用物理知識(shí)踢足球

黃淑芬

2017年12月18日，清華大學(xué)教授葛惟昆在演講大會(huì)上用專業(yè)的物理學(xué)知識(shí)，分析了足球制作的材質(zhì)與表面狀態(tài)、點(diǎn)球的進(jìn)球率、“電梯球”急速下墜原理、同一初射角和不同初速的比較等，得到了很多球迷的關(guān)注，也讓葛惟昆教授迅速走紅。

從20世紀(jì)90年代開始，每次看球賽，葛惟昆都會(huì)在筆記本上畫下每支球隊(duì)踢球、進(jìn)球所經(jīng)過的路線，還畫出了足球落下的狀態(tài)和圖形。然后，他親自到球場(chǎng)上，按照筆記本上記下的踢球的樣式反復(fù)做試驗(yàn)。

葛惟昆從物理學(xué)的角度研究足球緣于一場(chǎng)中國隊(duì)預(yù)選世界杯的比賽。那場(chǎng)比賽，盡管中國隊(duì)拼盡了全力，但還是被攔在了世界杯的大門外。葛惟昆不禁在心里問了無數(shù)個(gè)為什么。中國是足球的發(fā)源地，中國隊(duì)究竟缺少什么呢？是技術(shù)、還是體力……

他帶著這些問題走進(jìn)球場(chǎng)，仔細(xì)研究。他一次次將足球踢起，記錄球的角度以及下落的速度。他發(fā)現(xiàn)，初射角同為45度，卻有著不同的初速。他把得出的數(shù)據(jù)畫在坐標(biāo)上，拋物線讓“同一初射角，不同初速的比較”一目了然。

那段時(shí)間他專注于自己的足球物理學(xué)研究。有一天，他已經(jīng)上床休息，但靈感忽然涌出，他顧不上冬夜的寒冷，起床披上衣服，在書桌前不停地寫寫畫畫起來。為了提高說服力，第二天他又去球場(chǎng)一邊踢球一邊改進(jìn)研究出來的數(shù)據(jù)。

用物理學(xué)的角度去踢球，真是聞所未聞，所以他的做法被體育系的老師認(rèn)為是“紙上談兵”。最后，他拉上體育老師到球場(chǎng)上驗(yàn)證，只為證明他的答案是對(duì)的。

2014年，他根據(jù)多年論證得出的數(shù)據(jù)制作了一部名為《足球運(yùn)動(dòng)與科學(xué)》的視頻課程。課程里對(duì)各種球進(jìn)行了詳細(xì)的分解，比如什么叫“香蕉球”，為什么它會(huì)以詭異的弧線拐進(jìn)球門呢？為了論證這個(gè)“香蕉球”，葛惟昆坐在電視機(jī)前反復(fù)仔細(xì)地看貝克漢姆是如何踢“香蕉球”的。從起腳到踢出球，再到球拐進(jìn)球門，通過觀察時(shí)間與速度，葛惟昆準(zhǔn)確地計(jì)算出一組組數(shù)據(jù)。得出數(shù)據(jù)，他又馬上去球場(chǎng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過千百次的親身體驗(yàn)，他終于知道了旋轉(zhuǎn)的球體在飛行中是因馬格努斯定律產(chǎn)生了偏轉(zhuǎn)。所以，“香蕉球”就能夠拐進(jìn)球門。

而“電梯球”是通過腰部和小腿發(fā)力，讓足球的初速度很快但同時(shí)不要旋轉(zhuǎn)，最后突然落下?！半娞萸颉笨此戚p松，但在球場(chǎng)里的操作中，葛惟昆發(fā)現(xiàn)腰部和小腿發(fā)力，還是不能用同等的力，否則不是球的速度快了就是球體旋轉(zhuǎn)了。為了這個(gè)“電梯球”，葛惟昆腿上傷痕累累。最后，憑著韌性，他終于把這個(gè)難關(guān)拿下。

葛惟昆在清華大學(xué)召開了演講大會(huì)。演講一播出，馬上得到了學(xué)生們?nèi)绯钡暮迷u(píng)。用物理學(xué)知識(shí)來踢球，猶如冬天里吹來一股春天的風(fēng)，給人帶來新奇感，在知識(shí)上讓人有豁然開朗的感覺。

（裴金超 摘自《遼寧青年》2018年第5期 圖/瘋子馬達(dá)、Sally）