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《網球王子》中不二學長的 必殺絕招「白鯨」有可能實現嗎?

不二周助學長是位了不起的網球選手。明明已有令人驚訝、被稱為三種回球之必殺絕招,周遭的人卻仍毫不吝惜地給他「尚未展現全部實力」的極高評語。即使如此,他本人也毫無半點驕傲或得意之情,總是帶著穩重的笑容。

多好的人啊,請讓我喊你一聲大哥……雖然說我很想當他的徒弟,可是他是青春學園國中三年級生,比筆者我還年輕了30歲啊……

嗯,無可奈何,只好放棄當他的徒弟,就照讀者點播的題目想想「白鯨」吧。話說回來,這到底是怎樣的網球?

理論上合乎邏輯

不二學長第一次展現出白鯨,是在關東大會的第1回戰,對手是冰帝學園的芥川慈郎選手。

芥川看準後,在發球同時急衝到網前截擊,不二學長待在後場回球。雖然球飛過去的彈道很低,卻在芥川眼前咻的一下上飄,飛上5公尺高。

芥川判斷球會出界而不追,球卻在場地後方界線內垂直落下!再加上,落下之後還強烈後旋,跳回了不二學長那邊!

就算是在溫布頓,如此奇蹟般的好球肯定也會贏得滿堂采吧。因為是一名日本中學三年級生在地方大會第1回戰就展現出來的球技,可見我日本國內的網球人才多如過江之鯽啊。

可是,既然是向上飄的球,為何又會直直落下?漫畫並沒有畫出連接這兩個動作之間的過程,所以詳細情節不明。那麼,從力學思考,球有可能如此運動嗎?

向上飄
棒球中的速球也是靠腕力施加於球上使之倒轉,所以投出的球能比不太轉的球以高十幾公分的位置飛進捕手手套。時速100公里
這速度會因為空氣阻力而變得越來越慢。此外由於重力的影響,在上升途中會減速,而在下降途中會加速。

若是球在空中後旋,球路就會向上飄。此一秘密在於空氣的力。飛行中的球會承受來自前方的風,當球後旋時,上方是與承受的風同一方向運動,下方則是與承受的風反方向運動。正因如此,上方空氣是平順的流動,下方空氣則會摩擦而較為停滯。就像有人從身邊跑過去時,你的頭髮或衣服會被一股力量拉過去一般,快速流動的空氣會對周圍物體產生吸引力(譯註:白努利定律)。所以後旋球也會被上方流動較快的氣流吸引而向上飄【圖1】。

重點在於這股力量總是作用於與前進方向垂直的方向上,一如作用在飛機機翼上的浮力。紙飛機如果沒調整好,常會急速上升然後突然失速直直掉落,正好與白鯨的運動一樣。只要讓打出去的球猛烈後旋,想來網球也應該會進行相同的運動路線吧。

喔,精髓解明了!

要打出這招白鯨,究竟要讓球後旋得多快才行呢?為了推導出這一點,必須先解明許多必要的條件。仔細觀察漫畫的畫面吧,如果還是有不明的地方就先用假設補充。

首先,假設不二學長在離地30公分高將網球水平打出去。就漫畫看來,球速不是很快的樣子,在此為方便起見就假設為時速100公里。然後,白鯨是利用從對面吹來的風的招式。當天球場四周的樹木枝葉都發出微微風聲,參考風力階級表可以判斷,風速應該是秒速3.4到5.4公尺的「微風」。為方便起見,假設風速為剛好秒速5公尺。

再來是有空氣阻力的情形下,網球的後旋應該會隨著時間逐漸變慢,這一點因為也沒有資料,只好再次為了方便起見假設「每過5秒鐘後旋速度會減為一半」。

白鯨的運動是在以上諸多條件的交集下產生的,但光靠算式並無法解出。在此只能先將以上條件輸入電腦,填入可能的後旋速度,以推算出每0.01秒內網球的運動,試著追蹤其運動軌跡。

首先假設一個比較小的數值吧,就算每秒鐘500次後旋好了。球會在距離打擊點水平距離約44公尺處飛到最高高度22公尺,劃出一道鐘形曲線之後掉落在離打擊點64公尺遠處。因為網球場地長度只有23.77公尺,所以很可惜,這樣的後旋球會出界。

那麼就盡可能轉快一點,假設球為每秒1千後旋。這一來由於浮力過強,球會在空中繞上一圈掉下來。大約會在打擊點前方16公尺遠處開始後旋,而在離打擊點10公尺遠處飛到創紀錄的最高高度29公尺,最後掉落在打擊點前方7公尺處。因為不二學長是在場地的最後方回球的,所以距離球網約12公尺。只掉落在7公尺的前方,雖然沒出界,卻是掉在自己這邊啊【圖2】!

