显微镜下的足球

在这个美丽的游戏背后隐藏着什么科学?
2018年6月5日

本周我们来看看足球的科学,从物理学到心理学。在新闻中,社交可以避免痴呆症吗?在冥王星表面发现了什么新特征?

在这一集里

老鼠实验

朋友帮助对抗痴呆症
我是俄亥俄州立大学的Liz Kirby

变老的现实之一是,事情会变慢一点,我们的记忆也一样。但也许有一种方法可以避免与年龄相关的认知衰退,那就是与你的朋友保持密切联系。克里斯·史密斯采访了俄亥俄州立大学的莉兹·柯比博士。

莉兹:我们知道,随着年龄的增长,我们的记忆力和认知能力会下降,这是很正常的事情。但有很多因素可以帮助防止或至少减缓它。我们知道,锻炼甚至饮食限制都可以帮助减缓记忆功能的衰退。有很多证据表明,有很多朋友,很多社会联系,也可以减缓这种衰退。但对于人类来说,很难判断是拥有更多的朋友可以防止记忆力下降,还是记忆力下降的人倾向于远离朋友。我们不知道哪个导致了什么。所以我开始在动物身上确定这一点,我们可以做一些事情,比如控制动物有多少社会联系。

克里斯-你在看哪些动物?

Liz -我们用的是正常的成年老鼠。

但是老鼠通常不会去养老院或者去教堂唱诗班或者加入管弦乐队之类的。那么,如何做实验才能从老鼠身上得到有意义的东西呢?

Liz:有了老鼠,我们基本上可以控制它们有多少室友。它们可以和,在我们的实验中,我们把它们成对地放在一起,两只老鼠。这就是我们社会接触的低水平;我们的“老夫妇”。或者它们可以成群生活。在这种情况下,我们把七只老鼠放在笼子里,所以它们有一个更大的社区。在三个月结束时,我们将它们分成小组或大组(每个笼子7只老鼠),测量它们的记忆功能,特别是,我们测量了依赖于一个叫做海马体的大脑区域的记忆。海马体对于形成新记忆非常重要,它是大脑中随着年龄增长而退化最严重的区域,在老年痴呆症中尤为明显。

克里斯:你认为你为老鼠设定的这些记忆任务是人类表现的合理代表吗?

Liz -我们对老鼠和人类的记忆任务的了解表明,它们测试的是大脑中非常相似的部分。对于老鼠,我们使用的特殊任务被称为“新物体放置任务”。老鼠被放在一个有两个物体的舞台上,他们要了解这些物体,探索它们。他们被带出竞技场,一段时间后又被放了进去。还是那两个物体,只是其中一个动了。老鼠更喜欢花时间调查它们认为不同的事物。所以如果他们记得这两个物体,他们应该花很多时间在移动的物体上。但如果他们不记得这些东西,那么他们会花同样的时间和它们在一起。我们发现群居的老鼠对我们记忆任务中移动的物体的记忆比成对的老鼠要好得多。

克里斯-那是从神经解剖学角度出发的吗?换句话说,如果我们现在去观察这些动物的大脑你能看到与这些行为差异一致的变化或差异吗?

利兹:我们在观察这些老鼠的大脑时发现,群养的老鼠的神经炎症症状更少。这是一种炎症,就像你生病时,你的免疫系统发炎一样。你的大脑也显示出这样的迹象。这是随着年龄增长而普遍发生的事情,人们认为这是导致大脑功能不正常的部分原因。当我们观察集体饲养的老鼠的大脑时,与成对饲养的老鼠相比,它们的神经炎症更少。

克里斯-你觉得那是什么?为什么和一大群朋友在一起会让你的大脑少发炎,因此随着年龄的增长,大脑消耗也会减少呢?

莉兹-有很多理论。其中之一就是和其他人打交道有多难,在这个例子中是和其他老鼠打交道。如果你能想象每天与人打交道,需要大量的认知负荷。它会给你的大脑带来巨大的压力。你必须弄清楚他们想要什么,你想要什么,你认为他们认为你想要什么。很多人认为这种认知负荷是一种心理锻炼,它有助于保持大脑健康。

克里斯:如果你和一大群动物在一起,你会不会觉得有点挑战?你可能会想“我最好保持活跃,因为我想去吃饭,别人可能会偷我的午餐。”也可能是因为你跑得更多了。我们知道运动对大脑很有好处。还有很多其他因素可以解释这一点,不是吗?

