3月14日,是一年一度的“π日”。為了紀(jì)念這個世界上最著名的常數(shù),2019年底,聯(lián)合國教科文組織將3月14日確定為國際數(shù)學(xué)日。
3.1415926……從劉徽到祖沖之,從阿基米德到斐波那契,從算籌到超級計算機(jī),π延伸的道路從未停歇,目前,圓周率已經(jīng)算到了小數(shù)點后超過30萬億位,它見證著人類對外界的一步步的探尋,從山洞走向星辰大海,向未知求索。
同樣,π也見證著人類對身體的一次次超越,向自我突破——而這正是體育之于人類的內(nèi)涵所在。
事實上,π與體育,數(shù)學(xué)與體育之間的聯(lián)系,可能超乎很多人的想象。
很多人在腦海中的第一反應(yīng)可能是——“足球是圓的”。
問題來了,一個標(biāo)準(zhǔn)足球究竟多大?國際足聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)是,周長68-70厘米之間,除以π,其直徑大約在21.6-22.3厘米之間。為什么要設(shè)定2厘米的一個誤差區(qū)間?因為足球外面由皮革拼貼縫制而成,其表面并非純粹的球面,因此從不同位置測量其周長可能會出現(xiàn)數(shù)值不同的情況。
事實上,球直徑上的細(xì)微差別,通過π這個放大器,就足以造成其空氣動力學(xué)特性的變化,成為前鋒或者守門員的噩夢。而這毫厘之間的微妙,也正是足球不確定性魅力的縮影。
因此,每隔四年的世界杯用球出爐之際,就是足球科技的“巔峰時刻”。比如最近兩次的俄羅斯世界杯和巴西世界杯,進(jìn)球總數(shù)分別達(dá)到169和171個,分別是世界杯歷史總進(jìn)球數(shù)的第三位和并列第一位,制造工藝的進(jìn)步功不可沒。
說完大球,談?wù)勑∏?mdash;—此前很長一段時間,乒乓球的標(biāo)準(zhǔn)直徑是38毫米,但從2000年底開始,乒乓球國際比賽用球的直徑由38毫米修改為40毫米。直徑增加2毫米,周長增加6.28毫米,重量增加了約0.7克,讓這項運動的方方面面發(fā)生了巨變——球速變慢,旋轉(zhuǎn)變?nèi)?,回合?shù)增加……
當(dāng)時的一種觀點是,對于擅長速度和旋轉(zhuǎn)、而力量并不占優(yōu)的中國選手來說,這種變化是一個巨大的挑戰(zhàn)。但善于鉆研的國球?qū)⑹總?,迅速摸清了大球的?guī)律,中國乒壇霸主的地位進(jìn)一步鞏固。
體育之母田徑也與π形影不離。
我們都知道,一個標(biāo)準(zhǔn)田徑跑道,包括兩個直道以及兩個半圓構(gòu)成的彎道,但你知道半圓的半徑是多少嗎?
其實,不同的彎道半徑,哪怕相差不多,都會造成跑道的參數(shù)發(fā)生變化。例如,半徑增加1米,其彎道會增加約6.28米,直道會相應(yīng)縮短,這對于擅長彎道跑的選手顯然是利好。
因此,在國際田聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)手冊中,標(biāo)準(zhǔn)跑道的半徑為36.500米,精確到小數(shù)點后第三位,以盡力保證公平。
當(dāng)然,這樣的精度要求也給跑道施工方帶來了不小的挑戰(zhàn),因此,如果沒有“兩把刷子”,顯然無法承辦奧運會、田徑世錦賽這樣的大型賽事。
以上的這些例子,僅僅是π在體育世界留下的雪泥鴻爪。其實,作為自然科學(xué)皇冠上的明珠,數(shù)學(xué)在各行各業(yè)的應(yīng)用愈發(fā)耀眼,體育亦無法例外。如今,從體育競技,到體育經(jīng)濟(jì),數(shù)學(xué)和數(shù)據(jù)科學(xué)的應(yīng)用已經(jīng)無處不在——它可以決定冠軍歸屬,也可以指導(dǎo)大眾科學(xué)健身,可以賦能產(chǎn)業(yè)發(fā)展……
過去人們總會調(diào)侃“你的數(shù)學(xué)是體育老師教的”,而在未來,你的體育,卻真的有可能是數(shù)學(xué)老師教的。(記者 王浩明)
關(guān)鍵詞: 體育 數(shù)學(xué) 老師