破解13年前诡异弧线 卡洛斯“惊天任意球”有科学依据

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【英国《每日电讯报》网站9月2日报道】1997年,巴西足球队著名球星、有“世界上最好左后卫”美誉的罗伯特?卡洛斯在远离法国队球门115英尺的地方抬脚怒射。这个球本来看上去飞向了角旗,但最终却像香蕉般的弧线一样飞入对方球门。
这个球一开始的轨迹非常明显,致使法国队守门员巴特兹没有准备迎接它,认为它当然会安全地在球门外着陆。距离球门30英尺之遥的球童也闪避开来,以为球会冲他而来,但是令人震惊的是,球在最后一刻突然转向,落入网窝。
卡洛斯在法国四国邀请赛中的这记任意球被许多人称为让人难以置信的幸运机会,令法国队陷入令人沮丧的平局。有人说,肯定是一阵风的帮助,这个进球只能算是天意。
但是现在,科学家们运用物理法则来解决这个问题。他们用电脑计算它的轨迹,表明卡洛斯的这个进球并非单纯靠的是运气。
巴黎综合理工大学的研究人员利用小的塑料球和一个弹弓记录下穿水而过的球的速度和旋转幅度,以追踪不同的轨迹。他们的研究表明了关于远处投射(距离相当于卡洛斯的那个任意球)的旋转球的新观点。
由于周围大气的制动作用,球向前移动的速度大大降低,并促成了球沿弧线旋转,令它能够在最后一刻改变方向。因此,卡洛斯的这个进球才令巴特兹毫无防备。
研究人员称他们的发现是“旋转球螺旋”,正如巴黎综合理工大学的研究员克里斯托夫?克拉内和戴维?凯雷所说的那样:“当从足够远的距离射门,并且用足够的力量令球在接近球门仍保持可观的速度时,球就可以形成出人意料的轨迹卡洛斯的任意球开始是经典的环形轨迹,但是突然转变成不可思议的角度,重新回到球门,尽管在此前一刻它还看起来会远离目标。”
“人们通常留意到卡洛斯的任意球是从相当远的距离起脚的,我们在论文中表明,这不是巧合,而是产生螺旋形轨迹所必不可少的条件。”
多年来,人们谈起这个被称为“史上最佳任意球”的经典画面,总喜欢说这一球“违背物理规律”。对于一些来自法国的物理学家来说,这是双重的羞辱:这羞辱了他们的国家队,也羞辱了他们钻研一生的物理学。
13年来,法国人一直在潜心于化解这个“卡洛斯任意球谜题”。上周末,法国的物理学家终于在权威科学期刊《新物理学杂志》上公布了自己最新的研究结果,用物理学完美解释了卡洛斯的这一脚任意球。
这批物理学家利用小口径手枪,向水中射出时速超过100公里的子弹(和卡洛斯那球的时速差不多),并研判球形的子弹弹头在水中的运行轨迹,首次发现它的运行轨迹是“螺旋状”。
物理学中早就用“马格努斯效应”解释任意球中的弧线香蕉球,也就是物体的旋转会如何影响它在空中或水中行进的路线。但通过对卡洛斯任意球的观察,物理学家进一步发现:当“马格努斯效应”持续到40米左右时,随着球速的下降,弧线将越来紧密,最终成为一个螺旋。事实上,如果不考虑卡洛斯任意球中的重力因素,球的飞行轨迹将是一个蜗牛壳那样的螺旋。
参与这个研究的物理学家戴维·凯雷解释到:“当普拉蒂尼或贝克汉姆踢一个20米外的任意球时,他们能够制造一个拱形的弧线,但这和卡洛斯的完全不同,卡洛斯的任意球是一个超远距离射门。”
卡洛斯后来说他其实早就用过这种任意球技法,凯雷开玩笑说:“这个轨迹已经近乎完美,这让我想卡洛斯是不是已经知道了这一长程任意球的物理学奥秘!很难说他是否是走运,巴特兹当时正处在巅峰,但这个球的轨迹太怪异了,他甚至连动都没动。”
然而,卡洛斯后来几乎没有能再复制这一任意球奇迹。《新物理学杂志》上该篇论文实际上并没有提及卡洛斯的名字,而是充满了术语和方程式。但凯雷表示:“实际上这个进球是可以复制的,只要踢球的力量够足,且距离要达到40米左右,而球员踢球时也给球带来一定的旋转。只要你的力量足够大,是能让重力对螺旋的影响降低到最低限度的。”