嗯,是後旋速度不夠嗎?再試試每秒1100後旋模擬,算出來的結果是……哇,球會掉在自己頭上!

秒速5公尺
這股風力在球不會在空中翻一圈掉下來時,一直把球推得向上飄。但在球會在空中翻一圈掉下來的情形下,站在擊球者的觀點,這顆球的運動就是以下的過程:①一面前進一面上升。②一面後退一面上升。③一面後退一面下降。④一面前進一面下降。在這過程中,①與④的情形是使上飄力量越來越增大而將球向後推,②和③的情形則是使上飄力量減弱而將球向前推。好久沒做過如此累人的計算了。

到頭來,為了讓球落在對手的場地,後旋速度必須限制在每秒840回到940回之間。只不過,每秒940後旋的球會剛好通過球網上方,對一開始就看準要利用發球上網的芥川同學來說正中下懷。所以還是每秒840後旋比較有效,這樣才能盡可能落在對手場地的後方。

所以打出去的球轉速既不能超過每秒840回,又要盡可能接近每秒840回。這可說是白鯨這一招的精髓了。原來如此,果然不是閒雜人等所能模仿的招術啊!

要是普通的打法反而強得要命

這令人驚訝的絕招,有辦法破解嗎?試著具體看看這理想的極致「840式白鯨」的飛行軌道是什麼樣子吧。

不二學長打出的球會急遽上飄,從4.7公尺高的空中飛越球網。如果對手是在距離球網1公尺遠的地方守株待兔準備截擊,當球飛過他頭頂上時,高度還會再上升1公尺。所以芥川同學會判斷這一球出界倒也合理。然而就在離底線還有4公尺時,球的上升軌道會變成垂直,開始在空中繞一圈。達到最高高度29公尺之後,會在場地中央上空再次以垂直的軌道落下來,最後掉落在對手場地的最後方。以上的運動全部在5.32秒之內進行【圖3】。

要破解這一招可不容易。因為球飛過球網時高度已經是4.7公尺了,如果不能跳到2公尺以上根本碰不到球。雖然看起來這招有個弱點,那就是到球落地為止有長達5秒鐘多一點,但就算能在這段時間內看穿球的飛行軌道先一步趕到落地點,即將落地的球可還是處於每秒400後旋的狀態啊。要是讓旋轉球落地彈跳,就會像漫畫那樣彈回不二學長的場地中;就算不讓球落地直接打了,球也會因為激烈的後旋而落在自己的場地中。

能想得到的攻略法只有一個:不讓球落地,也用後旋方式打回去!要讓網球以每秒400後旋的速度翻滾,至少得以290公里的時速揮拍。所以要讓以每秒400後旋的球停止後旋,也必須用同等程度的揮拍。來吧,芥川同學,以時速290公里的速度揮拍吧!

咦?辦不到?不不,不二學長可是做到讓球以每秒840後旋的喔。在此揮拍速度下,如果他用的不是白鯨這招,而是普通的打法,可以打出時速620公里的殺球喔。這裡只要求芥川同學做到這種速度,還比不上不二學長咧……啥?原來如此,不二學長的所謂「尚未展現全部的實力」原來是指這個。

用後旋方式打回去
要把對手打過來的後旋球打回去,只要將球以後旋方式打回去就行了,也就是模仿對方的打法。此一要訣是當我為了靜岡電視台的工作去熱海出外景,晚上玩溫泉桌球時從國中到高中都是桌球隊的製作人長谷川老兄教我的。長谷川老兄的實力可不是普通的強喔。因為那天只有一支球拍,所以筆者我就用那支球拍,而長谷川兄則拿了一隻拖鞋代替球拍,但我還是輸給他。由此可見筆者我也不是普通的弱。

節錄自《空想科學讀本 6》,作者:柳田理科雄,譯者:談璞,遠流出版社出版

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