现，加了一个铰链允许脚后跟从叶片分离，允许更自然的运动。“从这个意义上说，我想知道滑冰鞋（刀片）的最佳长度是否已经达到了，”他若有所思地说，“但很明显，（刀片）的长度是有限度的，而且很容易控制。”
研究者仍在思考花样滑冰的未来。
2004年，特拉华大学的一个团队开发了一种带铰链踝部的花样滑冰靴，它的设计初衷是为了防止受伤。生物力学专家估算过，当花样滑冰运动员完成这些跳跃时，在冰上所受的力是体重的5-8倍。当他们僵硬的脚踝着地时，在很短的时间内就要吸收掉那个力。“所以我们想把脚踝还给他们，”杨百翰大学的Dustin Bruening说，他在特拉华州参与了这个项目。
用铰链连接的脚踝可以使运动员在更长时间和更大范围内分散这种力量。带铰链脚踝的JacksonUltima版滑冰鞋。from Jackson Ultima
铰链还可能会带来另一个意想不到的优势：潜在的更高跳跃。当滑冰者能够在推冰时能更好地使用脚踝，并在更大范围内运动，据推测他们就该能够跳得更高。更高的跳跃意味着在空中停留时间更长，这为更多的旋转提供了机会，如此没准儿可以打开期待已久的五五周跳大门。
不过花样滑冰选手们在采用铰链靴方面并不积极。首先，当谈到花样滑冰时，外观很重要，带铰链的靴子比传统的靴子稍微笨重一些。此外，需要有投资进来和更多制造这种靴子的公司（这种冰鞋目前只有一个公司在暂时性地生产)。但如果你更多地制造它们，滑冰的人会用起来吗？
“突然之间脚踝的活动变得很自由，这是一个很大的变化，” Bruening说道，“选手们一辈子都穿着一双特定的靴子练习，然后你让他们换双靴子，这对他们来说是一种相当不同的感觉。我认为很多滑冰选手不想适应，不能适应，感到很难搞。这可能是一个很大的学习过程。”