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盘点不同球类运动，谁是“球中之王”？******
近日，在世界杯比赛中
葡萄牙队3比2险胜加纳队
下半场，C罗通过点球
帮助葡萄牙队取得领先
图源：FIFA
被判点球后C罗亲吻足球
他闭上双眼，深呼吸
然后助跑、果断起脚
皮球势大力沉直窜对方球门
图源：新华社
C罗也成为历史首位
连续五届世界杯取得进球的球员
大家观看比赛时有没有想过
在如此多的球类运动中
足球的球速是最快吗？
哪种球飞得最远？
球速之“王”竟然是它？
所有球类运动无非是用手、脚、球棒或球拍击打球，球的尺寸、形状和重量差异使得它们具有不同的速度以及运动轨迹。
那么问题来了，在这些球类运动中，速度最快的是哪种球？是令人热血沸腾的足球，是挥汗如雨的网球，还是快得看不清轨迹的乒乓球？
图源：摄图网
答案其实是外形最不像球的羽毛球。
目前吉尼斯官方认可的最快的羽毛球记录来自丹麦选手科丁，2017年1月10日，在印度羽毛球超级联赛上，科丁在正式比赛中杀出一记速度高达426 公里/小时（约118 m/s）的杀球。这意味着什么？这个记录中羽毛球的最高速度，比“复兴号”动车组列车最高运行时速（400公里/小时）还要快。
图源：Physics of ball sports各种球类运动的最高运动速度
羽毛球为什么能飞得那么快？原因其实并不复杂，主要是因为羽毛球比较轻（重量只有5克），并且球拍足够长（不超过680mm）。
图源：Annu. Rev. Fluid Mech 各种球的尺寸、重量及速度等基本参数
球体在空中的运动往往只受到空气阻力和重力的作用，它的速度一般只会逐渐减小（篮球等例外）。想要获得最快的运动速度，球体需要在离开运动员接触的瞬间获得最大的加速度。相对于网球、足球和其它球体，羽毛球非常轻，因此同等大小的力在它身上则会产生更大的加速度。
图源：Physics of ball sports 高尔夫球和羽毛球的挥拍动作
最能“飞”的球——高尔夫球
高尔夫球是飞得最远的球，单次击球可以移动200米以上，标准高尔夫球场，一般布置18个球洞，总长度要控制在6002～6400米，球场面积50～75公顷（1公顷=10000平方米），实际大小要根据球场的地形来确定。
不仅如此，高尔夫还走出了地球，成为了首个星际间的球类运动项目。1971年2月6日，执行阿波罗14号任务的宇航员艾伦·谢帕德（Alan Shepard）挥动球杆在月球上打起了高尔夫球，从而使他成为有史以来第一位，也是目前唯一一位在月亮上打过高尔夫球的人。
图源：NASA 正在月球打高尔夫球的宇航员艾伦
高尔夫球有一个让人大跌眼镜的现象：越是光滑的高尔夫球，越是飞不远。
我们都认为，球形是最完美的形体，表面越是光滑，则在飞行的过程中，球面与大气的摩擦就越少，同等用力的情况下，理应飞得越远。但是，高尔夫球不是这样。
图源：《高尔夫50年》高尔夫球的变迁
毛根海教授所著《奇妙的流体运动科学》一书中，有这么一个数据：同等条件下，布满小酒窝的高尔夫球，它在飞行中所受到的阻力只有光滑球的一半，而飞行距离是光滑球的5倍。物体在流体中运动时，前后压力差所带来的阻力就叫做“形状阻力”。现代核潜艇使用“水滴型”外形就是为了减少形状阻力。
图源：科普中国
如上图，顶部的垂直竖版，其形体阻力最大，原因是其后方的“低压区”面积最大，第二个球体的低压区有所减少，直至底部的水滴型，其形状阻力最小。通过流体力学实验，人们发现，光滑的与布满小酒窝的球相比，后者产生的低压区面积更少。球上的无数小酒窝，它可以起到让空气紧贴球面的作用，这使得平滑的气流能顺着球体表面延伸到更靠后的位置时才产生分离。
图片来自航空航天工程师Jeffrey A. Scott
最受欢迎的球类运动——足球
无论是从影响力、参与人数还是赛事热度来看，足球都是当之无愧的世界第一运动。不过今天既然讲到球速和形体阻力的问题，那么我们也一起来看看足球缝线对足球轨迹的影响。
图源：百度百科
普天同庆足球是2010年南非世界杯决赛阶段设计的新款足球，也是最近几届世界杯中，最饱受批评的一个足球。在它还刚刚面世时，生产厂家就宣传说：这个球只用了8块表皮就将足球拼接完成，完美地包住了内胆，这是史上最圆的足球。
然而，这颗球却是守门员的“噩梦”。空气动力学家梅塔博士提出，“粗糙度的大小，决定了出现‘蝴蝶球效应’的最佳临界速度是多少。”
蝴蝶球轨迹蝴蝶球指的是球在空中飞行时几乎没有旋转，从而导致它的飞行轨迹不可预测，守门员很难判断。蝴蝶球的原理是球表面上有缝线，在飞行过程中，气流经过缝线时，会产生更多湍流，由于左右不对称，湍流增加了球侧面的偏转力。尾流左右摇摆，飞行飘忽不定，如飞舞蝴蝶。
图源：中国科普博览常规足球通常将32块球面通过缝线拼合而成，缝线的总长度以及缝线的深度决定了足球的光滑度，缝线越多越粗糙。常规足球一般在48公里每小时球速时才会产生最大化的“蝴蝶球效应”。
而普天同庆足球，由于其总缝线长度很短，导致其成为当时最光滑的足球，经过空气动力学试验，人们发现，在80～88公里每小时球速时，普天同庆才会产生最大化的蝴蝶球效应，而80公里左右时速恰恰是射门，以及任意球的典型球速。
END
