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绕过人墙、半路转弯 怎么在世界杯踢出超帅“香蕉球”？******

　　又到了四年一度的世界杯

　　不知道大家是否还记得

　　2018届世界杯中

　　葡萄牙和西班牙相遇的小组赛

　　C罗在最后时刻力挽狂澜

　　踢出被解说员叹为

　　“翩若惊鸿，宛若蛟龙”的

　　“C型”任意球，扳平比分

　　被踢出的球为什么会迅速升降？

　　又为什么会“拐弯”呢？

　　首先我们来了解一下任意球

　　任意球是啥？

　　任意球是罚球的一种。它是一种在足球（或手球）比赛中发生犯规后重新开始比赛的方法。

　　任意球分两种：直接任意球，踢球队员可将球直接射入犯规队球门得分；间接任意球，踢球队员不得直接射门得分，球在进入球门前必须被其他队员踢或触及。判罚前场任意球后会使用一种泡沫喷剂划定球的摆放位置，以及人墙的站位，发任意球时需要用手触球，然后在裁判哨响后踢球。

　　香蕉球？能吃吗？

　　事实上，C罗踢出的这种任意球在足球比赛中并不少见。

　　在1997年，在巴西对法国的一场足球比赛中，巴西足球运动员Roberto Carlos，在没有通向球门的直接路线的情况下，从35米外开出一个任意球。他的射门使球飞过球员，并在快要出界的时候急转向左，砸入球门。

　　图源：网络 香蕉球图解

　　球的突然拐弯让在场球员，特别是法国守门员根本来不及反应。这个史上最漂亮，最具标志性和最违反物理学定律的任意球，被叫作“香蕉球”。法国物理学家对此研究了数年，终于用“马格努斯效应”解释了这个问题。

　　马格努斯效应

　　图源网络

　　当一个旋转物体的旋转角速度矢量与物体飞行速度矢量不重合时，在与旋转角速度矢量和平动速度矢量组成的平面相垂直的方向上将产生一个横向力。在这个横向力的作用下物体飞行轨迹发生偏转的现象。这是流体力学中的一种现象。

　　图源：陕西师范大学物信院 马格努斯效应示意图

　　旋转物体之所以能在横向产生力的作用，是由于物体旋转可以带动周围流体旋转，使得物体一侧的流体速度增加，另一侧流体速度减小。

　　是不是听得云里雾里？

　　香蕉球轨迹

　　球在气流中运动时，如果其旋转的方向与气流同向，则会在球体的一侧产生低压，而球体的另一侧则会产生高压。运动员的用力方向朝右，所以足球逆时针旋转。拐点处足球左侧产生低压，右侧产生高压，这样就导致足球存在横向的压力差，并形成向左侧的力。

　　图源：NKPhysics

　　根据物理公式，距离越远，速度越慢，球偏离角度也就越大。因此，我们能看到在香蕉球运行的末尾时刻，会发生更剧烈的偏转，给守门员一个巨大的“惊吓”。

　　我也能踢出和C罗一样的球吗？

　　回到文章开头提到的C罗“力挽狂澜”的任意球，这一球不止踢出了上述“香蕉球”的概念，同时也混合了“电梯球”，即指大力踢出的足球，下落很快，像是从电梯上下坠，它实际上是高速飞行的足球受到重力和大雷诺数阻力下的运动轨迹。

　　图源： 中国物理学会期刊网 皮尔洛的“电梯球”

　　葛惟昆教授解释说：“踢出电梯球的一大关键要素，就是球的初始速度要快。”要踢电梯球，球的初始速度应该接近150公里/小时，没错，就是一辆车在高速公路上狂飙的速度。

　　图源：科学世界

　　研究人员在进行场景模拟时发现，要想让100公里/小时以上速度的任意球避开人墙（假定在距离约9米远的位置有5名身高1.8米的对方球员并排）成功射门，球离开地面时与地面的夹角必须控制在15°～17°之间，也就是仅有2°的精度范围（在距离球门25米的位置，踢出转速为每秒8转的侧旋弧线的情况）。

