爱因斯坦说过,上帝是不玩骰子的。但是,牛顿却与棒球有着不解之缘。因为牛顿的运动定律决定了球是会越过防守而成为一个本垒打,还是击球手会垂头丧气地走回护栏。在这个通常是由统计学所统治的领城里,喜欢棒球的研究人员们在美国华盛顿召开的美国科学进展协会年会( American Association for the Advancement of Science’s annual meeting)上指出,棒球运动员完全可以闭上他们的眼睛来击球。

棒球运动自从产生以来,它的规则几乎没有改变过,所以它是所有运动中最容易用科学的眼光来审视的项目。古生物学家史蒂文·古尔德( Steven J.Gould)供职于哈佛大学(马萨诸塞州,剑桥),他自称是棒球的铁杆球迷。他说:“ 在棒球运动中,有100多年来所记录下的数据,这些数据都很准确,并且彼此之间具有可比性。它们几乎记录下了除第一个球员球袜颜色以外的所以东西。”

当球与棒球以160英里/小时的速度相碰撞时,牛顿的观点(每个作用都有一个与其大小相等,方向相反的反作用)就得到了生动的展现。在不到百分之一秒的时间里,球被反弹回去,越过投手的头顶,飞向观众席。这时,球所产生的反作用力也会使球棒产生反弹。球被的反弹实际上浪费了本来可以用来把球击的更远的能量(然而观众对于球的反作用却恰恰相反,而且彼此完全不同,这取决于他们对于他们球队的忠诚程度)。重量大的球棒反弹的小一些,但是却很难挥动,因此要在球棒的反弹小和易挥动之间寻求一个最优的结合。

依利诺依大学的物理学家艾伦·内森(Alan M.Nathan)指出:“要想打出一个好球,球离开球棒的速度是关键。”这里要用到另外一个重要的科学原理能量守恒。当球与球棒剧烈碰撞时,会产生巨大的能量。这些能量不可能被消灭掉,只可能从一处传到另一处。所有不能传递到球上的能量实际上都被浪费了。球棒的反弹和旋转,都减少了传递到球上的能量,从而降低了球飞离球棒时的速度。内森指出,击球手可以用球棒的中部击球来减小球棒的反弹,但这样做容易吗?

根据耶鲁大学物理系罗伯特·阿代尔(Robert K.Adair)的观点,这基本上是不可能的。他研究过球从投球手的踏板到本垒的飞行过程,快球的飞行速度可以高达100英里/小时,在半秒钟之内就可以飞过击球手的耳边,但是击球手们却试图看清它,这简直是在浪费时间。阿代尔的计算表明,击球手的大脑处理从他的眼睛所接受到的信息,并决定如何去做,这一过程所需的时间很长,以致于击球手根本无法做出动作。“如果不是怕心理上苦恼的话,击球手们完全可以在球飞到距离本垒一半的地方闭上他们的眼睛。或者,如果是在夜间比赛的话,管理人员完全可以在此时关闭灯光,击球手也一样可以击到球”。

但是,大多数球员都是睁着眼睛的,至少是在看到教练双手挠头之后才闭上眼睛。这就导致了棒球运动史上一个存在了很久的谜。一个又一个的击球手由于三击不中而步履沉重的退场,他们声称他们看到球飞行到一半时,突然改变了方向,向上跳过了他们的球棒。亚利桑那大学工业与系统工程教授塔利·巴西尔(Terry Bahill)指出:“这是一个很漂亮的借口,但是即使是最伟大的投手投出的球也不可能违反物理学定律。”

如果在一系列速度较慢的球后面突然有一个出色的快球,那么击球手就会产生球向上跳的幻觉。因为击球手们看的是他们头脑中所预期的球与棒相碰的地方,并且用球棒猛击那里。但是由于速度快的球比速度慢的球所形成的抛物线更平一些,所以当快球进入他们的视线时,会比他们所期望的位置高一些。巴西尔指出:“正因为快球的实际位置上比击球手大脑中的模型所预计的要高,所以他们看到球向上跳了。”

[Nature, 2000年2月22日]