丽兹:还有其他因素。所以,锻炼是一种可能。我们尽我们所能对老鼠进行了研究,但我们没有看到任何迹象表明它们得到了更多的锻炼。例如,他们没有任何修剪。他们都显得比较肥胖。运动可以减轻它们的体重,就像人类一样。我们寻找其他迹象,比如更活跃,在行为任务中更多地走动,但我们没有看到任何类似的迹象。

克里斯:那么把这个推断到人类身上呢?你认为从你在这里的发现中,对老年人或老年人类应该传达什么信息?

莉兹:随着年龄的增长,考虑你的社会交往当然没有什么坏处。例如,如果你随着年龄的增长而选择住在哪里,所有的人类证据都表明,多接触和保持认知功能之间存在正相关关系。现在我们的研究表明,这确实可能是致病的;实际上,你有更多的接触会积极地保护你的大脑。所以如果你要选择住在哪里,尽量选择一个你能保持联系的居住环境,即使你的行动能力下降或者你不能再开车了。

Chris -所以这是一个退休村,而不是退休隐居地。

莉兹:是的,这是一个很好的说法:退休村或退休社区。

一头牛

06:24 -粮食生产的碳排放

农耕方式对碳足迹的影响有多大?

粮食生产的碳排放
Joseph Poore,牛津大学

全球碳排放和土地使用的最大驱动因素之一是食品生产,牛肉的碳足迹比其他肉类更大,而肉类对地球的危害比蔬菜更大。牛津大学的一项新研究表明,根据供应商和使用方法的不同,产品之间存在差异。乔治娅·米尔斯与约瑟夫·普尔谈到了这对减少我们的碳足迹意味着什么。

约瑟夫:最初的灵感是我想知道我是否可以调和我个人对动物产品的消费与迅速退化的全球环境。我想知道是否有农民在生产对环境影响小的食物,如果有的话,我们能从他们身上学到什么。

乔治亚-所以我们已经知道有些产品比其他产品对环境更糟糕。但是你想更进一步,找出每个范围内发生了什么?

约瑟夫:对,没错。所以我们希望看到低影响生产者和高影响生产者对同一产品的影响范围,不仅仅是温室气体排放,还有土地利用、用水、酸化、富营养化,以及其他重要的环境指标。我们还想为整个食品供应链做这件事。从土地清理到农业,化肥生产,一直到运输和零售。

乔治亚-对。那么你是怎么得到这些数据的呢?

约瑟夫:我们使用了720项已发表研究的数据,这些研究访问了世界各国食品供应链中的农民和其他公司。我们将这些数据汇集在一起,并整合了4万个农场和1600个加工商、包装商和零售商的数据。

Georgia:当你选择这些数据时,你发现了什么?最大的惊喜是什么?

约瑟夫:我的意思是,首先真正引人注目的是产品内部和产品之间对环境影响的差异。因此,对于主食,比如大米,一个高影响农场每份产生的温室气体排放量是一个低影响农场的六倍。一品脱啤酒会产生三倍多的排放量,占用四倍多的土地。这两种产品在商店里看起来一样,但实际上对地球的影响却截然不同。其中真正引人注目的产品是牛肉。所以高影响牛肉需要750平方米的土地,而低影响牛肉只需要15平方米的土地。这是百分之四千九百的差别。然后还有产品之间的差异,例如,比较高影响的牛肉和低影响的豌豆在温室气体排放上的差异是250%在土地使用上的差异是11000%。所以,是的,这些是非常巨大的差异。

乔治亚-你也看到了像茶、咖啡、巧克力和所有我喜欢的恶习。我爱的这些东西对这个世界造成了多大的破坏?

约瑟夫:我认为生活中拥有美好的事物是很重要的。我认为有可能减少我们所消费的东西的影响,或者避免消费某种产品。是啊,我觉得我们应该接受。在一块标准的巧克力中,大约50克,最低冲击力的巧克力条可以有效地产生零温室气体排放,而高冲击力的巧克力条会产生大约6.7公斤的二氧化碳当量。咖啡也是一样,一杯咖啡的温室气体排放量从80克到1.3千克不等。

Georgia:你提到你这样做的灵感是你担心自己的消费。你想知道更多。那么你希望这篇论文能带来怎样的改变呢?