　　如果是足球，以每小时90千米的速度每秒旋转8转，球会在这个距离内弯曲3米以上。

　　图源见水印

　　而踢出弧线的关键在于，落脚点在偏离球心的位置，偏离球心的幅度越大，球的转速越快。有研究人员称，安德烈亚皮尔洛等优秀的任意球球员会使球的旋转轴倾斜角度大于侧旋，让马格努斯力倾斜向下发挥作用，从而踢出“球速快、大幅弯曲的同时又急剧下沉的”球路。

　　资料来源：科学世界、中国物理学会期刊、科技日报、天津科普说、NKPhysics

　　整理：董小娴

专家学者激辩“元宇宙”：是概念还是技术？应拥抱还是远离？******

　　中新网北京12月7日电 (记者 孙自法)近一段时间以来，“元宇宙”议题引发广泛关注与热议。近日在北京举行的2021人工智能合作与治理国际论坛“元宇宙未来治理前瞻”主论坛上，人工智能及相关领域专家学者线上线下“云聚”清华大学，聚焦元宇宙是概念还是技术、应拥抱还是远离、元宇宙(虚拟世界)和本宇宙(现实世界)如何关联等热点话题，以圆桌论坛形式展开学术激辩和争鸣。

　　元宇宙或把人类带进一个超历史空间

　　中国社科院哲学所科技哲学研究室主任、科学技术和社会研究中心主任段伟文研究员认为，人类目前为自己构建的技术世界建立在赛博物理空间(CPS)之上，不论是否称为元宇宙，下一步如果继续以信息和数据作为构建世界的关键路径，将会是整合多种新技术而产生的新型虚实相融的互联网应用和社会形态。

　　亟待深入思考的是，元宇宙的构想与构建具有超越性，可能会把人类带进一个超历史空间。这个空间不仅仅涉及现实、虚拟及扩展现实等感知体验世界，更是一个超越现实与虚拟体验，涉及符号/象征、想象等观念和意义创造的世界。

　　他说，未来，对元宇宙的监管和治理可能面临的不是单一维度的技术体系——唯一的大写的元宇宙帝国，而是一个多维整合的技术体系——多样化的元宇宙共和国或多种微世界的联合体。对元宇宙的治理应有前瞻性的考量。

　　首先，涉及符号/象征和想象层面时，要赋予其充分的自由创造空间，不应急于出台一套标准化的制度体系，而应强调在自我意识基础上的自主管理和自我控制。

　　其次，应该看到，不论元宇宙以何种技术路径实现，都发生于地球、社会和人自身之上，故促进人的可持续性、社会的可持续性(如团结与沟通)、自然的可持续性应成为元宇宙治理的基本价值诉求。

　　其三，要对元宇宙可能导致的颠覆性社会价值伦理冲击展开深入研究。人一直生活在其用技术构建的世界里，元宇宙可能是技术世界的未来版本。不论元宇宙是否成真，在当前的技术路径下，最为突出的问题是数据正在替代信息成为新的技术世界的基础设施——数据就是人的行为，而元宇宙的构建似乎不能不基于对数据无时不刻无处不在的监测。这亟待我们从自然、社会和个人的维度对此技术路径展开反思和讨论，以形成包括元宇宙在内的深度科技化未来的新的社会契约。

　　元宇宙虚实相融未来面临诸多风险

　　在清华大学新闻学院新媒体研究中心执行主任沈阳看来，元宇宙是虚实相融的新世界，元宇宙实现了对时空的拓展，其未来面临着诸多风险，如虚拟人的归属问题、虚拟人的责任困境、人机交互下个人认知异化和行为异化等。

