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摘自《奥运中的科技之光》，赵致真著。经赵致真先生授权，科学松鼠会网络发布，转载请注明。

“没有一种球像乒乓球那样，将花样百出的旋转作为常规技术形态和基本‘杀伤’手段。”

乒乓球的前世今生（上）

作为奥运会正式比赛项目，乒乓球直到1988年才姗姗来迟。但它的人气之旺、魅力之大却在奥运赛场一路攀升。2000年悉尼奥运会上，乒乓球是第四 个将所有门票售罄的竞赛项目。鲜为人知的是，国际乒联早在1937年便通过了参加奥运会的决议，但谨慎而自尊的蒙塔古主席由于担心乒乓球水准不高会遭到拒 绝而未能付诸实施，谁知这一拖延就是50年。

中国人把乒乓球认作“国球”是历史的缘分。这不仅因为“中国打世界，世界打中国”的乒坛格局维持了几十年，还因为中国拥有最多的“乒乓人口”，积淀 了特殊的“乒乓文化”。中华民族有史以来的第一个体育世界冠军，便是容国团1959年在第25届世界乒乓球锦标赛上夺取的。1971年“小球转动大球”的 “乒乓外交”竟然改变了整个世界形势，这更是任何体育运动所不曾成就的历史奇勋。

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1902年从天津寄回比利时布鲁塞尔的明信片

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清末民初“百美图”上的画幅

瑞士洛桑乒乓球博物馆馆长洽克.霍伊先生2007年得到一张珍贵的明信片，这是一位欧洲人1902年1月22日从中国天津写回比利时首都布鲁塞尔 的，寥寥十几行字述说了乒乓球已经在天津十分普及的情景。它确凿可靠地证明，乒乓球至少在1901年已经传入了中国。另一幅当年的《百美图》更生动描绘了 中国人和乒乓球最初的结缘并“有诗为证”：“席上春风为汝招，丝网中隔意非遥，自裁杨木轻于扇，戏摇流星旋旋飘”。怀着景仰之情为“国球”寻根问祖，早期 乒乓球运动开拓者的身影遥远而亲切，他们当年的天才创造让后人享用至今。

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早期的乒乓球运动

乒乓球真正从草地网球的“袖珍版”变成独立的体育运动是以赛璐珞球问世为分水岭的。过去用香槟酒瓶塞刻成的软木球过于“木讷”而难以弹起，实心的橡 胶球又过于“生猛”而无法招架。19世纪中期，美国富商悬红一万美元，寻找制造台球的新材料替代象牙。美国人海亚特在“重赏之下”发明了赛璐珞，这种硝基 纤维成了现代塑料的鼻祖。英国人吉布1900年在美国的儿童玩具店发现赛璐珞球后如获至宝，这种质量轻、外壳薄、弹性好的乒乓球迅速风靡英国。在1931 年人类首次往返大西洋的飞行中，驾驶员迈瑞尔将41000个乒乓球塞满飞机的机身和机翼，确保万一迫降海面时能够安全漂浮。这也是乒乓球为航空事业做出的 独特贡献。

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最早的乒乓球设施

最初的长柄乒乓球拍完全是“小一号”的网球拍。后来用羊皮取代拍弦，直到短柄的木板球拍出现并贴上软木和砂纸，乒乓球仍然停留在茶余饭后娱乐消遣的 层次上。带颗粒的胶皮拍问世后，乒乓球运动才开始逐渐达到竞技体育级别。1927年伦敦首届世界乒乓球锦标赛上，匈牙利选手雅可比赢得了第一个世界冠军， 此后“欧洲风格”的削球成为乒坛主流，杰出的匈牙利男女运动员巴纳和玛丽娅便是这个时代的旗帜性人物。

1952年孟买第19届世乒赛上，日本选手佐藤博治首次亮出了7毫米厚的海绵拍，凌厉无前的正手长抽突破欧洲削球的强固防守，获得第一个亚洲乒乓球 男子单打冠军。海绵拍的发明为现代乒乓球运动注入了真正的技术含量，荻村、庄则栋、徐寅生等亚洲选手则把海绵拍的威力发扬到极致。海绵上覆盖的正胶、反 胶、长胶、防弧胶、双面胶造就了众多的特色明星，一代国手张燮林、梁戈亮、葛新爱的传奇故事都和球拍息息相关。