约瑟夫:所以我们在最后提出了一种综合解决方案,我们着眼于如何将消费者与生产者联系起来,并在整个食品系统中建立一个问责链。对于生产商来说,这将是关于监测他们自己对环境的影响,并采取措施减轻和减少这些影响。我们还建议提供激励措施,并转移一些农业补贴来做到这一点。然后是与供应商沟通信息,这可以鼓励更可持续的采购,然后与消费者沟通,使消费者能够在高影响产品和低影响产品之间做出选择,以及高影响生产商和低影响生产商。所以像这样连接系统,可能通过一个催化剂,比如产品标签,可以看到真正的变化。

大白鲨

误解:为什么鲨鱼会攻击游泳者?
亚当·墨菲

人们普遍认为,鲨鱼攻击游泳者是因为它们把游泳者误认为是海豹。这是真的吗?亚当·墨菲一直在研究这个尖锐的问题……

亚当-大白鲨看起来绝对可怕。《大白鲨》就足以证明这一点。它们身长可达6米,体重近2000公斤,能以每小时35英里的速度游泳。它们是顶级掠食者。没有什么能接近他们。

有一种观点认为,鲨鱼无缘无故地攻击冲浪者和其他游泳者,因为在鲨鱼看来,冲浪者和其他游泳者就像海豹,而海豹就像午餐。但这可能不是真的,原因可能对你来说是一种安慰,也可能不是。有没有一种让人安心的被鲨鱼咬伤的方法?鲨鱼不认为我们是海豹。鲨鱼接近海豹和其他人类大小的猎物的方式与接近我们的方式完全不同。虽然鲨鱼偶尔会因为看不太清楚而认错人,但在开阔水域,当鲨鱼猎杀海豹时,它会向水面发射鱼雷,这一举动被称为突破。鲨鱼火箭在海豹有时间思考“嘿,那个以极快的速度向我冲来的东西是什么?”

与此同时,相比之下,鲨鱼通常平静而安静地接近我们。然后,是的,它们会咬一口,但不是为了吃。这通常是因为他们只是好奇后院的东西是什么,他们没有手去戳东西。婴儿也会这样做。需要理解某物是什么?你是婴儿吗?把它放进嘴里。所以鲨鱼就像婴儿一样;巨大的,锯齿状牙齿填充的婴儿。这不是很好吗? And even if they were going to attack humans for food, we're really not worth the effort. Compared to blubber rich seals and sea lions we’re very boney things.

2016年发表的研究表明,冲浪者和冲浪板上的大多数咬伤都不足以杀死海豹或使其丧失行动能力。鲨鱼很擅长这样做。这一观点得到了加州大学戴维斯分校野生鱼类和保护生物学学院的彼得·克里姆利的支持,并得到了加拿大温哥华珊瑚礁探索中心鲨鱼研究中心前主任r·艾丹·马丁的支持,马丁于2007年去世。

有一种理论认为,鲨鱼会先咬一口,然后游开,等待猎物失血而死。嗯,它们倾向于用它来捕食大型猎物。大象很大,而我们没有那么大。

所以除非它们走投无路,否则它们不会认为我们是海豹,它们更想调查而不是伤害我们。遗憾的是,这种感情没有得到回报。2013年,人类每年捕杀1亿条鲨鱼,大约每分钟捕杀200条。这意味着大白鲨现在被列为易危物种,而大白鲨可能需要长达30年的时间才能繁殖,这使得它们很难取代它们的种群。也许我们是时候开始照顾他们了不要再那么害怕他们了。我们应该在决定他们的命运之前这么做。

黑加仑子

用黑加仑子做染发剂
理查德·布莱克本,利兹大学

一项新研究将一种来自饮料行业的废料变成了一种染发的方法。为了了解黑加仑的力量,克里斯·史密斯采访了利兹大学的理查德·布莱克本博士。

理查德:我们进入染发剂领域,是因为我的整个职业生涯都在色彩化学领域工作,一开始是为纺织品染色,后来最终进入了可持续发展领域。我们担心一些研究表明现有的染发剂与过敏反应和其他毒理学效应有关。所以我们真的只是想提供另一种选择。我们开始真正应用那些可持续发展的原则,绿色化学,不管你怎么称呼它,试图找到我们认为更安全的替代品。为了做到这一点,我们求助于大自然。

克里斯:那么你想要什么样的染料呢?

