足球小史:中国的蹴鞠真是祖师爷?最早由动物膀胱充气?

2021-04-28 17:34:01 科学声音

作者:科学声音创作训练营第一期优秀学员 董轶强

从守门员到现代足球之父

1940 年,刚刚 22 岁的丹麦小伙子埃吉尔·尼尔森(Eigil Nielsen)[1] 还在鞋厂工作,他最大的爱好就是踢足球。在球场上,他的位置是守门员,虽然不是勇猛的前锋、灵活的后卫,但是他奔跑的速度很快,对球远近距离的判断也很准确。在每场比赛中表现都很突出,让人印象深刻。

从埃斯比耶格(Esbjerg)的家乡俱乐部到首都哥本哈根(Copenhagen)的体育俱乐部,尼尔森一直在提高自己的技术,慢慢成了明星守将。在1940年,埃吉尔入选了丹麦国家队。在 1940 到 1951 年间,他参加了 28 场全国比赛,并于 1948 年在伦敦举办的夏季奥运会中代表国家队出征。最终丹麦队以 5:3 战胜了德国队,挤进了前三名,其中一个进球就是埃吉尔发球助力的功劳。这可以算是埃吉尔在球场上的高光时刻了[2]。

在埃吉尔·尼尔森的时代,还没有职业运动员一说,踢球都是副业。即便到了根本哈根,埃吉尔仍然在皮革厂工作,他对运动心理学也很感兴趣。所以他一边工作一边学习,生活充实忙碌,妥妥的上进青年啊!

1947 年,31 岁的埃吉尔创建了自己的公司——选择(SELECT)运动公司,这个公司非常成功,至今仍是世界上最大的足球生产公司之一,并且是多个体育项目协会的官方供应商和赞助者。每年生产约 300 万个球,在世界主要地区都有代表,还出口到50多个国家。

埃吉尔虽然不是最好的足球运动员,但他是现代足球之父。世界上第一个现代版足球,就是埃吉尔设计制作的。

今天踢的足球是什么样子,大家肯定都见过,那么古代足球又是什么样子呢?

谁第一个用脚踢球?

虽然中国男足不太争气,应该说太不争气,但是中国人都知道,足球的起源是在中国。

最早可以确切记载足球运动的文献,当属《战国策》和《史记》,那时把足球叫做“蹴鞠”,“蹴”是用足蹴、蹋、踢,“鞠”就是皮球。中国古代的足球是用于军事训练项目的,它的材料是外包皮革、内实米糠,或麻布。

但考古学家还是没有给中国面子。在雅典国家考古博物馆中,陈列着一个大理石花瓶浮雕,上面雕刻着一位希腊运动员在大腿上颠着一个球。这个动作应该是一种运动的训练技巧。在公元前 375-400 年[3],希腊人确实踢过一种足球,被称为皮斯基罗斯。因为这种比赛在罗马很受欢迎,球场几乎是每个玛雅城市的一部分,而且球场的设计跟今天的足球场地非常相似。但是除了能看出这个球是一个折叠式的充气球外,关于球,希腊人并没有给我们留下任何描述[4]。

虽然学者们认为,中国古代足球蹴鞠和现代足球在玩法和规则上相差甚远,但是有一个不争的事实,他们使用的球有着千丝万缕的联系。

唐代时马球兴起,练兵习武多采用马球,而蹴鞠则向着娱乐方向发展。唐朝时期蹴鞠所用的球,内部是由动物的膀胱充气而成,再用八片尖皮缝成圆形球壳,这就是最早的空心内胆足球[5]。

而自诩为“现代足球发明者”的英国人,最初使用的球的内部也有一个充了气的猪或牛的膀胱。在这些充气的膀胱外裹上一层兽皮,以硬度较强的牛皮为主,就成了最早的现代足球。直到一个叫古德义(Charles Goodyear)的美国人发现了橡胶的作用后,人们才开始用橡胶取代膀胱,放置在球体内部。

世界杯与足球

第一届世界杯于1930年举行,东道主是乌拉圭。由于是初生赛事,首届世界杯并无官方比赛用球,于是一段有趣的故事就此发生。闯进决赛的是乌拉圭与阿根廷队,赛前两队就为决赛用球争论不休,都想用自己带来和用惯的皮球,最终达成一致:上下半场各用一球,中场休息时更换。