一记大板扣杀之下，乒乓球的飞行速度可达每秒47米，球拍和球的撞击时间仅为千分之一秒。在这短暂的瞬间，橡胶和海绵依次受到球的挤压而凹陷变形， 同时吸收碰撞的动能，当形变达到极限值，海绵和橡胶层开始形变恢复，释放储存的能量使球“脱板”后高速弹出。这一过程中，球拍底板和球的变形是微乎其微 的。

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切向挥拍速度引起海绵层形变不对称使力的作用线不通过球心导致球的旋转

没有一种球像乒乓球那样，将花样百出的旋转作为常规技术形态和基本“杀伤”手段。急旋的乒乓球转速可达每秒150转。乒乓球旋转的根本原因是受力作 用线没有通过球的重心，法向的碰撞力使球平动，切向的摩擦力使球转动，球拍传递给球的力是撞击力与摩擦力的合力。如果球拍和乒乓球之间没有摩擦力存在，旋 转就不可能发生了，这也是“光板”球拍时代打不出像样旋转球的原因。当运动员击球时，切向挥拍速度的静摩擦力引起海绵层形变不对称，于是力的作用点发生偏 移而不再指向球心，导致球沿着横轴、竖轴或纵轴旋转。击球时挥拍越快，球拍与球之间的摩擦系数越大，摩擦面越“薄”，乒乓球的旋转就越强烈。“粘性”极大 的反贴胶，正胶颗粒顶端的细小花纹，都是为了增强球拍的“拧球”和“咬球”能力。

二十世纪五十年代末，日本队用反贴胶拉出急速上旋的“弧圈球”曾一举横扫欧洲，并叫世界乒坛“谈弧色变”；1981年第36届世乒赛上，中国选手蔡振华在决胜局15平的紧要关头以不同旋转的发球连得5分战胜盖尔盖伊。旋转的威力和“吃球”的原因究竟何在呢？

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当上旋球落台后，绕横轴的旋转力沿水平方向朝后作用于台面，

摩擦力带来的反作用力使球获得向前的加速度，所以上旋球弹起时冲力猛，反射角大于入射角。下旋球则相反，落台后的旋转力使球获得向后的加速度，因此 下旋球弹起时冲力弱，反射角小于入射角。在球的前进速度不大而下旋极强时，还会出现落台后“回跳”的情景。而当球拍和上旋球接触时，摩擦力会使球沿着拍面 “上爬”而增大反弹角度。下旋球则沿着拍面“下钻”而减小反弹角度。难怪抵挡上旋球时经常“远走高飞”，应付下旋球时容易“自投罗网”了。

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球拍上的不少发明创造都是为了更好控制旋转球，皮厚粒短、表面光滑的防弧圈胶皮有利于消除弧圈球的急速上旋；柔软纤细的长胶在击球瞬间胶粒倒伏而用 胶杆竖直面“刷球”，回球旋转方向不变，让对手“自食其果”。但长胶的“剑走偏锋”具有太大反常性和难以预测性，不利于提高技术和增进观赏，国际乒联于 1999年做出了胶粒高度与直径比不得大于1.1的规定。

旋转的乒乓球不仅落台和触拍后会找到“发力”的支点，在空中也会改变飞行弧线。上旋球顶部的空气环流与迎面的空气阻力方向相反，底部空气环流则和空 气阻力方向相同，造成球的上沿气流速度小，下沿气流速度大。根据伯努利原理，球的顶部和底部之间会产生方向朝下的压力差，使球的飞行弧线变低。反之，下旋 球的飞行弧线会升高，而侧旋球则朝左右方向飘飞。旋转的乒乓球在空中偏拐和足球中的“香蕉球”同属马格纳斯力的作用。

如果说“感觉到的东西不能很好地理解它，理解了的东西才能很好的感觉它”。那么我们熟悉了这些力学常识，就能更加得心应手和“旋转球”周旋。

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