理查德:我们希望染发剂能被头发吸引。我们想让它首先和头发结合在一起,这样你就能得到一个强烈的颜色。我们也希望它保持在那里。我们不想让它被洗掉。我们不希望它在光线下褪色,显然我们希望它是安全的。我们希望它易于使用,并且不会对用户产生任何负面影响,也不会对后续处理产生负面影响。

克里斯-现在,任何曾经用意大利菜和白衬衫做过实验的人,或者有过孩子去打板球回家后穿着白衣服的人,无论你爱还是钱都洗不干净。我的意思是,很明显,大自然充满了各种令人兴奋的颜色,它们与我们不想被着色的东西有着非常密切的关系。那么,为什么要找到天然染料,这种不会对环境造成危害,而且能达到你想要的效果的东西,会是个问题呢?

理查德:我们不应该假设自然等于安全。大自然花了数百万年的时间来进化方法,以防止它被吃掉,以及有毒之类的东西。事实上,如果你看看植物界,实际上你可以吃的东西并没有那么多。首先也是最重要的是,我们必须知道,如果我们使用的是天然原料,那么它必须是安全的。但就染发能力而言,我们必须研究自然界中特定类型的化学物质。

克里斯:你在这里探索了什么化学物质?

我给你举个很好的例子。甜菜根,正如你所熟悉的,是一种非常强烈的红色。把它放在头上,它什么也不做。可以直接洗掉。而我们从黑加仑皮中提取的这些色素,它们有一种特定的化学物质,可以让它们与蛋白质紧密结合,而头发本质上就是一种蛋白质。所以我们就想"好吧,让我们看看会发生什么"我们从皮肤中提取了某些化合物,然后开发了这种应用,基本上是制造一种配方。

克里斯-这难道不意味着你最后会变成紫色头发吗?这是不是有点像20世纪初福特T型车的发型?你喜欢什么颜色都行只要是黑醋栗色就行。

理查德:嗯,不像亨利·福特,我们没有那么有限。这些存在于水果和花朵中的色素的伟大之处在于,它们被称为花青素。有趣的是,“花青素”来自希腊语“anthos”,意思是花,“cyan”意思是蓝色,这真的很有趣,因为大多数水果中的花青素肯定不会产生蓝色。甚至蓝莓也不是蓝色的。你知道,当你碾碎它的时候,它是紫色的。但是这些花青素实际上对pH值很敏感。所以在植物中,它们往往更红,更紫,这是在非常酸性的条件下。一旦你开始改变pH值,颜色就会改变。当它们变得更中性时,它们就会变成蓝色。

克里斯-你知道你不能说服我,理查德,因为你要么是紫色头发,要么是蓝色头发。

理查德:嗯,有趣的是,如果我们要把这些颜色涂到头发上,我们希望能够生产出一系列不同的颜色。而自然界最难得到的东西是蓝色。如果我们能得到一个蓝色,那就意味着我们可以把它和红色结合起来,我们可以把它和黄色结合起来。所以我们可以用这个系统得到棕色。

Chris:所以这确实有潜在的实际应用。

理查德:当然。

克里斯:你可以用这个染头发却洗不掉?你不会一进浴室头发就变回原来的颜色吧?

理查德:它属于“半永久性”的类别,可以洗12次左右。

克里斯:从某种意义上说,我不需要去种植大片的黑加仑来做染发剂,这是否更具有可持续性?

理查德:嗯,在英国的好处是我们种植了大量的黑加仑,其中90%以上的黑加仑被用来制作“利贝纳”。所以它们被榨成汁,在这个过程的最后,基本上,被榨出来的皮是通常被扔掉的废物。这就是我们在研究自然并试图找到所有不同的解决方案时,最初是如何得出这个结论的。所以我们把这些皮肤提取出来,把色素提取出来,如果你喜欢的话,这是一种科学,就是我们如何把色素提取出来,然后把它变成染发剂。

