奥运落幕,历史上有哪些被物理耽误的体育狂?

来源: 中科院物理所

发布日期: 2024-08-13 12:06:41

本文回顾了奥运会与物理学的关系,介绍了多位既是物理学家又是体育爱好者的历史人物,如尼尔斯·玻尔、沃纳·海森堡和史蒂芬·霍金,探讨了他们的体育爱好与物理学研究的联系。

一年一度的奥运刚刚落下帷幕。回顾本届奥运会,开幕前,奥运的筹备与推进工作就受到了各方的关注。随着奥运帷幕的正式拉开,各国健儿们也在体育场上为我们呈现上一场别开生面的体育赛事。不过,历届奥运会可以各有不同,但是掌控各项运动的基本规则却始终不变,那就是物理。实际上,很多物理学家也是体育狂,我们来扒一扒他们热爱的运动,以及其中的物理原理。

把量子粒子比作足球的人这位物理学家获诺贝尔奖时,一家媒体的新闻稿标题是这样的:授予足球运动员尼尔斯·玻尔诺贝尔物理学奖。玻尔出生时,现代足球在丹麦还是个新事物,但是他父亲把这项运动介绍到了当地,并且建立了一个足球场,每次去的时候都会带上两个儿子:玻尔和哈那德。这导致玻尔从小就热爱足球,并且在年轻的时候参加了职业足球比赛。

他曾担任AB哥本哈根足球俱乐部足球队的守门员,该队是20世纪初丹麦最著名的球队之一。后来成为数学家的弟弟哈那德甚至还作为丹麦国家足球队的一员参加了1908年的奥运会,并最终夺得了银牌。最终觉得做题比守门有意思的玻尔放弃了足球,选择进入哥本哈根大学主修物理学,不过在校期间也担任了大学足球校队的守门员。在他专注于专业研究时发现,足球和电子遵循完全不同的运动规律,那么大小就一定产生了影响。

玻尔开创的量子力学帮助我们理解微观世界的奇妙现象,而经典物理却能解释玻尔热爱的足球这个宏观物体的运动。屈居第二的诺贝尔奖获得者这位是前面那位足球爱好者的学生——沃纳·海森堡。海森堡性格外向,他不仅在学术上富有成就,还擅长音乐、语言、登山,以及乒乓球。

据称他打遍莱比锡大学无对手,而且争强好胜,直到1928年,一个中国留学生慕名来到德国跟随海德堡学习量子理论,从此以后,海森堡的乒乓球水平从全校第一变成了第二。而这个学生就是周培源,也就是杨振宁的老师。周培源敬佩这位年轻教授在物理学方面的才华,海森堡也非常认可周培源的学识,两人年龄相仿且同样非常喜欢打乒乓球,相处十分融洽。周培源赴美讲学前,甚至还举办了一场乒乓球赛联欢茶话会。

后来海森堡多次在公开场合盛赞周培源的品行、工作态度、学术素养,以及让他念念不忘的乒乓球技术。仰望星空的掌舵人牛津大学的赛艇队有近200年的历史。有位我们意想不到的物理学家曾是牛津大学赛艇队的一员(下图右一)。他担任的是舵手,从图上看起来,他确实不是一个健硕的人。但你一定也想不到,他就是当代最伟大的物理学家——史蒂芬·霍金!

虽然我们印象中霍金几乎一生都是被困在轮椅上的,实际上,他在患上肌萎缩侧索硬化症之前,曾是牛津大学赛艇队的一员。由于舵手不参与划桨,身材瘦削又大嗓门的霍金就成了舵手的理想人选。能够入选舵手,霍金还真是占了身材上的优势。赛艇可以说是水上运动速度最快的项目,人和器材的自重是影响赛艇速度的关键因素之一。自重越大,向前划行时需要克服的阻力就越大。

而器材的重量有严格规定,比赛前各队会对赛艇自行称重,如果重量低于标准,就要加铅块来增重。要想有效减轻重量,就只能从人的体重下手,所以就打起了不参与划桨的舵手的主意。1900年奥运会上,为了夺冠,荷兰队甚至用一位7岁的法国男孩替下了原本是成年人人的舵手,就是为了减轻重量,从而减小赛艇行进的阻力!不过,为了杜绝这种现象,现在的赛艇比赛规则已经改变了。

赛艇一开始并不像现在这样“苗条”,外形在演变过程中慢慢变窄,现代赛艇的宽度八人艇57厘米、单人艇仅有30厘米,也是为了减小水的阻力。另外,赛艇的桨原本是一个费力杠杆。1846年,英国人在赛艇的两侧安装了延伸到艇外的桨架,增加了桨的长度,大大延长了动力臂。这样一来,运动员使用比较小的力,艇也能获得较大的动力。这些举措,都助力赛艇成为水上项目的速度之王。

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