細(xì)說世界杯上那些定格的畫面

詭異的“S形任意球”

2010年北京時(shí)間7月3日凌晨2點(diǎn)30分，南非世界杯在約翰內(nèi)斯堡的足球城球場(chǎng)開始了烏拉圭對(duì)加納的決賽。在下半場(chǎng)第55分鐘時(shí)，加納的禁區(qū)右側(cè)角外2米，烏拉圭獲得了一個(gè)寶貴的任意球機(jī)會(huì)。烏拉圭隊(duì)長(zhǎng)弗蘭將球擺好，助跑了4步，用內(nèi)腳背踢向足球的側(cè)下部，“普天同慶”迅速飛了起來，高高越過了三名防守球員組成的人墻?？墒?，當(dāng)球越過人墻后，意料不到的事情發(fā)生了：突然轉(zhuǎn)向去了遠(yuǎn)角，并高速下墜。原以為只是“香蕉球”而做好接球準(zhǔn)備的加納門將金森，頓時(shí)失去位置，只能原地跳起，試圖伸展手臂救球，但還是沒能摸到足球的邊——球進(jìn)了I金森一臉困惑，弗蘭的這個(gè)直接任意球被媒體紛紛稱為“S形任意球”。

早在1667年，23歲的牛頓就開始對(duì)“香蕉球”進(jìn)行了研究，并給出了深刻見解：當(dāng)一個(gè)球體在旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，一側(cè)比另一側(cè)更猛烈地?cái)D壓氣體，由此能夠引起更大的阻礙作用。1877年，德國(guó)物理學(xué)家馬格努斯第一個(gè)正確地解釋了該現(xiàn)象：一個(gè)沿著對(duì)稱軸旋轉(zhuǎn)的圓柱體，在垂直對(duì)稱軸的氣流中會(huì)受到一個(gè)側(cè)向力的作用。1904年，普朗特發(fā)現(xiàn)，在流體中的一切物體，無論是飛機(jī)、炮彈，還是魚兒、蝌蚪，都裹著一層層看不見的流體衣服，簡(jiǎn)稱為邊界層。

在空氣中直線不旋轉(zhuǎn)滑行的球體也是如此，緊貼著球體的一層空氣就像件緊身衣，形影不離地跟著球體運(yùn)動(dòng)，速度的大小和方向與球體相同。在這層緊身衣外面的那層就像件寬松點(diǎn)的襯衫，隨著緊身衣運(yùn)動(dòng)，再外面一層更寬松……直到最外面一層，寬松得基本上不隨球體旋轉(zhuǎn)。

當(dāng)球體旋轉(zhuǎn)著前進(jìn)時(shí)，如果站在球體上，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)，球體總有一面是迎著風(fēng)勇往直前，另一面則是順著風(fēng)順坡騎驢。邊界層里的空氣順著球體表面向后運(yùn)動(dòng)時(shí)，早早就被脫掉甩到后面去了，而順坡騎驢的那一面的空氣在邊界層里能拖就拖，比勇往直前那面晚了許多才被脫掉。這樣，就形成了一個(gè)低速區(qū)。球體很害羞，總想把赤裸的一面擋在身后，所以就慢慢朝向順坡下驢那一面飛去了，于是形成了“香蕉球”!由此，我們便能看懂弗蘭的那個(gè)任意球的特點(diǎn)：“香蕉球”來自于足球的快速旋轉(zhuǎn)，而快速旋轉(zhuǎn)來自于他出球時(shí)瞬間的抹球，用鞋帶部分觸球能增大球體旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速。

如果球體轉(zhuǎn)速足夠高的話，勇往直前一面的空氣就會(huì)裹得很嚴(yán)實(shí)，流過球表面的速度較低，壓力較大，從而減弱了赤裸部分對(duì)應(yīng)的低速區(qū)，球體就會(huì)往順坡下驢的一面運(yùn)動(dòng)。隨著速度下降，球體又會(huì)瞬間轉(zhuǎn)向勇往直前一面。轉(zhuǎn)彎的瞬間，轉(zhuǎn)速相對(duì)增加，球體運(yùn)動(dòng)的方向就會(huì)飄忽不定。因此，弗蘭發(fā)出的那個(gè)球便出現(xiàn)了詭異的S形。

