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绕过人墙、半路转弯 怎么在世界杯踢出超帅“香蕉球”？******
又到了四年一度的世界杯
不知道大家是否还记得
2018届世界杯中
葡萄牙和西班牙相遇的小组赛
C罗在最后时刻力挽狂澜
踢出被解说员叹为
“翩若惊鸿，宛若蛟龙”的
“C型”任意球，扳平比分
被踢出的球为什么会迅速升降？
又为什么会“拐弯”呢？
首先我们来了解一下任意球
任意球是啥？
任意球是罚球的一种。它是一种在足球（或手球）比赛中发生犯规后重新开始比赛的方法。
任意球分两种：直接任意球，踢球队员可将球直接射入犯规队球门得分；间接任意球，踢球队员不得直接射门得分，球在进入球门前必须被其他队员踢或触及。判罚前场任意球后会使用一种泡沫喷剂划定球的摆放位置，以及人墙的站位，发任意球时需要用手触球，然后在裁判哨响后踢球。
香蕉球？能吃吗？
事实上，C罗踢出的这种任意球在足球比赛中并不少见。
在1997年，在巴西对法国的一场足球比赛中，巴西足球运动员Roberto Carlos，在没有通向球门的直接路线的情况下，从35米外开出一个任意球。他的射门使球飞过球员，并在快要出界的时候急转向左，砸入球门。
图源：网络 香蕉球图解
球的突然拐弯让在场球员，特别是法国守门员根本来不及反应。这个史上最漂亮，最具标志性和最违反物理学定律的任意球，被叫作“香蕉球”。法国物理学家对此研究了数年，终于用“马格努斯效应”解释了这个问题。
马格努斯效应
图源网络
当一个旋转物体的旋转角速度矢量与物体飞行速度矢量不重合时，在与旋转角速度矢量和平动速度矢量组成的平面相垂直的方向上将产生一个横向力。在这个横向力的作用下物体飞行轨迹发生偏转的现象。这是流体力学中的一种现象。
图源：陕西师范大学物信院 马格努斯效应示意图
旋转物体之所以能在横向产生力的作用，是由于物体旋转可以带动周围流体旋转，使得物体一侧的流体速度增加，另一侧流体速度减小。
是不是听得云里雾里？
香蕉球轨迹
球在气流中运动时，如果其旋转的方向与气流同向，则会在球体的一侧产生低压，而球体的另一侧则会产生高压。运动员的用力方向朝右，所以足球逆时针旋转。拐点处足球左侧产生低压，右侧产生高压，这样就导致足球存在横向的压力差，并形成向左侧的力。
图源：NKPhysics
根据物理公式，距离越远，速度越慢，球偏离角度也就越大。因此，我们能看到在香蕉球运行的末尾时刻，会发生更剧烈的偏转，给守门员一个巨大的“惊吓”。
我也能踢出和C罗一样的球吗？
回到文章开头提到的C罗“力挽狂澜”的任意球，这一球不止踢出了上述“香蕉球”的概念，同时也混合了“电梯球”，即指大力踢出的足球，下落很快，像是从电梯上下坠，它实际上是高速飞行的足球受到重力和大雷诺数阻力下的运动轨迹。
图源： 中国物理学会期刊网 皮尔洛的“电梯球”
葛惟昆教授解释说：“踢出电梯球的一大关键要素，就是球的初始速度要快。”要踢电梯球，球的初始速度应该接近150公里/小时，没错，就是一辆车在高速公路上狂飙的速度。
图源：科学世界
研究人员在进行场景模拟时发现，要想让100公里/小时以上速度的任意球避开人墙（假定在距离约9米远的位置有5名身高1.8米的对方球员并排）成功射门，球离开地面时与地面的夹角必须控制在15°～17°之间，也就是仅有2°的精度范围（在距离球门25米的位置，踢出转速为每秒8转的侧旋弧线的情况）。
如果是足球，以每小时90千米的速度每秒旋转8转，球会在这个距离内弯曲3米以上。
