世界杯的科学

　　会骗人的香蕉球

　　本报综合报道 和打桌球类似，足球运动员可以通过踢球面的不同部位，来使足球发生不同的旋转。如果踢得恰到好处，足球在旋转的同时能够在空中划出像香蕉一样的弧线，越过防守队员组成的人墙。

　　“马格纳斯效应”

　　向前运动的球在以顺时针方向旋转时，左侧由于迎着气流运动，受到的空气摩擦力会更大。这就得使足球左侧受到的压力比右侧更大，足球在压力平衡的作用下便会朝右偏。如果足球以逆时针方向旋转，则相反。

　　足球旋转的速度越快，产生的摩擦力也越大，左右两侧受到的压力差异也越大，这样就会使足球的方向发生更大和更具欺骗性的变化。

　　科学家把这种效应称为“马格纳斯效应”，即物体的旋转影响它在空气或水中行进的路线。马格纳斯效应最先是德国物理学家提出的，它在其他运动项目中同样可以看到，在棒球比赛中尤其突出。

　　旋转球落点难判断

　　了解足球的旋转，似乎应该能够帮助球员判断球的落点，但英国贝尔法斯特女王大学的物理学家凯西·克雷格认为，球员的视觉系统根本无法处理这种信息。

　　凯西从欧洲顶级职业球队找来11名球员和9名守门员做实验，以研究球员如何判断旋转对足球运行轨道产生的影响。每名球员都被戴上虚拟现实头盔，使他们感觉置身于球门的中央位置。

　　当足球在虚拟环境下被踢出，在没有旋转，但依然受到重量影响的情况下朝着球员飞来时，球员都能准确判断出球是否能射入球门。但是，当足球沿顺时针或逆时针方向旋转时，就连非常老练的守门员也会判断失误。

　　凯西表示：“重力是一直存在的，我们从一出生就学会了和它打交道。但我们对于旋转却并不熟悉，我们的神经系统更容易应对不变的东西，而对不断变化的东西则很难把握。”凯西建议，守门员今后在训练时，可以使用类似的视觉装置，来熟悉那些任意球高手踢出的球旋转的方式。

　　裁判真的“瞎了眼”

　　本报综合报道 足球比赛上的裁判向来容易招致球迷的非议和怨气。其中，错判“越位”的边裁，最容易成为球迷攻击的对象。也许有时候你会觉得，这些裁判在判越位球的时候简直“瞎了眼”，而研究结果表明，事实上还真的就是这样。

　　西班牙物理学家富朗西斯科·马鲁恩达劝告球迷们，不要对边裁要求太苛刻，因为事实上，他们是在完成一项从物理学角度来说，根本不可能的任务。

　　不要苛求边裁

　　对于我们的眼睛来说，从看远距离的物体变为看近距离的物体，眼睛的对焦需要变化，这种变化被称为“眼睛调节”。对大多数来说，完成一次这样的调节，需要600毫秒的时间。在比赛过程中，队员和足球常常分散在赛场上的各个角落，因此对于边裁来说，在每次判断球员是否越位时，几乎都要进行这样的“眼睛调节”。

　　然而，马鲁恩达称，边裁在进行一次“眼睛调节”的时候，球员可以平均移动约1.5米的距离。因此，600毫秒的时间，对于他们来说还是太慢了。马鲁恩达表示，如果要做一次真正精确的判断，“必须让时间停下来，将所有球员的位置固定在0毫秒之上”。

　　为了改变裁判“瞎眼”的情况，一些足球官员曾建议采用电视图像定格技术，来更好地判断越位球。

　　守门员的“噩梦”

　　本报综合报道 在本届世界杯的开幕赛上，德国队中场主力托尔滕·弗林斯从距离球门近40米的地方，射出了一记漂亮的远射，为德国队打进宝贵的一球。弗林斯的这脚球先是沿直线飞行，但在离球门10米左右突然急速向右旋转。对任何守门员来说，这个球几乎都是无法挽救的。

　　有科学家表示，如果换一个球的话，也许守门员就能将它扑出来。其中的玄妙在于本届世界杯的比赛用球——“团队之星”，它已经成为每个守门员的“噩梦”。

　　传统的足球是由26块或32块六边形拼块拼成的，但“团队之星”的球面拼块却只有14块。

　　英国巴斯大学的运动科学家肯·布雷表示，球面拼块数量的减少，意味着足球上的接缝也变少，这样就使足球运行起来更像棒球。

　　布雷说：“在旋转速度很慢的时候，球面拼块的数量会对球的运行轨道会产生很大影响，这对守门员来说，变得更加不可预测。”

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　　冠军公式：P(n) = λne-λ!

　　如果你实在等不及到5个星期、64场比赛之后才知道那支球队获得冠军的话，这里有一个数学公式可以让你事先预测一下：P(n) = λne-λ!。根据英国《观察家》杂志的报道，这个公式是一个预测公司的专家们研究的结果。

　　在这个公式中，“n”代表已有进球数，“λ”代表预测进球数，“e”是一个自然对数，而“!”则是“n”的一个函数。根据这个公式，巴西胜出的概率最大，紧接着的分别是法国、德国和荷兰，英国只排在第九位。

　　对付足球流氓的音响系统

　　荷兰的研究人员还发明了一种对付足球流氓的方法。为了减少足球场上那些辱骂性和不友好的喊叫，研究人员发明了一种富有创意的音响系统。只要在足球场上的特定位置，安装上特殊的扩音装置，使球迷在喊叫时产生有时间滞后的回声，那些试图一起喊叫脏话的球迷就会受到明显的干扰，很难同时发出一致的口号。

　　完美球鞋和聪明

　　现在研究人员正在开发一种名为“激光烧结”的制造工艺，这种工艺将为球员制作出完全符合每个人脚型的足球鞋。此外，还有一种名为d3o的“聪明材料”，这种材料平时富有弹性，但在遭到撞击时会变得很坚硬，可以用来制作更完美的守门员手套，以及其他保护性装置。

　　此外，还有一些不可思议的创意，比如“触觉运动装置”。只要将这种装置安装进运动员的球衣，由球衣上传感器发出的触觉信号，可以对训练中的球员产生轻推的作用，帮助球员做出最正确的动作。