都是空氣動(dòng)力學(xué)使的壞

南非雖不是喜馬拉雅山脈，也不是安第斯高原，但此次南非世界杯的決賽舉辦地約翰內(nèi)斯堡的海拔最高達(dá)1800米，其他四個(gè)比賽場(chǎng)地——比勒陀利亞、布隆方丹、波羅瓜尼和勒斯滕堡海拔都在1150～1450米之間。這高海拔的氣候與氣流對(duì)球員的生理、心理乃至整個(gè)比賽都是個(gè)極大的挑戰(zhàn)。

高原海拔的溫度會(huì)對(duì)空氣密度產(chǎn)生影響。在垂直方向上，氣溫每上升10℃，空氣密度就會(huì)降低3個(gè)百分點(diǎn)。而大氣密度的降低，在一定程度上會(huì)改變足球飛行的空氣動(dòng)力學(xué)。換句話說，大氣密度的降低會(huì)直接影響著足球在空氣中運(yùn)行的速度和旋轉(zhuǎn)的弧度。

高海拔究竟會(huì)對(duì)比賽產(chǎn)生怎樣的影響?我們以一次從禁區(qū)外正對(duì)球門18米的地方瞄準(zhǔn)球門左上角的射門為例。在海平面環(huán)境下，這腳射門完成后，足球的飛行速度是每秒22.8米，它將在0.817秒之后越過球門線。而在海拔1700米的高度完成同樣的射門之后，由于阻力與空氣密度是成比例的，球速會(huì)超過在海平面環(huán)境下的射門，球會(huì)在0，801秒之后過界。由于球體下墜的時(shí)間被縮短，足球最終將被球門橫梁給擋住。

再以一個(gè)從同樣地點(diǎn)以不同方式完成的射門為例。這次的射門要繞過球門前的防守球員人墻，這需要通過運(yùn)用側(cè)旋，生成一種所謂的“馬格努斯力”使球體的運(yùn)行軌道發(fā)生彎曲。在海平面環(huán)境下完成射門之后，足球的飛行速度是每秒20米，它會(huì)繞過防守人墻的右邊，在1.114秒之后飛入球門左上角。而在約翰內(nèi)斯堡，由于較低的空氣密度減少了空氣阻力和球體的旋轉(zhuǎn)效果，這腳射門將會(huì)掠過橫梁或者擊中人墻。

因此，在這種情況下，球員就必須了解足球飛行狀況的細(xì)微變化，必須比平時(shí)瞄準(zhǔn)得更低一些，學(xué)會(huì)踢在球體更低的部位，以制造更快的旋轉(zhuǎn)速度。習(xí)慣了足球在海平面環(huán)境下飛行規(guī)律的防守球員也同樣需要適應(yīng)，他們要比平時(shí)更快地做出反應(yīng)，否則，就只能眼睜睜地看著足球從他們張開的手指尖飛入網(wǎng)中。在烏拉圭對(duì)陣加納的決賽中，弗蘭的“S形任意球”就是拜高海拔的空氣動(dòng)力學(xué)所賜。

普天似乎并不同慶

南非世界杯的專用足球“普天同慶”也與以往使用的足球不同。相比過去的14塊皮片，“普天同慶”僅有8塊皮片。阿迪達(dá)斯首次采用球形制模的方法使每一塊表皮都實(shí)現(xiàn)三維立體結(jié)構(gòu)，再以熱粘合技術(shù)拼接完成，從而使新球更圓、運(yùn)行更精準(zhǔn)。新款足球表面還有空氣動(dòng)力學(xué)凹槽，且通過了嚴(yán)格的風(fēng)洞測(cè)試?？傊?，穩(wěn)定性提高了30％。阿迪達(dá)斯公司說它是世界上最精準(zhǔn)的足球。然而，人們對(duì)這似乎并不領(lǐng)情，球員們都抱怨“普天同慶”跟他們習(xí)慣踢的足球不同，責(zé)怪它不好使，特別明顯的就是大牌球員的長(zhǎng)傳球失誤增加。

球員之所以責(zé)怪“普天同慶”不好使，是由于它在正常的出球速度下，運(yùn)動(dòng)軌跡會(huì)向不明方向發(fā)生偏離，即為人們所說的“慢速變化球”?！捌仗焱瑧c”的球面并非完完全全地平滑，表皮與表皮之間的粘合處都存在著接縫。正是由于這些接縫處的凹槽存在及球面的不規(guī)則，再加上空氣動(dòng)力學(xué)的影響，致使球體在運(yùn)行過程中，其四周產(chǎn)生不對(duì)稱的氣流，導(dǎo)致球體向氣壓小的方向上偏離。

