日本的一位球迷科學(xué)家一直在做關(guān)于世界杯官方用球的空氣動(dòng)力學(xué)研究，他最新的論文發(fā)表在《機(jī)械工程師學(xué)會》雜志上，他和他的團(tuán)隊(duì)對本屆世界杯官方用球，做了全面的空氣動(dòng)力學(xué)分析。

2018年俄羅斯世界杯，世界各地的球迷和偽球迷都在狂歡。有一個(gè)超級球迷，為世界杯的獻(xiàn)禮很特別，從上屆世界杯前夕開始，他就一直在做關(guān)于世界杯官方用球的空氣動(dòng)力學(xué)研究，論文發(fā)表在《自然》等世界一流刊物上。

這位球迷科學(xué)家Sungchan Hong，是日本筑波大學(xué)健康與運(yùn)動(dòng)科學(xué)系的助理教授。他最新的論文發(fā)表在《機(jī)械工程師學(xué)會》雜志上，他和他的團(tuán)隊(duì)對本屆世界杯官方用球，做了全面的空氣動(dòng)力學(xué)分析。

早年，世界杯比賽沒有官方統(tǒng)一用球，每個(gè)國家的球隊(duì)，帶著自家常用的足球來耍。第一屆世界杯決賽，阿根廷和烏拉圭兩支隊(duì)伍，用自己的足球各踢了半場。

今年俄羅斯世界杯的官方用球，是在2017年11月由上一屆世界杯金球獎(jiǎng)得主里奧·梅西公布的，叫作“Telstar 18”。這個(gè)名字，是對1970年墨西哥世界杯上，首個(gè)世界杯官方用球“Telstar”的致敬，中文可以翻譯成“電視之星”。

世界杯足球起初一直做成黑白相間，為了便于在彩色電視不普及的年代，大多數(shù)球迷捧著黑白電視的時(shí)候，能夠一眼就看清楚球跑哪里去了。

就塊面來講，從1970年那只“電視之星”開始，一直到2002年日韓世界杯的官方用球，全部都是由32塊“五邊形+六邊形”皮面縫制而成的。

從2006年德國世界杯開始，阿迪達(dá)斯制造的官方球“團(tuán)隊(duì)之星”，做出一個(gè)重大改動(dòng)：它只有14塊皮面，而且是熱膠粘合，毫無疑問，它比過去的球都更圓更光滑。

此后，世界杯的官方足球，成了許多航天動(dòng)力研究領(lǐng)域科學(xué)家的研究課題。2010年南非世界杯，阿迪達(dá)斯又推出了全新設(shè)計(jì)“普天同慶”，它只有8塊熱粘合面料;2014年巴西世界杯的官方用球“桑巴榮耀”，又刷新了世界杯專用球的紀(jì)錄，皮面減少到了6塊。

Telstar 18也是由6塊皮面組成，但形狀又和“桑巴榮耀”不同?！吧０蜆s耀”的皮面呈十字形;而Telstar 18的形狀，有點(diǎn)像古代的一種暗器“血滴子”，帶有鋸齒狀的快刀。

足球面塊的不同，會怎樣影響球在空中的飛行？這是Sungchan Hong團(tuán)隊(duì)一直在思考的空氣動(dòng)力學(xué)問題。

記者通過郵件和Sungchan Hong取得了聯(lián)系，Hong博士說，一個(gè)飛行的足球所受到的空氣阻力是非常復(fù)雜的。

“簡單解釋是，當(dāng)球在空氣中運(yùn)行時(shí)，足球表面會形成一個(gè)很薄的邊界層，正是它在影響足球的運(yùn)行軌跡?！?/p>

目前為止，Hong博士已在包括《自然》等世界上最頂尖的雜志上，多次發(fā)表關(guān)于世界杯比賽用球的論文，他們通過風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)和機(jī)器人模擬實(shí)驗(yàn)，對多種不同足球的正面、側(cè)面受力以及風(fēng)行軌跡等變化，做過系統(tǒng)分析。

“我從小到大一直在學(xué)校足球隊(duì)，現(xiàn)在每周還在踢球?！盚ong博士說，“大部分時(shí)間，我是守門員，所以我對足球的飛行軌跡特別有興趣?！?/p>

可能更多的門將都很需要Hong博士的這項(xiàng)研究結(jié)果。這些年來，被吐槽最多的世界杯用球就是8塊皮面組成的“普天同慶”，來聽聽門將們的點(diǎn)評——

意大利的布馮稱之為：“像暗器一樣詭異”;西班牙的卡西利亞斯大罵其“腐爛惡臭”;巴西的塞薩爾嗤之以鼻：“隨便在地?cái)倱斓呢浂急冗@玩意好?！?/p>

這些都不是無緣無故的恨，因?yàn)椤捌仗焱瑧c”形狀太圓潤，飛行軌跡太飄逸，妖孽的走位，讓門將完全無法對它進(jìn)行飛行軌跡預(yù)判。

Hong博士的實(shí)驗(yàn)表明：在中等速度及以上時(shí)，與其他球相比，“普天同慶”似乎總是無規(guī)律地振蕩?！捌仗焱瑧c”的形狀太圓、太完美，以致每一腳的觸球時(shí)間縮短，足球旋轉(zhuǎn)減少，速度降低，飛出了無法捉摸的軌跡。

也因此，自從阿迪達(dá)斯公司開啟世界杯官方用球皮面改革后，“普天同慶”是風(fēng)評最差的一只足球，被球員喻為“昂貴的混球”。

“普天同慶”的下一任，2014年的“桑巴榮耀”名聲就好多了。

Hong博士實(shí)驗(yàn)室的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)顯示：空氣阻力隨足球面塊取向的不同而不同。而空氣阻力的作用，對采用6塊面料的球來說，是最低的。

“空氣阻力低，球速就會更快，這只球的進(jìn)攻性會更強(qiáng)?！闭憬髮W(xué)空氣動(dòng)力學(xué)專家陳偉芳教授介紹，而從Sungchan Hong的論文結(jié)論看，當(dāng)球被機(jī)器人踢出時(shí)，球的軌跡會受到面料塊數(shù)量的實(shí)質(zhì)性影響，“6塊皮面的球和32塊皮面的傳統(tǒng)球，相對于其他數(shù)量皮面的球來說，飛行軌跡相對穩(wěn)定和規(guī)則?！?/p>

今年的Telstar 18，使用6塊皮面，通過無縫粘接技術(shù)，組成一個(gè)完整的足球。

按照Hong博士的論文結(jié)論看，從空氣動(dòng)力系數(shù)考量：Telstar 18和“桑巴榮耀”的表現(xiàn)相似，都非常優(yōu)秀。不過風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)表明：Telstar 18在短距離的空中阻力系數(shù)更小，飛行速度會更快。而在中速（時(shí)速20～40公里/小時(shí)）傳球最有效，飛得最遠(yuǎn)。所以，但凡打快速傳球的球隊(duì)，應(yīng)該會耍得很歡暢。

由于控制了不穩(wěn)定性，對于能用精準(zhǔn)腳法踢出弧線球的球員來說，這個(gè)球踢起來會更得心應(yīng)手。而門將也會比較好防守，因?yàn)樗惶珪w出匪夷所思的軌跡。