图源见水印
而踢出弧线的关键在于，落脚点在偏离球心的位置，偏离球心的幅度越大，球的转速越快。有研究人员称，安德烈亚皮尔洛等优秀的任意球球员会使球的旋转轴倾斜角度大于侧旋，让马格努斯力倾斜向下发挥作用，从而踢出“球速快、大幅弯曲的同时又急剧下沉的”球路。
资料来源：科学世界、中国物理学会期刊、科技日报、天津科普说、NKPhysics
整理：董小娴
东西问丨莫毅明：中国数学研究如何借助国际交流飞速提升？******
中新社香港1月30日电 题：中国数学研究如何师夷长技飞速提升？
——专访香港数学家莫毅明
中新社记者 韩星童
1980年，莫毅明在普林斯顿大学工作期间，遇到了首批来自中国的留学生，他们一边汲取新知识用于推进自己的学术研究，一边将国外先进的研究成果介绍回国。莫毅明从他们身上看到了推动国家数学发展的动力和梦想。
不久前，莫毅明获得2022未来科学大奖—数学与计算机科学奖，他近日接受中新社“东西问”专访，回溯自己的数学梦，也梳理中国数学如何从改革开放前的落后状态，师夷长技，奋起直追，取得丰硕成果。
现将访谈实录摘要如下：
中新社记者：可否谈谈您是如何踏上“数学之旅”？这一过程中，是否有对您影响深远的人？
莫毅明：我父亲对数学感兴趣，我很小的时候就希望做一些对中国有贡献、对中华文化以及文明有贡献的事情。我小时候资源很少，都是从图书馆借书回来看，或者看高我一级的姐姐的课本。那时候数学刚经历改革，从旧数学过渡到新数学，我恰好是在这个关口，我姐姐那一年还是念旧数学，我就开始念新数学，她的旧数学教材我就拿来念，是比较以解题为中心的，比如平面几何，我非常感兴趣，也非常着迷。我既学了非常有内容、比较古典的数学，也受到新数学几何集合论与数理学逻辑的影响。
我中学的那位老师水准应该是教大学的，他编写的教材用新数学的语言把旧数学的内容放进去，还把一些新数学里的基础数学内涵较早地讲给我们听，比如线性代数、概率论等。我离开香港的时候数学根底已经比较扎实了，范围比较宽，也比较深，所以到大学的时候马上就可以学习研究院的课程研究了。
中新社记者：您认为作为一个数学家，为何掌握不同学科的知识也如此重要？
莫毅明：在很多大学，学数学可以拿文学硕士，也可以拿理学硕士。其实，做数学需要有很多灵感和创造力。因此，有人把数学看成是在文科和理科的中间。
很多数学家都有别的能力，比如同时也是音乐家、画家等，而我就对文学很感兴趣。一个人如果对世界了解得比较宽，自然灵感来源就多了一些。
中新社记者：您如何理解数学之美？跟别的学科相比，它更吸引您的地方在哪里？
莫毅明：“宇宙之大，粒子之微，火箭之速，化工之巧，地球之变，生物之谜，日月之繁，无处不用到数学。”这是华罗庚的名言。数学的美是一种比较抽象的美，是可以用很简单的方法叙述一个真理，特殊的例子可以一个一个情况去解决，看通以后可以几句话就把很多的努力总结起来。它的美就在于简洁，而且要贯通。
在数学的世界里面，要解的问题总比能解答的人要多。所以，只要有人类，数学这个学科就会存在。这个追求过程无穷无尽，这也是吸引我的一个方面。
银河星空。吴德军 摄中新社记者：从宏观角度来看，您认为数学研究需要怎样的环境？香港和国家整体的数学水准，跟世界最高水准相比如何？
莫毅明：数学要发展，要有很多有动力和梦想的人。1980年，我在普林斯顿大学工作，那段时间遇到第一批中国留学生，他们非常有动力地去学新的东西，一方面是自己做研究，另一方面是把这些新的内容介绍回国，我也一早就参与了这个行动。当我在斯坦福大学写完博士论文后，第一个学术项目就是到中国科学院做了一个月的演讲，从学生的角度把一些比较新的东西介绍给他们，也是在那个场合，我开始认识一些后来的合作伙伴。