葡萄牙的C羅正是擅長(zhǎng)發(fā)出這種很少旋轉(zhuǎn)的任意球的高手，但在本屆世界杯賽中，真正射出驚世駭俗的慢速變化球，只有日本球員本田圭佑。對(duì)丹麥的比賽中，他在距離球門37米的位置，射出時(shí)速107千米的任意球，“普天同慶”呼嘯著飛向球門底角，讓丹麥?zhǔn)亻T員索倫森撲救不及。

完美點(diǎn)球暗存玄機(jī)

世界杯上，沒有什么比點(diǎn)球大戰(zhàn)更牽動(dòng)人心。在本屆世界杯上，烏拉圭隊(duì)的阿布魯用“勺子”淘汰了加納隊(duì)，繼1970年墨西哥世界杯后，時(shí)隔40年后再次殺入世界杯四強(qiáng)。而在塞爾維亞對(duì)德國(guó)的比賽中，波多爾斯基罰失點(diǎn)球，這是德國(guó)人自1974年以來第一次在常規(guī)時(shí)間內(nèi)點(diǎn)球不進(jìn)。

什么樣的點(diǎn)球是不可撲救的，科學(xué)家們一直津津樂道。在仔細(xì)研究了裝在球網(wǎng)后面的高清晰攝像機(jī)錄制的比賽視頻之后，利物浦約翰摩爾大學(xué)的凱貝爾教授給出了踢出一記完美點(diǎn)球的具體數(shù)據(jù)：球越過門線時(shí)必須正好在橫梁下方0.5米和立柱內(nèi)側(cè)0.5米的方形區(qū)域內(nèi)；球速必須超過104千米／小時(shí)：助跑距離為5～6步：罰球隊(duì)員必須從16米處開始助跑，并與球形成20～30度的角度。

在最近一些研究報(bào)告中，視覺注意力和視線控制理論為點(diǎn)球的科學(xué)研究提供了更多的視角。通過使用頭戴式紅外線眼球追蹤相機(jī)，荷蘭的研究人員發(fā)現(xiàn)，守門員球衣的顏色也會(huì)影響到射門隊(duì)員的視覺注意力。切爾西門將切赫就喜歡穿明亮的橙色球衫，因?yàn)樗嘈牛@種球衣會(huì)吸引對(duì)方球員的注意力，使他們更有可能將球直接射向他。英國(guó)運(yùn)動(dòng)心理學(xué)家們證實(shí)了切赫的想法，他們安排了40名球員連續(xù)一星期面對(duì)同一名守門員罰點(diǎn)球。當(dāng)守門員身著紅色時(shí)，點(diǎn)球命中率只有54％；黃色為69％i藍(lán)色為72％；綠色為75％。紅色代表危險(xiǎn)、掌控或者憤怒，在緊張氣氛下，我們會(huì)對(duì)它給予更多的關(guān)注。像切赫這樣經(jīng)驗(yàn)豐富的門將自然會(huì)利用這些對(duì)他有利的信息。所以，研究人員伍德建議：罰球隊(duì)員的最佳策略是，選擇一個(gè)目標(biāo)，然后把球朝那兒踢，在這個(gè)過程中就當(dāng)守門員不存在。

盡管如此，倒在點(diǎn)球這塊巨大的絆腳石面前的球壇巨星仍不乏其人，究其主要原因，兩個(gè)字壓力。在點(diǎn)球時(shí)，守門員的心理壓力是世界上任何人都無法感同身受的：如果點(diǎn)球罰進(jìn)了，人們會(huì)拍拍他肩膀說他運(yùn)氣不好：但如果他撲出了這粒點(diǎn)球，人們就會(huì)把他捧上天?？梢哉f，所有的重?fù)?dān)都在罰球隊(duì)員的肩上，有些球員罰進(jìn)點(diǎn)球后仍很緊張。想象一下：世界杯上點(diǎn)球決戰(zhàn)時(shí)，你站在中線附近，一路走向球門，撿起球，放好，退后幾步，國(guó)家的希望全部寄托在你身上。這一段糟糕的時(shí)間長(zhǎng)得足以讓你感覺失去控制，再也無法集中注意力……