五南官網-棒球物理大聯盟：王建民也要會的物理學

理工-理科類-物理
棒球物理大聯盟：王建民也要會的物理學

作　　者：李中傑
出版社別：五南
書　　系：閱讀科普
出版日期：2016/10/01(2版1刷)
ＩＳＢＮ：978-957-11-8793-8
書　　號：5A94
頁　　數：384
開　　數：25K
定　　價：400元
優惠價格：360元

中華民國棒球協會選訓委員召集人
楊清瓏
國立東華大學華文文學系教授
許又方

　　前耶魯大學校長，後轉任大聯盟執行長，亦是波士頓紅襪迷的的巴特‧吉雅瑪堤（Bart Giamatti）曾如此描述：「芬威球場上沒有廉價的全壘打，但所有全壘打所隱含的物理定律都與其所劃出的弧線同等高雅。」極富詩意的體認，誰說物理學會是抽象的學科？舉凡是高飛球的弧線、投手的球路軌跡、二縫線球、四縫線球、或是球棒甜蜜點的位置等等，無一不可用物理學原理來給予解釋。
　　棒球場就如同一個展示物理定律的奇幻舞台！只是大半的棒球迷忘了如何去欣賞這舞台上的展演。或許是過往學校課堂黑板上的物理公式太過冰冷，而無法吸引一般人的目光？沒關係，就讓這本書以抽絲剝繭的方式替所有的棒球迷上一堂你所會感興趣的物理課，並在棒球點滴之間揭開隱藏於棒球現象背後的科學原理。相信這本書會讓你激發出另一種觀看棒球的角度，甚至於對物理學也能多出一分好感，進而去追尋事物背後的基本道理？

李中傑
現職：真理大學通識教育中心

用熱情澆灌的棒球科學

　　二○○九年十月八日，洋基與雙城展開季後分區賽，爭取進軍美聯冠軍戰的資格。當天比賽第五局下半，「酷斯拉」松井秀喜上場打擊，面對雙城菜鳥投手鄧恩一顆內角球，松井順勢一揮，看似一個平凡的高飛球向右外野急馳而去。萬萬沒想到，三秒鐘後，這顆球竟飛越了314英呎的大牆，是一支兩分全壘打，也徹底擊沉了明尼蘇達來犯者的士氣。
　　松井擊出的那顆球，看來並未確實打中「甜蜜點」（sweet spot），球在第一時間被擊出的飛行仰角也不盡理想，在一般情況下，最有可能的結果頂多是在全壘打牆前警戒區就會遭到接殺。但根據當天現場主播的說法，松井擊出球的當下，球場上空的風速竟高達每小時七、八十公里，風向正朝著中右外野吹去。換句話說，松井的全壘打，其實是靠風力之助，球場上的「空氣／物理」條件促成了這一切。
　　一般人都知道順風有助於物體的飛行，相反的，逆風則形成阻礙。但這些「助力」與「阻力」施加於一顆棒球上的作用究竟有多大？如何計算？卻是多數人很想知道、卻往往不明就裡之事。如果再深入一點想，影響棒球飛行距離的，難道只有我們經常在電視轉播中所聽到的打者power而已嗎？大氣條件中的溫度、濕度、球與球棒的彈性係數、投手的球速、球種，以及打者揮棒的速度與角度，難道不也是影響擊球遠近的關鍵因素？然而，它們是透過什麼樣的原理在影響球的飛行呢？
　　時間稍微後退至二○○六年美聯分區季後賽第二戰，高齡四十二歲的老虎隊左投肯尼‧羅傑斯（Kenneth Rogers）威風八面，令洋基打者一籌莫展，慘遭完封。賽後媒體披露，羅傑斯帽簷沾有不明黃色污漬，疑是使用松膠油。這件事當然無從證明，但球迷必然好奇的是，為何使用松膠油可以幫助投球威力大增？這與在球上抹口水（即一般通稱的「口水球」spit ball，1920年後已遭大聯盟禁用），能令球的變化幅度變大、增加打者擊球困難度的技倆是否如出一轍？
　　此外，球迷們一定更想知道，王建民那一手被喻為渾如鉛塊、進壘時會突然下竄超過一英呎的「性感」（sexy，前洋基隊友Johnny Damon的形容）下沉球，究竟是怎麼投出來的？為什麼「四縫線」直球會比「二縫線」直球的速度要略快一些？我們常在電視轉播的慢動作中看到的快速直球似乎到了本壘前會忽然往上竄，這是真的嗎？還是視覺上的錯覺？
　　前述的這些問題，不管是「看門道」或「看熱鬧」的棒球迷，一定都會想知道。但這牽涉複雜的物理原理，卻又是多數與我一般的普通球迷只能望之興嘆的難題。為了弄清楚那些縈繞我心已久的棒球科學問題，我一直在尋找相關書籍以求解惑，但很可惜的是，市面上很難找到一本關於棒球科學的中文專論。
　　所幸，理論物理學家，同時也是超級棒球迷的李中傑教授顯然聽到了多數球迷的心聲，遂運用所學，將棒球裡涉及的物理問題一一作了詳細的理論分析，並且附上實驗數據與實際事例，讓喜愛棒球者得以藉由他易於親近的文字進入這項被喻為最難運動的科學世界裡，一窺其然與所以然。這本厚達三百多頁、共十個章節的《棒球場上的物理學》精彩至極，既是專業的物理學論述，亦可以是普及化的科普撰著──只要讀者有心想弄懂它。
　　李教授雖與我素昧平生，但基於對棒球相同的熱愛，使我們兩位領域完全不同的學院中人有了交集。他囑託我為這本書寫序（實在萬不敢當），我既感興奮，又覺惶恐，深怕自己有限的科學知識不足以推薦這本好書百分之一的精華，因此格外認真地將初稿研讀了一遍。閱讀過程中，對李教授學識讚嘆之餘，我充分領會到他對棒球所灌注的熱情與執著，完全不下於其物理專業。人類世界之所以有這麼多美好與新奇的事物不斷被創發，不正是這樣豐沛的情感在背後驅使嗎？

