2006年6月9日,四年一度的FIFA世界杯在德国拉开了激战的序幕,对于全世界亿万足球迷来说,这仅仅是他们为期1个月的盛大狂欢节的开端。在这扣人心弦的世界杯足球场上,不仅仅是球队竞技的绝佳舞台,更是大量新技术应用的平台。此外,一些对足球狂热的科学家则对足球比赛进行了仔细的统计和研究,并得到一些有趣的发现。

旋转的足球

足球队员可以通过控制足球不同的受力点来影响足球的运行方向。如果能做到精确的话,一个旋转的足球能划出一道像香蕉一样的弧线绕过对方的人墙飞入球门。

一个顺时针方向向前运行的球,左边部分所受空气的摩擦力要比右面更大一些。而且因为左面部分是逆着空气运行的,这就使左边受到的压力更大,使得球向右面运行。球的旋转速度越快,所受的摩擦力和相反方向的压力也就越大,这就给球员和守门员造成更大更多的欺骗性。科学家将这种力叫做马格纳斯力,当然,这种力在其他比赛当中也扮演了重要的角色,特别是棒球。

本届世界杯赛场上使用的足球是由阿迪达斯公司开发的“团队之星”(Teamgeist),它结合了最新的设计和技术,它镶嵌表皮的块数和缝合线比以往的都要少,旋转的速度更快,使得球的飞行路径更加难以预料。这对门将来说是一个“噩梦”,但对于前锋来说,却是很不错的。

视觉系统超载

如果球员能够了解足球的旋转,那么他们就能判断球将飞向哪里。但英国贝尔法斯特女王大学的心理学家凯茜 · 克雷格却认为:球员的视觉系统并不能处理这些信息。

克雷格找到欧洲职业球队的11位队员和9位守门员来帮助他完成试验,以了解专业球员是怎么判断旋转对球飞行路线产生的影响。每位球员都戴上一顶虚拟现实头盔,让他们感觉似乎置身于真正的体育场。实验发现,当模拟的球没有旋转而是直接飞向球员的时候,因为它只受到重力的影响,这种情况下,球员都能判断出球是否会飞向球门。但是,当球以顺时针或逆时针旋转的时候,即使专业的守门员也会失去判断力。

“重力一直都存在,我们从一出生就知道如何来处理它。”克雷格说,“但是我们却不能很好的处理旋转,因为我们的视觉系统不能很好处理那些一直变化着的物体。”在将来,克雷格认为守门员可以使用类似的仿真装置来训练自己对那些任意球高手踢出的旋转球的判断能力。

体能状况

体能状况是球队重要的获胜因素之一。如果球员们无法在艰苦的比赛中支撑90分钟,或者在加时赛中体力完全透支时,技术是没有任何价值的。

毫无疑问,体能的消耗将决定球员们在一场比赛中的奔跑能力。1976年两位英国科学家给出了答案。中场球员的奔跑能力最强,单场比赛的奔跑距离为9. 8公里,前锋和边后卫其次,分别为8. 4公里和8. 2公里,接着是中后卫,奔跑距离为7. 8公里,甚至守门员都能达到4公里。

今天,高科技含量的比赛使上述这些奔跑距离都已经增加30%,一些中场球员在90分钟内的奔跑距离接近13公里。

一场90分钟的比赛中的体能消耗相当于消耗了普通男性每天摄入的卡路里的66%。对于足球运动员来说,糖原补充非常重要,因为比赛之后,他们肝脏和肌肉内的糖原储存几乎用尽。在大运动量之后,身体对糖原潜在的摄入量在前几个小时内达到顶峰,这也是含碳水化合物的饮料受到欢迎的原因。但平衡的饮食也是关键,如果球员根据营养师的建议,24小时内完全恢复体力是有可能的。

足球场地

经过40多年的努力,人工草地逐渐被足球世界所接受,更被世界足球总会考虑应用在2010年的世界杯中。人工草地最早是希望能够应用在室内运动场或是气候极端(太冷或太热)的地方。主要的设计方法是把用塑料做成的“草”种在用沙与塑料颗粒所组成的“土地”上。但是由于足球在人工草地上的弹跳比在天然草地来的高,使得球员不易控制球。而人工草地也使球员受伤机率大增。种种原因使得足球界一直不喜欢人工草地。

人们经过近几年的对人工草皮的不断改进,使得欧洲足球协会与世界足球总会终于逐渐接受它,并在2004及2005的17岁以下的世界杯首次使用了人工草皮。

人工草皮另一个问题就是草皮太昂贵。平均一座球场所需的草皮需要一百万美金。不过厂商表示,随着逐渐使用,几乎不用维护的人工草皮总花费会比需要专业人工维护的天然草皮要来的便宜。今年的世界杯依旧是在天然草皮上举行,不过看来人工草皮进入世界杯的日子应该不远了。但无论人工草皮做的再怎么接近天然草皮,都不可能完全取代天然草皮。

难判的越位

足球裁判常常会引来球迷的批评,但是误判越位可能是极端愤怒的来源。一次误判能够抹杀一支球队进球的机会。而西班牙的一位物理学家和研究员马鲁恩达认为,不要对裁判太苛刻,因为,要求裁判仅靠肉眼判断越位,这从生理学角度来说是根本不可能完成的任务。

眼睛在遥远物体上改变焦点的能力定位在6米以内叫做眼的调节。对绝大多数人来说,它大约需要600毫秒。因为足球队员和足球在整个的场地里面运动,所以裁判员在做出越位判罚的时候,几乎总是在做眼的调节。但据马鲁恩达说,平均每个球员每次能跑动1. 5米的距离,这就要求裁判重复的聚焦,因此600毫秒太慢了。

高科技的安全系统

本届世界杯首先采用无线射频识别技术(RFID)。世界杯320万张门票在出售时都被嵌入了RFID芯片,这使得持票者的信息能迅速地在数据库中检测到。

各个体育场都设置了特殊的摄像机,能够记录可疑人物的脸部特征。录像的连续镜头将立刻与储存在数据库的照片进行对比检测。位于诺伊斯的中央体育智能库已经接收了许多来自世界杯参赛国的有关当局发来的内部情报,这个数据库还包括了6000名已被警方知晓,且被认为会造成直接威胁的足球流氓的信息。

在世界杯期间,有超过3万名警察执勤,其中一部分配备了“快速鉴别”移动指纹设备。在警察将可疑人物的指纹信息获取之后,德国联邦情报部的中央数据库将立刻对指纹信息进行配对和鉴别。

时髦的看球方式

信息技术革命已经使现代球迷拥有更多欣赏足球的方式。这将是第一届数字世界杯,意味着球迷们可以放弃沙发和电视机,通过数字无线电、手机、手提电脑和台式电脑遥控跟踪比赛状况。据调查,本届世界杯中,有400万个不同的网站、大约25万个博客、超过170个不同的数字无线电台以及众多不同的电视频道提供世界杯信息,并且不断更新比赛结果。这还不够,英国6个主要手机网络将提供足球信息服务,另外估计有20个与世界杯相关的播客提供给iPod用户。