　　当前，元宇宙整体发展处于初级阶段，其技术应用还处于低级层次。对于元宇宙的治理，可以采取边调研边发展边治理，确保不出现重大风险，又能积极推进元宇宙产业发展。近期可在现有的制度、法律、政策框架内来讨论，将当下的治理抓手落实在个人权力和利益关系层次。

　　沈阳表示，未来元宇宙治理需建立在充分调研的基础上，经过多元主体的社会大讨论，实现发展与治理的平衡，避免一刀切式的治理框架。要在发展过程中发现问题、分析问题、解决问题，实现精准式的动态治理。

　　联合国开发计划署助理驻华代表张薇指出，随着元宇宙概念被广泛关注，迫切需要从各个角度全面审视元宇宙可能引发的未来治理问题，包括政治经济、国际关系与全球治理、伦理、立法、监管等，从而建构一个公正、开放、负责任、向善、可持续的虚拟世界。她强调，全球尚有37%的人口没有接入或使用互联网，相较于元宇宙的治理问题，数字化的加速和颠覆性技术带来的更迫切、更现实的挑战依然是数字鸿沟。

　　应该善用虚拟/增强现实远离元宇宙

　　“元宇宙相关的若干概念目前在科学上十分不清晰并有误导性。”联合国教科文组织人工智能伦理特设专家组成员、中国国家新一代人工智能治理专委会委员、中国科学院自动化研究所曾毅研究员将自己的主要观点概括为：善用虚拟/增强现实，远离元宇宙。

　　曾毅赞同虚拟现实和增强现实扎根现实，对现实通过虚拟和增强进行扩展和辅助人类对现实的认知，因此在善用的理念下适度使用是合适的。他认为，元宇宙在字面上表示有“宇宙的宇宙”“超越宇宙”之意，如果认为需要去塑造元宇宙，就应当与现实世界高度关联并不能完全脱离现实世界，一旦失去了这种关联，元宇宙就失去了根基。

　　他还认为，面向人类的“数字孪生”概念也不具备科学合理性。孪生一方面强调相似性，另一方面本质上是完全不同的两个人，无法对应到同一个实体。此外，目前的人工智能并不能克隆人类到数字系统中，人工智能目前也没有真正的理解能力、意识和真正的自主性，因此以数字孪生的愿景建构虚拟智能体模糊和混淆了人与人工智能的界限，而目前的人工智能只是一个看似智能的信息处理的工具，目前技术的发展远无法支持“数字孪生”。

　　曾毅特别强调，当“元宇宙”相关基本概念、愿景和应用仍然看似有重大风险时，尤其不应当将青少年推向这个未知的空间。首先，目前对元宇宙这一概念的刻画还相当不扎实；其次，在通用人工智能还未到来之时，互联网、人工智能所存在的所有风险就足以使人类社会受到巨大冲击，由于“元宇宙”基于现代网络与人工智能技术发展，其风险将会在此上基础上叠加；最后，从文化背景看，虚拟和现实世界，都是历史产物。重塑虚拟社会，历史不可磨灭。在虚拟平台进行共治，文化互鉴和互信是重要的“基础设施”。

　　“从技术角度来看，当我们许诺给全球公众和政治系统概念的时候，在提出经经得起科学推敲的基础理念前提下，要考虑技术可行性和社会应用合理性。完全脱离真实世界重塑的新概念会将人类带向真正的生存风险。”曾毅说。

　　元宇宙应以人为本强化现实世界

　　微软(中国)首席技术官(CTO)韦青称，每个人对元宇宙有不同的理解。元宇宙应该以人为本，应该用来强化现实世界，而非替代物理世界，不能让人们沉迷于虚拟世界。越来越多的人发现，虚拟空间与真实空间都需要治理，都需要有秩序。但什么是好的治理，目前仍没有明确的答案，需要人类社会一起达成共识。在数字社会发展过程中，数字鸿沟是一个很大的挑战。“我们的技术向前迈进的同时，不能落下一部分人。面对新技术，我们需要有足够的信心认为技术能够为人类的美好生活做出贡献”。