冥王星照片

冥王星上的沙丘
与普利茅斯大学的马特·特尔弗合作

冥王星位于太阳系的边缘。它通常被认为只不过是一个寒冷、贫瘠、无聊的岩石和冰球,甚至不能再称自己为行星。但在2015年,新视野号探测器飞过冥王星,拍摄了一系列令人惊叹的照片,引发了人们的重新思考。其中一些照片拍摄的是“斯普特尼克平原”,这是一个超过1000公里长的冰原。研究小组分析了这些图像,然后在冥王星上发现了一些离地球很近的东西。亚当·墨菲采访了普利茅斯大学的首席作者马特·特尔弗博士,以了解他发现了什么……

马特-我着迷的一件事是在斯普特尼克平原冰冷平原的表面上有一些规则的山脊,在全世界看来都像沙丘。

亚当-就像这里的沙丘一样?

马特:没错。这是一件很疯狂的事情,因为我们看着它,觉得这是一个在很多方面都非常不同的世界。我们看到的是零下230摄氏度的景观,但我们有这些特征,不仅是沙丘看起来很熟悉,还有山脉,冰川我们有很多东西在这个陌生的环境中看起来很熟悉。

亚当:这些沙丘是由什么构成的呢?因为它们不像沙子那样是由二氧化硅构成的,对吧?

马特:绝对不是。沙丘主要是由甲烷构成的。所以它们所在的冰帽是氮、一氧化碳和甲烷冰的混合物。但沙丘本身似乎特别富含甲烷冰

亚当:那就是说它们是用你的炊具里的东西做的,基本上是天然气?

马特:基本上是的,就是这样。

亚当:它们是怎么形成的?它们最初是如何到达那里的?

马特-这才是更大的谜团。一旦我们确定了它们看起来确实像沙丘的事实,我们就必须解释为什么会这样,因为我们的问题是冥王星的大气层很薄,大约是地球大气层的十万分之一。然后问题就变成了如何有足够的风来动员甲烷冰颗粒形成沙丘。通过数值模拟和观测工作的结合,我们意识到,一旦这些颗粒开始在空气中移动,我们就可以让它们继续移动。但问题是,我们一开始是如何让它们运转起来的?我们意识到这是由不同的过程造成的。这与这些混合冰的升华有关。

亚当:就像当太阳照射时,它会把固体氮的氮直接变成气体?

马特:当然可以。这是正确的。因为氮冰会首先升华,当它在大气中变成水蒸气时,它会升华,它会把这些甲烷颗粒带起来。而且可能有足够的太阳来启动一些甲烷。但关键是,因为氮会先移动,它会把这些甲烷颗粒抬起来,然后尽管风相对较弱,速度也相对较低,但它们还是足够多的。我们已经完成了建模工作。一旦它开始运动,就有足够的风让它继续运动。

亚当:你认为冥王星有更多的东西要展示给我们吗?

马特:我认为冥王星还有很多值得我们学习的地方。当然,困难之处在于这个任务在计划上花了10年,在飞行时间上花了9年,所以我们在冥王星的任务上要领先20年。目前还没有其他重返冥王星的计划。所以我们从2015年夏天那次惊人的飞越中得到的,就是我们现在要做的。现在对我们来说最关键的事情之一就是深入研究通过升华使颗粒飘散的过程这似乎是冥王星上正在发生的事情因为这是一件很新的事情,这是一个新的过程,一个新的机制但是我们还没有在太阳系的其他地方以这种方式观察到过。

亚当:我只是想问问,总的来说冥王星是一颗行星吗?你是怎么看的?

马特-这很有趣。这个问题被问得比我想象的还要多。我不是一个喜欢争论的人,我在这里的一般借口是“我喜欢世界这个词”。我不会坐在行星上,或小行星上,或矮行星上。我把它想象成一个世界,因为我认为它概括了我们在那里看到的景观的奇妙多样性。它真的是另一个世界它不只是太空中的一个冰团也不只是太阳系外围的一个雪球。

草地足球

25:29 -像贝克汉姆一样弯曲球的物理原理

这款漂亮游戏背后的物理原理是什么?