就酱紫,上半场,用的是阿根廷的足球天托(Tiento),它给潘帕斯雄鹰带来了好运,取得 2-1 领先。

到了下半场,换成了乌拉圭的足球默德洛T(T-Model),东道主踢起自家球来更习惯,但是对对手来说它变得大了,沉了,一时很难适应。结果,乌拉圭连进 3 球上演逆袭,最终 4-2 击败阿根廷,成为世界杯历史上的第一个冠军得主[6]!

下图就是第一次世界杯比赛用球,大家看到外缝线是不是感到很奇怪?如果拿到一个 20 世纪初的足球,你会发现它的上面根本没有打气孔,取而代之的是一条酷似鞋带的带子。因为外表由一块块 T 字形的皮革组成,此时的足球被称为“T字球”。从 1930 年到 1938 年的前三届世界杯上,所使用的都是这样的足球。

从 1934 年的第二届世界杯开始,国际足联开始统一提供比赛用球,此后的几届比赛中,虽然球的样子不尽相同,但总体上都跟第一届差不多,由大小长短不等的一块块皮革拼接而成,颜色更是五花八门,咖啡色、黄色、橘红色应有尽有。从外观上看,那时候的足球更像排球

1934 年意大利世界杯,墨索里尼政府将“费德雷勒102(Federale 102)”定为比赛用球,“费德雷勒102”要说有什么特别之处,就是这个球的外缝线用棉绳取代了以前的皮绳,令球表面柔软一些,有利于球员进行头球。

如果查看资料,你会发现上世纪 20 年代,球员们上场都戴着贝雷帽,这可不是为了时尚或者情调,而是出于谨慎保护自己。因为在阳光和湿度的作用下,球封口的皮绳就像刀一样锋利,每次他们头球时,逃不过头破血流。而且,当时的充气技术也有限,每个皮球最终的成型状况并不一致,所以每场比赛之前,两队队长都要从一堆皮球中挑出最中意的一个来用,整场世界杯总共用了 12 个球[7]。

1938 年法国世界杯,由于战争和政治上的原因使很多优秀的球队无缘本届杯赛。法国人给比赛用球取名“艾伦(Allen)”,“艾伦”与“费德雷勒102”十分相似,在性能和外观上没有什么改进。但是,本届的最佳射手,巴西前锋莱昂达尼斯却在 4 场比赛里攻入了 7 个球,甚至有一球是在他球鞋掉了的情况下光脚打进的。显然,“艾伦”是这位巴西球星的幸运星[8]。

告别膀胱和橡胶的足球

由于战争,世界杯在 1938 年后被迫停办,再次回归已经是 1950 年。此时,科学技术飞速发展,一个名叫隐形气阀的小东西横空出世,它的出现使得足球不再需要豁开一个大口子往里面装充好气的膀胱或橡胶了。于是世界杯上第一次有气孔的足球出现了。

1950 年世界杯,东道主巴西采用的比赛用球是“超级足球”,它的面板是以一种交织的方式缝制的,变成完全封闭式的皮革球。它通过微型阀门来充气,避免了头部受伤,从此,球员能更好地专注心神,发挥他们的脚下技术[9]。

此时,埃吉尔的选择公司也与丹麦足协达成协议,开始为国家足球队的比赛提供专项足球。到了 1962 年的智利世界杯上,足球外皮的拼接方式终于不再是类似排球的长条形,而是由 18 块不规则的多边形组成,第一次有了我们熟悉的模样。

1970 年,埃吉尔再次成为一个先行者,他推出了一个 32 节的足球。一个足球有 32 个格子,一般用 12 个黑色正五边形和 20 个白色正六边形组成。如果你以为足球设计成这样仅仅是因为好看的话,那就是外行了。

足球设计成这样是采用了正多面体结构理念。

高中学过几何的同学们都知道,正多面体的每个面都是正多边形。《万物皆数》告诉我们,所有正多面体中,只会存在 5 种情况:四面体、六面体、八面体、十二面体和二十面体,其中最接近圆形的就是二十面体了。

