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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

动物史研究的兴起与发展******

　　作者：陈怀宇（河南大学特聘教授）

　　动物史已经在国际学界引起了持续的关注。在2022年8月下旬波兰波兹南市举行的第23届国际历史科学大会上，开幕式安排的主题发言第一场便是“动物史和人类史的交互演进”，强调“动物的主体性”“人类记录中的动物”“动物的展现”“野生和家养动物的管理”四方面的研究。这充分说明了动物史研究的重要性和前沿性。人类的生活离不开动物，人类历史的发展也是和动物共生的历程。当然，从自然史的角度而言，动物的历史要比人类的历史久远得多。

　　进入人类世之后，人类的活动范围不断扩大，而动物的活动范围不断缩小，特别是启蒙时代以来，人类被视为万物之灵，地位凌驾于自然界的动物之上。人口在二战后爆发式增长，工业化在全球迅猛发展，与之相伴随的是自然生态环境的恶化，地球上的物种急剧减少，下一代能亲眼看见的动物越来越少。这种危机促使学者从将动物看作是客体和资源使用转向思考与动物共存共生。当国际学界出现这样的自觉意识之后，去人类中心主义的动物史作为一门新兴学问应运而生。动物史试图从动物的角度，分析动物如何参与并塑造人类的社会生活，帮助人类重新定义自身。动物史也关注环境和生态危机，因此可以说是环境史的延伸。此外，与传统科技史主要将动物视为人类思考和研究的客体相比，动物史特别增加了关怀动物生存状况的伦理维度，因此为传统科技史增加了人文面相。

　　近二十年来动物史研究蓬勃发展，但仍然面临很多挑战。首先，动物史作为一门史学新兴领域，在史料的选择和运用方面仍然存在很大局限，因为动物本身并无语言文字，也不能创造出图像材料。人类对动物史的认识，必须仰赖自身创造的史料，包括语言文献、视觉图像、传说和口述资料等。因而历史学者在阐述史料中呈现的所谓动物的声音和动物的能动性时要特别小心谨慎。

　　其次，目前动物史所探讨的范围，很大程度上局限于与人类关系密切的动物，特别是脊椎动物和哺乳动物。这些动物长期以来被当作人类重要的营养来源，在远古时期参与了人类历史进化，历史上也被用来制作皮毛用品，甚至成为人类精神和文化生活的一部分。人类从动物那里获得灵感，创造文学、艺术，再现动物。与人类关系密切的动物，如牛、马等，留存下来的史料较为丰富，而相当多的未驯化的野生动物，如麋鹿等，古人与其接触不多，留存下来的史料较少。甚至大熊猫这种现在大家广为熟知的动物，直到近代才引起广泛关注，古代的史料相当有限。至于一些海洋动物，如鲸鱼、鲨鱼、海星等，古人也所知甚少，因而留下来的史料不多。这些都给更为全面广阔的动物史研究带来很多困难。

　　最后，动物史主要由欧美学者倡导，目前动物史研究并没有出现国际性学会和组织，在大学和研究院也没有学系和研究所等学科建制，仅在美国纽约大学等少数学校设立了以动物研究为主修的专门学位,完备性尚待时日。

　　动物史虽然面临学科建制不成熟的挑战，不过也存在着发展机遇，出现了不少国际项目以及合作计划。动物史研究的论文也经常出现在一些期刊上，比如《社会与动物》等，这些期刊不仅仅限于动物史，大多是广义的动物研究。此外，还有不少出版社出版动物史系列丛书。中文学界也将陆续推出一系列海外动物史重要论著的中译本以及中国学者原创的学术研究作品。显然，未来动物史研究将迎来发展新机遇。

　　动物史受到去欧洲中心主义、去殖民主义的影响，出现全球史研究的趋势，比如美国历史学家特劳特曼在其著作《大象与国王：环境史》中探讨了大象在埃及、两河流域、印度、中国古代文明发展史上的政治意义，特别是王室用大象进行祭祀、狩猎和展示来构建王权的象征性意义，以及大象在南亚和东南亚历史上所发挥的军事作用，甚至也涉及了大象在近东地区和欧洲作为战争工具的流布。

　　值得注意的是，研究者近年来尤为关注亚洲的动物史。历史上，来自中亚、南亚和东南亚的各民族通过丝绸之路，将一些动物作为贡品或者贸易物品带到东亚；基于亚洲历史上各国之间的互动和交流，动物外交成为学者关注的重点。此外，欧美探险家、考古学家和收藏家在丝绸之路沿线的考古遗址和古代遗址中发现和收集了许多写本和铭文，这些丰富的文献以多种不同的语言写成，包括于阗语、中古波斯语、蒙古语、粟特语、西夏语、藏语、吐火罗语和突厥回鹘语等。对这些文献中出现的动物进行研究，将帮助我们更全面地了解亚洲的动物文化及其在塑造亚洲历史乃至更广阔的人类历史中所发挥的作用。

　　关于亚洲动物史研究，除了上述关注重点，近年来欧美学术界还出现了一些重要作品，如耶鲁大学教授米哈伊尔的奥斯曼帝国埃及动物史、荷兰阿姆斯特丹大学教授布姆加德的马来世界猛虎研究等等。在一些学术会议和工作坊，也频频出现有关亚洲动物史的议题。越来越多的研究亚洲地区的学者，无论研究文学、历史还是宗教，都开始重视动物研究，并将动物研究的新方法与文本分析的传统方法结合起来，以揭示动物在传统和近代亚洲经济以及社会文化生活中的地位、功能和角色。

　　动物史的发展与人类的现实关怀紧密结合在一起。未来的动物史研究应该继续拓展地理范围，从跨国和全球的视角，关注不同族群如何记录动物的活动及其对人类生活的影响，从广度和深度上推进动物史研究进一步发展。

　　随着科学技术的迅猛发展，从科技角度对人与动物之间的关系进行研究，近些年主要集中在人工智能和脑成像领域。美国动物行为学家斯洛波奇科夫与计算机专家合作，通过一种人与动物之间的翻译器，将动物的声音、脸部表情、肢体动作译成人类能懂的语言，实现人与动物更为密切的情感交流。而另一位美国学者伯恩斯则用脑成像技术试图理解动物的心理活动。这些科技发展，可能会重新定义人与动物之间的关系，同时也会给人类带来许多难以预料的挑战。面对这些关涉人类社会发展的前瞻性议题，动物史的研究将帮助我们更好地认识和思考人与动物的关系，保护生物多样性，为后世的永续发展提供一个健康的环境。

　　《光明日报》（ 2023年01月09日 14版）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）