像贝克汉姆一样弯曲的物理原理
剑桥大学的休·亨特,剑桥联队的露丝·福克斯

足球运动背后的物理原理是什么?乔治亚·米尔斯与足球运动员露丝·福克斯和工程师休·亨特合作,研究了如何“像贝克汉姆一样弯曲”,并研究了一些不寻常的大理石雕像……

露丝:我想这是一座纪念足球规则最初被写下来的地方的雕像。

乔治亚州——我喜欢第一条规则:1848年,大学足球俱乐部的规则。这个俱乐部将被称为大学足球俱乐部。有点像搏击俱乐部,足球俱乐部的第一条规则就是叫它足球俱乐部。

剑桥人非常热爱足球,所以我们请来了杰出的工程师休·亨特,他将告诉我们物理学是如何融入足球的。

休:嗯,我们都知道,足球是一项伟大的运动,但是球并不是沿直线运动的。我想如果你在国际空间站上,它会。有空气动力学,有旋转,有弹跳,有各种各样的东西,所以空中的球真的很有趣。

乔治亚州——现在我在想一场太空橄榄球赛。但你要告诉我一些物理原理露丝会很热心地帮我们做一些演示,给我们展示一些技巧因为你和我,休,不太擅长真正的足球部分。

露丝立刻让我们所有人都感到羞愧。

休——如果我能踢一次球,我就很幸运了。

Georgia: Hugh,你提到物理和足球是相关的,那么这两者是如何联系在一起的呢?

休-我首先想到的是旋转。我们知道的第一件事是,如果你有一个球,你弹它,如果球有一些旋转它会朝不同的方向移动,所以如果你在玩游戏,你必须读旋转。如果你看到球在旋转,你必须知道它不会直接向你飞来,它会做一些不同的事情。

如果你在玩这个游戏,你可以加入旋转,让它弹向不同的方向,但它在空气中运动,就像网球或板球一样,你有一个旋转的球,在空气中运动,弯曲,就像我们都听说过的贝克汉姆。你可以让球左右弯曲,你可以让球上下弯曲。

乔治亚:露丝,这是你在比赛中会做的事吗?

露丝:对,当然。你可以使用各种不同的传球:旋转是我特别常用的一种。我经常在另一侧的边路换防,踢球,踢任意球。我总是喜欢任意球。你完全可以让守门员完全走错路,所以是的。

乔治亚:那你能给我演示一下吗?你现在能像贝克汉姆一样为我们弯曲吗?好了,我们倒车了,开始吧。

漂亮的旋转,休把球踢回去了。这是一个漂亮的演示。球在空中绝对是弯曲的。休,这是怎么回事?

休——嗯,这很有趣。我注意到我们在玩的时候草地上有露水,球越湿越重,表现就越不一样。当球是湿的时候会更难,对吗?

露丝-是的。我觉得不加气的时候很好。

乔治亚-那是我的错。很抱歉。我带了一个瘪了一半的球。

休:这也很有趣,因为我们认为球越软越容易,因为我们不喜欢受伤。但是专业人士喜欢用非常硬的球,因为当你踢球的时候,球会被压扁,变形很多,而且很难控制一个非圆形的球。

Georgia -当它旋转的时候,在我看来,当它在空中运动的时候,不管它做什么,它都应该走一条直线,因为没有角。你知道,就像鸟会用翅膀来引导自己,它只是一个球。那么它在空中旋转的物理原理是怎样的呢?

休:如果你想象一下,现在,球是静止的,而空气是运动的,这就像一个风洞实验。所以你把球放在一个特定的地方,旋转它,空气会做什么它会被拖过球的顶部。在球周围移动空气,你需要力来做这个。牛顿第三运动定律每个作用力都有一个大小相等方向相反的反作用力,如果有一个力需要绕球运动那么就会有一个大小相等方向相反的力作用在球上。所以旋转球会给你一个侧向的力。你可以朝一个方向旋转,得到一个向左的力。另一种方式是向右,然后向上,然后向下。我可以用这个轻量级的球来演示。

乔治亚-你不会在一个正常的足球场上看到这个。这是一个漂亮的,很轻的,有弹性的红球。

休——我可以在这个球上打几个下旋球,然后……

乔治亚-所以一巴掌把球从空中拍下来。

休-而且它越过了露丝的头顶。

乔治亚-是的。它向前走,然后停在半空中。

休——如果你想从地面的一边传到另一边,你想让球尽可能快地到达那里,但你又不想让它出球,所以你想把球往下传,这样你就可以上旋了。

乔治亚-所以是球周围的空气被球旋转的运动拖着,然后对球施加了一个力,改变了它的方向?