正二十面体拥有 20 个面,每一个面都是一个正三角形,把这些三角形全部的角切走后,就成了六边形。这就组成了足球的形状。12 个顶点切成的 12 个正五边形,原先 20 个正三角形被切成了 20 个正六边形,最终 32 个小块组成了一个足球。

此外,足球表面有凹槽与纹理,是为了让空气与足球之间有足够的摩擦力,产生弧线球。这款足球堪称现代足球的经典造型,此后的不少足球设计依旧采用这种造型。

现代足球

在 1970 年墨西哥世界杯上,阿迪达斯开始与国际足联长期合作,为所有国际足联赛事提供足球。这届比赛的用球名为“电视之星(Telstar)”,这是历史上首次通过卫星向全世界进行电视直播,为了让黑白电视机前的观众看清皮球,设计方埃吉尔在 20 块白色六边形皮革上嵌入黑色五角形 12 块,于是足球就成了现代球迷们所熟悉的样子。从此,这种由 32 块不规则的多边形皮革拼成的足球正式开始登上历史的舞台。

从 1970 年到 1994 年,足球的外观虽稍有变化,但 32 块黑白皮革的配置却始终不变,制作材料从皮革到合成皮,再到加入聚氨酯涂料,使足球的防水性能越来越好。

1986 年墨西哥世界杯,比赛用球“阿兹特克(Azteca)”是世界杯历史上第一个由合成纤维制作而成的足球。这种合成材料的使用增强了球的耐用性,同时进一步减弱了球的吸水性。无论是在硬地上,高空中还是在潮湿的环境里,它都能表现出色。“阿兹特克”在足球史上创造了一个飞跃。

四分之一决赛,阿根廷对英格兰的比赛中,在下半场第六分钟的时候,马拉多纳高高举起了他的前臂以使身材不高的自己在彼德·希尔顿之前碰到了球,并完成了射门。这个进球就是著名的“上帝之手”。随后,更经典的时刻出现在 2 分钟后,马拉多纳在中场附近接到传球后,开始从右路带球,凭精湛的盘球技术,避开了对方数名球员的拦截,又不可思议地摆脱了两名英格兰队的后卫推进入禁区,最后绕过守门员彼德·希尔顿,直接将球送进了球门,使阿根廷在第 55 分钟时便以 2:0 领先。这次长途奔袭式的进攻至今经常被球迷称为“世纪最佳进球”[10]。

这届世界杯堪称老马足球生涯中最杰出的个人舞台表演,被球迷们津津乐道的当然是“上帝之手”,只是那颗足球也是功不可没。

1990 年意大利世界杯,比赛用球“伊特鲁里亚(Etrusco Unico)”,远古文明伊特鲁利亚狮头的图案被印在黑色皮面上。这款足球首次在球体内加入黑色聚氨酯泡沫内层,具有完全防水的性能。球再次完全由合成纤维层制造,包括一层乳胶,以创造稳定性和抗撕裂性,一层氯丁橡胶,使球水密和外层聚氨酯的耐磨性和回弹性能更好。

1994 年美国世界杯,比赛用球“奎斯特拉(Questra)”充满科技感,黑色皮面上的星空图案象征着美国人对外太空的探索。这款足球在性能方面的创新,是外部使用泡沫聚苯乙烯,令皮球变得更轻盈更易控制,速度也变得更快。

到了最近 20 年的世界杯比赛用球,现代球迷当然是非常熟悉了。

1998年法国世界杯,世界杯历史上第一款彩色足球诞生了。“三色球(Tricolors)”以法国国旗“蓝白红”三色为主色调,首次使用透明印刷技术,令皮球表面的图案更艳丽,更耐久而不易受损。该球本身是基于一种全新的合成材料,具有“句法泡沫”,声称提供了更好的压缩和更多的爆炸回弹特征比它的前身。泡沫由充满气体的微气泡组成,当球被踢时,气泡平均分配能量。

从 2002 年到 2014 年,世界杯用球的颜色越来越丰富多彩,其中 2010 年南非世界杯用球更是添加了 11 种颜色。色彩缤纷绚烂极具动感,犹如东道主球迷的热情一般。