許又方　謹誌於禿筆樓

真的有曲球這回事嗎？相信今天已沒有人會去懷疑曲球的存在。但五十年或是一百年前呢？是否有曲球這檔事可就不再是那麼肯定了。甚至在1941年的《紐約客》雜誌上還出現一篇老球探寫的文章，聲稱世間根本沒有所謂的曲球，球場上的每一個人都知道！至於為什麼會有這曲球的傳聞，僅是棒球人士喜歡暗藏玄機。如此不是讓球賽更有趣嗎？可想而知，這篇文章在刊出後引起不小的騷動，正反意見又吵成一堆。怎麼會這樣呢？或許科學上的實驗檢視可解決此紛爭。於是《生活》雜誌便邀請了攝影師Gjon Mili利用當時正紅的快速閃光照像術 (high-speed stroboscopic lighting technique) 對當時大聯盟的兩位投手–費城菲立隊的Cy Blanton與紐約巨人隊的Carl Hubbell做了一次實地的拍攝調查，並刊登在《生活》雜誌上。希望能以較為科學的方式，來裁定此有無曲球之爭議。畢竟眼見為憑，凍結時間演進的照片影像想當然爾是可以給我們較為仔細的端詳。(Fig.1-2)左邊的照片是Carl Hubbell所宣稱的曲球(curve ball)，右邊則是他的螺旋球(screwball)。你覺得呢？
老實說，我花了不少的時間在這兩張照片上，去揣測棒球飛行的曲度。但怎麼看就像是兩顆直線加速的筆直速球。怎麼會這樣呢？事實上，當年《生活》雜誌上的結論也是如此：雖然我們每一個人都可輕易地讓乒乓球或網球偏離常軌的飛行，但棒球太重了！曲球是不存在的–Blanton投出的最佳曲球實際上是顆明顯下掉的直球；至於Hubbell，即便他投出他所有的看家本領，但終究僅是兩條直線。
然而，物理學家對這樣的結果並不買單，且很快地在隔年的美國物理期刊上刊載一篇由物理學家Frank L.Verwiebe所寫的短文。文章的作者用一個非常簡單明瞭的實驗推翻掉生活雜誌上的結論。為追蹤棒球的飛行軌跡，作者在投手與本壘當中等距架設起數個垂直木框(Fig.1-3)，每個木框內都編上長寬間隙一吋的棉線纖維，如此使棒球飛過木框後可在上面留下行經時的確實位置，誤差一吋。然後比對棒球行經不同木框時所留下的位置，我們便可畫出投手球路的飛行軌跡。
垂直地面的方向必定受到重力的影響，因此棒球在垂直方向上不可能是直線的掉落(見下章的說明)。又由於文章的目的僅是要證明曲球確實存在，所以作者僅須簡單地測量投手出手後棒球的橫向位移即可(即由投手板指向一三壘的方向)。假設棒球飛行時沒有橫向力作用其上，如此棒球在此方向上便會是直線前進。又根據幾何學，我們都知道兩點決定一直線，所以此直線可藉由球投出後，球所經過的前兩個木框上之位置來決定。然後再去比對每個木框所給出的實際橫向位移，若沒有偏差，則曲球便真的不存在！然而作者實際測量的結果發現，投手投出的每一顆球都有將近5到15公分的差異，當然這差異會隨不同投手或不同球路而有所不同，但這已足夠讓我們去證明曲球確實存在！同時，文章也指出這大半的橫向位移會發生在球進本壘板前的霎那間。這對打擊者來說可真是一個難以應付的事實，但物理原理可告訴我們事實的真相便是如此！
相信當今的球迷都已不再像一甲子前的人們，去爭辯曲球的存在與否，曲球的的確確是存在的！而我們真的想知道的是，在真實棒球賽中投手投出的曲球幅度到底可以有多大？同時又是什麼樣的物理原理可以解釋這曲球的出現？老實說，這看似簡單的問題，卻沒有一個簡單的答案。就如同Robert K. Adair在他著名的《棒球物理學》一書中所說的「當我們看見物理學家如此成功地對深奧自然界分析–例如基本粒子的性質，或界定我們所處宇宙間的基本作用力，甚至是宇宙創生後幾分鐘內的性質等等。我們一定會感到奇怪，為什麼棒球與物理學之間的精確關係卻幾乎是在我們的掌握之外。」
即便如此，本書還是要把棒球場上的各個現象，盡可能地以物理學的定律去解釋清楚。也藉由國人普遍喜愛的棒球運動，來提供學習物理的動機，特別是物理學中最基礎的古典力學體系。同時也為顧及過去不曾接觸過物理學的讀者，我們特地在下一章的「力學初探」中介紹運動學的基礎知識，好讓所有的讀者均能循序地由簡開始。然後在後面的章節中，讀者將可發現在逐步增加問題複雜性的同時，我們也將會越來越貼近真實棒球比賽的場景。希望在這樣的安排中，可燃起更多人對科學學習的興趣。

法律/政治

財經/商管/觀光

文/史/哲/期刊

理工/醫護

教育/心理/傳播

小五南/中等教育