休-没错。这被称为马格努斯效应。

乔治亚-马格努斯效应会影响到足球场外的事情吗?

休——哦,当然了。有一个著名的例子是在1943年,当Dambusters用弹跳炸弹突袭德国时。巴恩斯·沃利斯在弹跳弹上加入了反向旋转使其能在水面上弹跳,这与马格努斯效应有关。

乔治亚-我们提到过这个,我带了一个严重充气不足的球。那么,为什么球里的空气越多,在足球场上就越好呢?

休-你想要的球在你踢它的时候不会损失太多能量。而一个软球,当你用力踢它时,它会被压扁,它会改变,它会变得有点像甜甜圈。在球的所有运动中损失的能量,球的速度不是很快很难控制它,很难让它旋转;你不知道它会有什么反应。

如果球很好,很紧,很硬,那么控制起来就容易得多。没错,是吧,露丝?

露丝:对,我完全同意。虽然,当它太硬的时候,它会很疼。

乔治亚-对。所以当你有那么多的空气被压扁时,它就不允许你压缩它(a)可能意味着当它撞到你的头时你的头反而被压缩了,但是如果它太软了那么能量就会从踢中损失掉?

休-是的。一切都与能量有关。这个球的设计很有趣。你施加的压力越大,球就越坚固,这意味着你使用的材料你必须把球做得更厚更重。一般来说,制造一个含有高压的球是比较困难的,如果你喜欢的话,这是工程上的限制。

足球运动员

33:39 -点球的精神压力

足球运动员在比赛时脑子里想的是什么?

点球带来的精神压力
布拉德利·布施,《内心动力

玩家在玩游戏时脑子里想的是什么?这对他们的表现有多大的影响?Chris Smith和Katie Haylor采访了Inner Drive公司的心理学家Bradley Busch,以了解玩家的想法。首先,克里斯问了关于业务范围的问题。

布拉德利-嗨,克里斯,是的。我们在足球方面做了很多工作。一般来说,玩家会通过两种方式找到我们:第一种是由队友介绍给我们。最近有不少玩家在阅读了我们的书《释放你的内在驱动力》后找到我们。我们最近看到越来越多的球员开始和我们一起工作,并得到他们周围人的推荐,比如他们的教练或经纪人,以及越来越多的他们的父母。

克里斯-你和谁一起工作过,我们可能听说过?

布拉德利:由于保密和心理学家的道德,我们不能谈论一些具体的名字,但我们可以谈谈他们效力的一些俱乐部。我们和来自曼联、热刺和西汉姆联的球员合作过。我们有几个人将参加世界杯。

克里斯:哇。所以我们期待着伟大的事情发生。不用给你压力,布拉德利。

布拉德利——祈祷。

克里斯-谈到压力:可以说,这总是归结为点球,不是世界杯吗?那一定是罢工者害怕的事吧?

布拉德利:有些人喜欢。有些人真的很享受,期待着站在舞台中央,成为那个为自己的国家赢得比赛的人。

克里斯:你会做些什么来帮助他们确保他们不会起毛?

布拉德利:实际上有很多研究可能没有被充分利用,这些研究是关于本届世界杯球队如何在点球上做得更好的。例如,我们知道,在世界杯的点球大战中,先进会使你获胜的几率增加20%左右。

克里斯:真的吗?为什么?

布拉德利:一般来说,这与压力有关。从本质上讲,压力真的会阻碍表现,获得第二名,并且知道如果你错过了你的团队就会出局,这比你获得第一名的压力更大,因为你知道你的团队还有另一个晋级的机会。

我们看到的其他事情:看看英格兰,我们的点球记录往往是所有国际球队中最差的之一。

克里斯:不,真的吗?

布拉德利:我认为我们在点球大战中获胜的几率是五分之一。一项研究发现,在裁判吹响哨子后,英格兰球员比其他所有国家的球员都要快得多。因此,从裁判吹响哨子到他们罚点球的反应时间大约是0.2秒。我们来做个比较;尤塞恩·博尔特会很高兴的。

克里斯-德国是做什么的?因为德国队总是在点球大战中击败我们,所以他们暂停的时间更长,你是这个意思吗?