与色彩的丰富相反,世界杯用球的皮革块却在不断减少,2006 年德国世界杯用球是第一款由 14 块皮革热粘合而成,现代足球从此告别了 32 块皮革缝制年代,向着更少皮革更轻重量的高科技迈进。而 2010 年、2014 年的比赛用球,球皮数更是只有 8 块和 6 块,这样的变化使得足球表面的凹凸感减少,有助于提高踢球的精确度,为比赛的精彩奠定了基础。当然,由于球面太过于光滑,也会被球员吐槽“轨迹太过奇怪”。

上届 2018 年俄罗斯世界杯的官方用球“电视之星 18(Telstar 18)”,颜色重回黑白两色,这是向 48 年前的首款阿迪达斯世界杯官方用球致敬。它也是众多高科技技术集合体。

首先,以往的足球是由胶皮内胆外包皮革块缝合而成,在球的外表可以看到缝合线,而且由于人工缝合,有些线头很容易断裂。“电视之星18”的内胆跟以往没有太大改变,但外部皮革只有 6 块拼接面料,通过无缝拼接技术,在皮革内接触面附着热熔胶,使其牢牢贴在内胆上,这样足球外表的接合处就没有缝隙了。

这款足球表面的光滑设计更符合空气动力学原理,足球在着力后也更不容易发生形变。表皮块数减少,意味着球面接缝也在减少,球体更为光滑,其射出后在空气中的飞行轨道将更为难以预测,特别是在角球、任意球和点球时。更圆的足球让比赛多了很多不确定性,使每场比赛的结局更加难以预料。

其次,电视之星18,是国际足联首次在足球中植入了NFC(Near Field Communication)芯片,这是一种短距高频的无线电技术,这种技术在短距离数据传输上应用广泛,比如手机蓝牙的数据交换、银行闪付、驾驶汽车时的场景切换、连接无线网络、定位获取、身份识别等都是NFC的主战场。植入NFC芯片的足球,可以被场外设备迅速捕捉到相关数据信息,第一时间统计分析球的接触面力度、位移轨迹、速度、方向等。

最后,电视之星 18 使用了全球领先的合成橡胶企业阿朗新科研发的生物基三元乙丙橡胶(EPDM)产品 Keltan Eco,这是全世界首款利用从甘蔗中提取的生物基乙烯制成的商用EPDM。三元乙丙橡胶是 20 世纪 60 年代工业生产的一类工程橡胶,具有良好的弹性和低温性能。这种材料在我们生活中广泛应用,比如汽车密封件、建筑防水材料、密封垫圈、门窗密封条、家用电器配件、电气绝缘等领域。世界杯官方用球制作材料,环保性能的加入,无疑向全世界人们传递了一个环保理念。

一路走来,只有一点没变

从膀胱到橡胶,从有绳子的T字球到光滑的彩色球,从手工缝制到热黏合技术,足球从内到外,不断变换着自己的样子。足球的发展史就是传统体育项目逐渐拥抱科技的过程,所用材料、表面粗糙程度、对称性和粘合胶水也都会影响球的飞行轨迹。

但是,不管它以后变成什么样,有一点它永远不会变——足球是圆的。

信源

[1]https://select-sport.lt/index.php?route=information/information&information_id=7

[2]https://en.wikipedia.org/wiki/Eigil_Nielsen_(footballer,_born_1918)

[3]https://en.wikipedia.org/wiki/Association_football

[4]https://web.archive.org/web/20100325214649/http://library.thinkquest.org/C0115986/origin.html

[5]https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%B9%B4%E9%9E%A0

[6]https://en.wikipedia.org/wiki/1930_FIFA_World_Cup

[7]https://web.archive.org/web/20130522150630/http://www.balones-oficiales.com/1934.htm

[8]https://www.shijiebei123.com/etagid3247b0/

[9]http://soccerballscollection.com/1950%20ball%20english.htm

[10]https://zh.wikipedia.org/wiki/1986%E5%B9%B4%E5%9C%8B%E9%9A%9B%E8%B6%B3%E5%8D%94%E4%B8%96%E7%95%8C%E7%9B%83

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