　　《元宇宙通证》作者之一余晨认为，创造的虚拟世界都可以被视为元宇宙，虚拟并不可怕。纵观人类历史，就是一个由实入虚的过程。元宇宙及现代社会很多问题的根源在于很多人混淆了符号和其所指的对象、混淆了拟像与真实。虚拟空间需要秩序，也需要治理。对于新技术可能的威胁，不能与之前的技术进行简单的归纳和类比，毕竟人工智能技术可能不需要拥有意识就足以毁灭人类，人们往往低估了新技术的次生危害。原则上技术是中立的，但技术是人性的“放大器”，对新技术的治理应该是动态的过程。“元宇宙给我们带来创造价值可能性的空间，我们需要将恶的部分排除，将善的部分留下”。

　　英伟达中国区Omniverse负责人何展说，元宇宙是一个概念，而非一项技术。由于近年来许多数字技术的出现、落地和爆发，元宇宙这一概念被广泛讨论。确切来讲，元宇宙是包括人工智能、机器视觉、物理仿真模拟、高性能计算等许多技术的融合，进而形成虚实交融的新业态。元宇宙之“元”，代表客观存在的世界与人的主观意识、意愿和谐共处，需要服务于真实世界。比如开发点餐机器人，帮助人们针对喜好推荐合适的食物，过去几十年，大多数人已经率先体验了虚拟世界带来的红利。但有趣的是，如果能够区分现实世界和元宇宙之间的不同，人们往往会选择从锻炼自身做起优化自己的现实生活，实现虚实之间的平衡。

　　“我们在元宇宙中的身份，不仅只是代表一个人的虚拟身份，而是一个集合。”Bilibili up主籽岷认为，当前，许多人可能不清楚正在使用的就是元宇宙，或者根本不了解这一概念。他认为，对元宇宙概念的理解，主要是基于虚拟与现实技术的讨论。从虚拟世界和现实世界的关系来看，虚拟世界目前是一个雏形，而现实世界是已成型的，开发虚拟世界旨在用其帮助现实世界。例如，在虚拟世界中进行模拟培训和学习(如消防演习)，是对现实世界发展进步的促进，并且希望多方可以合作，使用元宇宙来帮助需要帮助的人，实现他们的理想。特别是B站上的青少年群体，对他们的人生发展，职业规划起积极意义。还有那些贫困地区的人口，也应该降低门槛，积极把他们纳入到元宇宙中来。因此，未来元宇宙和现实世界将会是互相依存和促进的关系。

　　人工智能和区块链艺术家宋婷认为，元宇宙不是物理宇宙的替代品，数字艺术也不是物理艺术的替代品，基于数字孪生的新文化在元宇宙中大有可为。她希望产业界能够继续开发可编程的、具有拓展性的艺术空间，从而使元宇宙能够赋能人的创造力，而不是减少创造力。元宇宙使得艺术家可以与全世界的同行们交流，不受地理的限制。而由于区块链技术让每一笔交易都可见，所以信用在元宇宙非常重要。

　　2021人工智能合作与治理国际论坛由清华大学主办、清华大学人工智能国际治理研究院承办，国际支持机构为联合国开发计划署，“元宇宙未来治理前瞻”是三场主论坛之一。参加该论坛专家学者表示，赛博空间已经与现实世界的既有秩序、组织和结构形成了张力、也对现实世界的治理提供了全新维度的挑战。这些张力和挑战已经引起了人性挑战、社会撕裂、政治动荡、金融风险等一系列问题，并仍在酝酿新的隐患。因此有必要重新审视目前分散但有联系的各个虚拟空间对现实世界的冲击。虚拟空间中缺乏制度共识和构建、虚拟空间和现实世界制度的冲突，已经成为下一代互联网迫切需要解决的议题。(完)

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）