今天跟1980年比较，中国在数学领域的进步是非常明显的，可以说取得了非常优秀的成果，在某些数学领域达到了世界水准，人才也是辈出。我对中国数学的发展充满信心。
要让中国的数学水准提升得更快，研究的环境、交流的环境是重要的，需要有一个开放的环境，比如数学研究所举办研讨会或者数学会议，我们应该寻找更多机会跟国际上各方面优秀的人才分享彼此的研究灵感、成果，在互相交流的过程中或许可以找到新路径，我个人也得益于有这种机会。
2022年7月，第九届世界华人数学家大会(ICCM)在南京举行，莫毅明通过视频发言。泱波 摄中新社记者：您在香港和海外都拥有读书、执教的经验，您认为中西方在数学研究和相关人才培育方面，有哪些相同和不同的地方？
莫毅明：可以从大学学习中看出一些区别，中国可能比较重视每个领域的基础课程，这受到考试制度的影响。国外的考核方式灵活一点，我也吸收了这些经验并尝试在香港大学的教学设计中实践出来。举个例子，研究生水准的课程，除了让他们去做一些习题，我还会利用口试形式。
在做研究的时候，很重要的一点是，学生有能力提出问题，也能够对别人提的问题作出比较迅速的反应。做研究往往是别人没有做过的问题，所以需要在别人的知识的基础上构思一些新的想法去做新的题目。说一百句别人知道的话，比不上说一句别人没有说过的话。现在中国教育需要做的就是让学生有表达自己的机会，我个人试图让学生在表达自己的过程中，找到新的方向或者解决问题。
中国的数学文化很着重解题，解题是很重要的，但要创造新的方向是要综合各个方面或者有崭新的想法。这种能力应该是通过别的途径获得的，跟有经验的合作者交流是很重要的，我非常鼓励国际上的合作。
中新社记者：您于2022年10月当选香港科学院副院长，也是香港第五位获得未来科学大奖的科学家，您对未来加强香港和内地的科研交流与合作有何想法？
莫毅明：香港科学院涉及到很多别的学科，香港在哪一方面可以更表现自己，让全世界知道香港在自然科学方面是站在世界的很高的水准，这些都是需要照顾的地方。让香港科学院受到世界重视，这一点很重要，不纯粹是数学学科范畴的问题。
至于学科的建设，比较自由的交流形式是最好的，前几年当然是因为疫情的缘故交流有些困难，尽管可以通过网上形式，不过有很大的区别。数学非正式交流很重要，要是有一个访问学者，你跟他有共同的研究兴趣，如果他有机会哪怕一两个礼拜跟你讨论，能够达到的效果也往往远比开一个会好。
现在我可能更重视年轻人的培养，数学传承的观念是很重要的，因为这个团体不是很大，学问在不断创造的同时也会流失一些学生，如果没有办法传承的话(数学研究)可能就会停下来，别的团队会在这方面开展工作，中国可能就会失去一些有代表性的数学研究的发展方向，所以这种传承是很重要的。我希望未来数学研究在发展新的方向的同时，要保证一些已经在国际上有高水准的项目能够不断发展。(完)
受访者简介：
莫毅明，香港大学数学系讲座教授，香港大学数学研究所所长，同时也是中国科学院院士，香港科学院院士、副院长，致力于多复变函数论、复微分几何与代数几何的研究，于去年荣获未来科学大奖-数学与计算机科学奖，是香港第五位获得未来科学大奖的科学家，通晓多国语言。
（文图：赵筱尘 巫邓炎） [责编：天天中] 阅读剩余全文（）  视觉焦点
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