瞧，这才是打开世界杯的科学方式

当物理学视角和足球碰撞，就擦出了一些别样的火花。76岁的清华大学物理系教授葛惟昆也在关注比赛。他从事实验物理与半导体物理学、自旋电子学的研究，同时，他也在享受着足球带给他的快乐。

从物理的角度来说，足球球体的运动，就是一个弹性球体在空气中运行的典型的空气动力学问题。这种运动中的规律一般并不复杂，主要起作用的，就是球的弹性、摩擦力和空气阻力。用物理解释足球，葛惟昆信手拈来。

电梯球“快”就是王道

接近150公里/小时，就是一辆车在高速公路上狂飙的速度。本届世界杯中，葡萄牙和西班牙相遇的那场小组赛可谓高潮迭起。C罗在最后时刻力挽狂澜，踢出被解说员叹为“翩若惊鸿，宛若蛟龙”的“C 型”任意球，扳平比分。“这脚球，其实混合了电梯球和香蕉球。”葛惟昆分析道，“球被踢出了一条非对称轨迹，但同时它也在侧旋。这是一个‘混合\’球。踢出电梯球的一大关键要素，就是球的初始速度要快。”所谓“大力出奇迹”，要踢电梯球，高速为王道，球的初始速度应该接近150公里/小时，没错，就是一辆车在高速公路上狂飙的速度。

对电梯球的研究始于法国巴黎理工大学的物理学家，他们写了一篇正儿八经的论文。葛惟昆概括说，研究的主要结论为：对于不同的发射速度，可以观察到两种不同的轨迹。对非旋转球体，起始速度小于末端速度时，球体轨迹为经典的伽利略抛物线；而当起始速度远大于末端速度时，球的轨迹为塔尔塔利亚的非对称曲线，会在下落时急坠。

为什么？因为球在空气中运行时，其受到的空气阻力与其速度的平方成正比。球的速度越快，也必然遭到更大空气阻力的拦截。别人关心你飞得高不高，空气阻力关心你飞得累不累。通俗来讲，飞得越快，跌得越狠。速度是踢出电梯球的秘诀。这对运动员的体力也是极大挑战。C罗为了踢好电梯球，要专门加强对小腿腿部肌肉和膝关节的力量训练。毕竟，要在瞬间赋予足球150公里以上的初始速度，并非易事。葛惟昆坦言，目前中国国内的球员中，鲜有人能踢出电梯球。

弧线球马格努斯效应下的诡异弧线

假设你从上往下俯视，你会看到球本身顺时针旋转，但球的飞行路线将向右偏转。前文提到，C罗那一脚，混合了电梯球和香蕉球。香蕉球，指的是踢出的足球在空中飞行出一道弧线，其落点偏离出射时的直线方向；在罚任意球时，这弧线就能绕过人墙，骗过守门员，让人措手不及。在阿根廷对阵法国的八分之一决赛中，法国队帕瓦尔踢出了一脚“世界波”。这是一个外脚背远角外旋弧线球，乍看之下球直往门柱外而去，但又在最后时刻一个“风骚走位”转入门内，直挂球门死角。

球迷说，这球神仙难救。

在难以预估的飞行路线背后是著名的马格努斯效应。如果觉得不好理解，那么假设拥有俯视视角，现在从上往下俯视弧线球的轨迹。会看到，球从右方踢向左方，球本身顺时针旋转，但球的飞行路线将向右偏转。这是因为，球在向前运动的过程中产生自旋，自旋带动周围气体运动，一侧气流速度大，一侧气流速度小，产生压力差，也就产生了力。如果球员想让球最终偏向左边，他可以巧妙地给球一个向右的初始力，同时使球旋转。我们能看到在香蕉球运行的末尾时刻，会发生更剧烈的偏转，给守门员一个巨大的“惊吓”。“要踢出香蕉球，脚和球的接触面积要大，接触时间要长。”葛惟昆站了起来，指着自己的脚，“踢的时候用脚弓或者外脚背，往反方向踢的同时带动球旋转。”香蕉球对球员的力量要求不高，但对技术要求挺高。落叶球其实和香蕉球的原理相同，只是它是竖直旋转，看起来飘飘然飘向上空，结果又转着转着转进球门，就是“不走寻常路”。

点球70%进球概率的魅力

有人研究过，选择距离球门12码的地点罚点球，有讲究。

世界杯进入淘汰赛阶段之后，点球大战也不可避免。哥伦比亚对英格兰的点球大战就尤为吸睛，这是因为英格兰在过去7次正式比赛的点球大战中，输了6场。不过这一次，“三狮军团”成功破除点球魔咒，拿下哥伦比亚。点球是个“磨人的小妖精”，连大牌球星也免不了罚丢点球。葛惟昆说，有科研人员研究过，选择距离球门12码（1码约为0.9米）的地点罚球，也有讲究。如果罚球距离为零，那么守门员只要站在球的正后面，就可以阻止进球；当罚球点距离门线3码时，得分概率几乎可以达到100%。而实验发现，罚球点距离球门12码时，进球概率为70%。“70%的概率非常有魅力。”葛惟昆说，“球员有一半以上的概率可以踢进去，所以，进球的压力落在了球员身上。本来罚球就有压力，再加上重要比赛的压力，压力一大，脑子里想法就多，反而容易出问题。”有球员在罚点球时喜欢追求死角，让球飞入球门的左上或者右上角。但是死角面积太小，稍微没控制好，球就会出框。往左路或者右路罚球是常见选择，但是“胜利险中求”，有些球员也会选择直取中路。“这就是赌守门员一定会选择一个方向扑出，反而使中路出现空当。”

点球大战，考的不仅是守门员和球员。2006年世界杯上，在德国与阿根廷的点球大战之前，德国门将莱曼得到了来自守门员教练的神秘锦囊———一张小纸条，上面写着阿根廷主罚球员的罚球习惯。这张小纸条也成就了一场经典点球战。中新

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