奧運落幕，歷史上有哪些被物理耽擱的體育狂

四年一度的奧運才剛落下帷幕。回顧本屆奧運會，開幕前，奧運的籌備與推進工作就受到了各方的關注。隨著奧運帷幕的正式拉開，各國健兒們也在球場上為我們呈現上一場別開生面的體育賽事。

不過，歷屆奧運會可以各有不同，但是掌控各項運動的基本規則卻始終不變，那就是物理。實際上，很多物理學家也是體育狂，我們來扒一扒他們熱愛的運動，以及其中的物理原理。

把量子粒子比作足球的人

這位物理學家獲得諾貝爾獎時，一家媒體的新聞稿標題是這樣的：授予足球運動員尼爾斯・玻爾諾貝爾物理學獎。

圖片來源：物理雙月刊網

玻爾出生時，現代足球在丹麥還是個新事物，但是他父親把這項運動介紹到了當地，並且建立了一個足球場，每次去的時候都會帶兩個兒子：玻爾和哈那德。這導致玻爾從小就熱愛足球，並且在年輕的時候參加了職業足球比賽。他曾擔任 AB 哥本哈根足球俱樂部足球隊的守門員，該隊是 20 世紀初丹麥最著名的球隊之一。後來成為數學家的弟弟哈那德甚至還作為丹麥國家足球隊的一員參加了 1908 年的奧運會，並最終贏得了銀牌。

最後覺得做題比守門有意思的玻爾放棄了足球，選擇進入哥本哈根大學主修物理學，不過在校期間也擔任了大學足球校隊的守門員。在他專注於專業研究時發現，足球和電子遵循完全不同的運動規律，那麼大小就一定產生了影響。玻爾開創的量子力學幫助我們理解微觀世界的奇妙現象，而經典物理學卻能解釋玻爾所熱愛的足球這個宏觀物體的運動。不過，宏觀的足球運動起來好像也不是那麼容易預測。 1997 年，巴西足球巨匠羅伯特・卡洛斯踢出的自由球以匪夷所思的路線飛進球門，震驚世界。

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根據牛頓第一運動定律，任何物體都要保持勻速或外直線運動運動狀態為止。當球員踢球時，給了球運動的方向和速度，但是什麼力量使球轉向？香蕉球的關鍵就在於“旋轉”，球兩側空氣流動速度的差異，改變了它的運動路線。球在空氣中穿行，迎面氣流從球的周圍流過。左側逆時針自轉產生的氣流與迎面的氣流相疊加，因而氣流流動的速度變快。右側順時針自轉產生的氣流抵消了一部分迎面氣流，因而氣流流動的速度變慢。

圖片來源：https://tv.cctv.com/ 2018/06/26 / VIDECsJMIfpvWVBBkY90G5g1 VIDECsJMIfpvWVBBkY90G5g180 X4CXWWE68.0.0

根據伯努利定理，左側壓強小，右側壓強大。氣流就產生了從右向左流動的趨勢。再根據馬哥努斯效應，左右的壓強差使球產生一個橫向力，這個力使球最終向左移動，飛入球門。

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https://tv.cctv.com/ 2018/06/26 / VIDECsJMIfpvWVBBkY90G5g1 VIDECsJMIfpvWVBBkY90G5g180 X4CXWWE68.0.0屈居第二的諾貝爾獎得主

這位是前面那位足球愛好者的學生－ 沃納・海森堡。

海森堡和玻爾（圖片來自網路）

海森堡個性外向，他不僅在學術上富有成就，還擅長音樂、語言、登山，以及乒乓球。據稱他打遍萊比錫大學無對手，而且爭強好勝，直到1928 年，一個中國留學生慕名來到德國跟隨海德堡學習量子理論，從此以後，海森堡的乒乓球水平從全校第一變成了第二。而這位學生就是周培源，也就是楊振寧的老師。周培源敬佩這位年輕教授在物理學方面的才華，海森堡也非常認可周培源的學識，兩人年齡相仿且同樣非常喜歡打乒乓球，相處十分融洽。週培源赴美講學前，甚至還舉辦了乒乓球賽聯歡茶會。後來海森堡多次在公開場合盛贊周培源的品行、工作態度、學術素養，以及讓他念念不忘的乒乓球技術。