资料来源：央视科教、科普中国、中国科普博览、知乎
整理：董小娴
东西问丨旅比科学家宋志伟：为何越是在当下，越要加强国际科技交流合作？******
中新社布鲁塞尔1月31日电 题：旅比科学家宋志伟：为何越是在当下，越要加强国际科技交流合作？
中新社记者 德永健
以国际科技交流合作“推手”形容宋志伟并不为过。作为计算机专家，宋志伟旅居比利时已有37载，现任IBM(美国国际商用机器公司)合伙人，统领IBM在荷兰、比利时、卢森堡三国的软件测试业务，是这家跨国巨头在欧洲地区为数不多的华人总监。
繁忙工作之余，宋志伟致力于推动国际科技交流合作。2022年11月，在宋志伟的组织下，2022世界青年科学家峰会在比利时首都布鲁塞尔举办欧洲专场活动，来自17个国家的150余名专家学者、青年科学家代表等齐聚一堂，分享在生命健康、数字经济、新能源等领域的前沿进展，激励青年科学家创新创业。
自2019年由中国科学技术协会和浙江省人民政府发起，这是世界青年科学家峰会首度“登陆”欧洲。宋志伟坦言，此次欧洲专场活动无论是会议规模还是嘉宾规格都超出预期，活动发出的《联合行动倡议》亦得到积极响应，会场涌动的“热情”让他感到“越是在当下，越要加强国际科技交流合作”。
近日，中新社“东西问”专访宋志伟，探讨相关话题。
现将访谈实录摘要如下：
中新社记者：世界青年科学家峰会欧洲专场活动不仅成功举办，而且超出预期，背后的原因是什么？
宋志伟：这说明人们都关心国际科技交流合作，认为这是好事。比如这次活动共得到22家欧洲本地科研院所的支持，包括欧洲研究和创新中心、欧盟科研人员服务中心等顶尖院所，参与院所的数量比预想多。
在专题报告环节，包括3名院士在内的15位专家学者担任演讲嘉宾。这3名院士都是各自领域的“学术带头人”，会后的反馈非常好。
为了鼓励对话、行动和改革，活动发出《联合行动倡议》并得到积极响应，一些代表提议来年可以把会场放到他们的国家，还有代表希望加大参与力度，这表明大家对活动是认可的。
2019世界青年科学家峰会在浙江温州举办。王刚 摄中新社记者：您多年致力于推动国际科技交流合作，为什么这次把目光转向青年科学家？
宋志伟：从科学的角度来说，青年科学家可能更着眼于基础科学，着眼于青年之间的合作，表面上看不太会涉及类似5G、量子计算这些具有战略意义的课题，但他们更开放，更有活力，代表着“科学的未来”。
另一方面，科学界发生了很大变化。在我们那个年代，科学技术不像现在这么发达，科学家的成长大多“按部就班”，如今世界上任何一个角落，任何一位年轻人都有可能做出大事，只要有好的想法，能把自己的东西付诸实践，就可以走进市场。
所以，这次欧洲专场活动希望搭建一个平台，帮助青年科学家获得更多人力、财力等资源创新创业；这些创新不一定局限于基础科学领域，如果在应用科学领域实现创新，不仅可以造福于现实生活，也会推动现代科学发展。
《2020世界青年科学家峰会宣言》在浙江温州发布。钱晨菲 摄中新社记者：为什么越是在当下，越要加强国际科技交流合作？
宋志伟：我想援引人类命运共同体理念，不论有什么分歧，谁也不能把谁“逐出地球”。对青年科学家而言，这些年轻人在会场上相识，总有一天这些国际交流的经历会融入成长历程，让他们看待世界的胸怀变得更加宽广，从而把人类命运共同体理念向前推进。
反之，如果想“画地为牢”，人为割裂，当今世界的科技革命和产业变革也不允许。以我供职的IBM为例，过去是按市场需求划分组织架构，比如分成金融、通信、政府采购、工业制造等部门，但现在无论是金融还是通信，都要用到“云技术”，互相关联，由统一的“云平台”主导。
从这个意义上说，必须促进国际科技交流合作。现在科技创新可能来自世界各个角落，如果交流渠道多，覆盖范围广，竞争力会变得更强；只想把自己限定在某一领域或特定地理空间，已经不可能了。
工作人员在湖南省资兴市东江湖大数据中心机房进行设备运行巡查。李科 摄中新社记者：如何克服国际科技交流合作中的困难和阻力？
宋志伟：国际环境带来的阻力一直都有，只不过当下显得比较突出。我曾告诉团队，重要的是“找准定位”，如果出发点是想让“地球村”变得更好，为人类命运共同体的福祉服务，就会很有底气，这样的国际交流合作永远都不会错。
与海外人才交往，需要以诚相待。在征集海外人才创新创业项目时，作为专业人士，我会跟踪项目在中国落地情况，不会中途撒手不管，也不会刻意隐藏什么东西，只有遵照专业、透明原则，才能彼此建立互信。
另外，要有开放心态。在国际科技交流合作中，很多时候即使不是学术交流，哪怕是朋友间的交流，对科研创新都有帮助，所以一定要“往外走”，跳出“舒适区”，不同观点和不同文化背景互相接触可能发生碰撞，但也会让科学家受益匪浅。(完)
受访者简介：
宋志伟，旅比计算机专家；1986年赴比利时留学，1997年加盟IBM(美国国际商用机器公司)，现任IBM合伙人；2016年出任中国科学技术协会欧洲海智创新创业基地主任；去年11月，组织举办2022世界青年科学家峰会欧洲专场活动。
（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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