週培源圖片xzfc / 202107 / t20210719_4798931.shtml說到乒乓球，就不得不說它獨有乒乓球的旋轉。乒乓球在任何給定的方向上都可能有相當大的旋轉，而選手使用旋轉主有兩個原因：首先，與不旋轉的球相比，旋轉的球有著完全不同的軌跡，這使得球能到達不旋轉就無法到達的角度和位置。其次，面對旋轉的球，對手更難做出反應。

圖片來源旋球，接球時，球會給拍面一個向下的摩擦力，拍面會給球一個向上的反作用力，所以你接住的上旋球容易飛上天。

如果你面對的是下旋球，接球時，球會拍一個向上的球會給面摩擦力，拍面會給球一個向下的反作用力，所以球容易鑽網底。

還有一種奇特的現象，如果下旋球到了一個向前球，會給球檯上一個向前球的摩擦力，球檯給球一個向後的反作用力。如果球的速度夠快，球可能會往球網方向倒退。

球的旋轉主要是靠球和膠皮之間的摩擦力產生的。正膠面顆粒向外，打出的球轉速慢但是球速快；反膠面顆粒向內，打出的球轉速快球速也快。 仰望星空的掌舵人

牛津大學的賽艇隊有近 200 年的歷史。有位我們意想不到的物理學家曾是牛津大學賽艇隊的一員（下圖右一）。他擔任的是舵手，從圖上看起來，他確實不是個健碩的人。

圖片來源於網路#偉大的物理學家－ 史蒂芬・霍金！雖然我們印像中霍金幾乎一生都是被困在輪椅上的，實際上，他在患上肌萎縮側索硬化症之前，曾是牛津大學賽艇隊的一員。由於舵手不參與劃槳，身材瘦削又大嗓門的霍金就成了舵手的理想人選。

能夠入選舵手，霍金還真是佔了身材上的優勢。賽艇可以說是水上運動速度最快的項目，人和器材的自重是影響賽艇速度的關鍵因素之一。自重越大，向前劃時需要克服的阻力就越大。而器材的重量有嚴格規定，比賽前各隊會對賽艇自行秤重，如果重量低於標準，就要加鉛塊來增重。要有效減輕重量，就只能從人的體重下手，所以就打起了不參與劃槳的舵手的主意。 1900 年奧運會上，為了奪冠，荷蘭隊甚至用一位 7 歲的法國男孩替下了原本是成年人人的舵手，就是為了減輕重量，從而減小賽艇行進的阻力！不過，為了杜絕這種現象，現在的賽艇比賽規則已經改變了。賽艇一開始並不像現在這樣“苗條”，外形在演變過程中慢慢變窄，現代賽艇的寬度八人艇 57 厘米、單人艇僅有 30 厘米，也是為了減小水的阻力。另外，賽艇的槳原本是費力槓桿。 1846 年，英國人在賽艇的兩側安裝了延伸到艇外的槳架，增加了槳的長度，大大延長了動力臂。這樣一來，運動員使用比較小的力，艇也能獲得較大的動力。這些舉措，都協助賽艇成為水上項目的速度之王。

物理界的運動狂人可不止學校隊隊長。愛因斯坦是健走的狂熱愛好者，每天走 5 公里去上班。不過，他比特斯拉差遠了。極為自律的特斯拉每天步行 12 至 16 公里。國際知名核能科學家錢偉長擅長田徑。曾參加全國大學生運動會，獲得 100 公尺跨欄前三名。 …… 以研究運動規律著稱的物理學家牛頓這次卻並沒有上榜，實在是小編還沒找到他喜歡什麼運動，不過也不妨礙他的理論能指揮各項運動。

參考資料

• #🎜mann. .il/en/online/sciencehistory/scientist-who-found-difference-between-quantum-particle-and-soc

  cer-ball [2]https://gregsttpages.com/archives/ general-articles/the-basic-physics-and-mathematics-of-table-tennis/ [3]https://davidson.weizmann.ac.il/en/online/askexpert/physics -table-tennis-aka-ping-pong

[4] 央視紀錄片《我的牛頓教練》##🎜# 🎜🎜#
• [5] 圖書《我的牛頓教練》

• [6]《我，海森堡》
  [6]《我，海森堡》。 #
• [7]《物理》2010 年第2 期，《海森堡與中國物理學界》金忠玉、王士平西班牙《趣味》月刊1 月號
  # 🎜🎜#
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