布拉德利:是的。甚至不会持续那么久。西班牙过去也有类似的问题,但他们在最近几届比赛中有所改善。顶级球队倾向于等待——在点球成功率方面,顶级球队倾向于等待0.8到1秒。所以时间不多了,深呼吸一下,让自己平静下来。从本质上讲,英格兰球员似乎一直想要冲过去,把它弄走。

克里斯-你是说我们达到顶峰太早了吗?

布拉德利:嗯,我想他们真的想把事情弄清楚。

克里斯:为什么延迟会有不同呢?

布拉德利:基本上,点球决胜通常与能力没有太大的联系,因为每个人都有这个水平的能力。它通常与压力有关;例如,任何你能做的减轻压力的事情都会有所帮助。深呼吸,花点时间整理思绪。关注你想要的,而不是你不想要的,这是很重要的。举个例子,从足球的角度来看,如果我让你想任何水果,但不要想香蕉。

克里斯-我脑子里的第一个想法是,是的。

布拉德利:是的。因为,一般来说,大脑的工作方式是我们倾向于不去真正记住“不”这个词。所以,如果球员们的想法是不要错过,不要打偏,不要成为我的球队的输家,这就会把所有这些想法,他们想要避免的事情带到最前沿。然而,如果他们能深吸一口气,专注于他们想要的东西,选择他们的位置,不改变他们的想法,我认为这通常会提高他们的表现。

克里斯:这会让守门员出汗吗?因为你一直站在那里不踢球,他们的压力就会越来越大,这会让他们更不愿意踢球吗?

布拉德利:今天的研究更多地集中在点球对球员的影响上。然而,守门员可以做一些非常有趣的事情来增加进球的机会。他们发现,如果一名守门员站在球门中间,而且从来没有真的扑出过球,那么他扑出点球的可能性就会增加一倍。

他们不这么做的原因有两个:一个是博弈论,如果你一直这么做,人们就会知道,所以不会有效。但也有一个概念叫做行动偏差,人们想要做一些事情。如果我跳水而不救球,至少人们会看到我已经尽力了,然而令人担心的是,如果我停留在中间而不救球,我就会受到批评。因此,做某事的幻觉往往胜过逻辑上的事情,有时是站着不动。

克里斯:布拉德利,你能简单地给我们一些建议吗?你是如何给优秀员工一些建议的?

布拉德利:当然。我们给他们的很多建议都来自于,不仅仅是运动心理学,也可能来自教育心理学,或者神经科学。

我想有三个最重要的建议:

第一,我们教导球员专注于他们在球场上可以控制的东西,而不是他们不能改变的东西。很多球员可能会倾向于关注他们无法改变的事情,比如过去的错误、裁判的决定或观众的看法。而帮助他们专注于过程,专注于他们的角色,他们的责任,他们所看到的。不走在自己前面,不做大灾难将是第一个方面。

第二个是帮助人们和运动员发展他们的自言自语。当心理学家谈论自我对话时,它并不是那种俗气的过度积极的X因素,仅仅因为你说你很好,它就会让你很好。更重要的是你对自己说话的方式是有益的还是无益的?你是否在帮助自己,给自己指示如何做得更好?从本质上讲,如果我们把你对自己说的话都写下来,然后读给你听,这个脚本会对你有帮助还是会阻碍你呢?

克里斯:简单讲一下第三个问题。

布拉德利-第三是帮助运动员在场外提高他们的训练心态和恢复力,所以把错误当作学习曲线。确保他们专注于发展,而不仅仅是短期表现,这样他们才能随着时间的推移变得更好。

球迷体育场

40:34 -狂热球迷的心理

为什么人们如此热爱足球?

狂热球迷的心理
与剑桥大学的Sander van der Linden合作

为什么足球如此受欢迎,为什么人们对某些球队如此依恋,以至于一场比赛的失败真的会毁掉他们的一天,甚至导致暴力?Katie Haylor采访了剑桥大学心理学家Sander van der Linden博士。

桑德:我认为这一切都归结于群体心理学和身份认同,所以人们从属于不同的群体中获得意义,我们通过我们所属的群体来定义我们自己的一部分。

在70年代有一个非常著名的心理学实验叫做最小群体范式他们试图找出建立群体成员关系的最小条件是什么。他们发现,使用最任意的标准,你可以创建群体类别,人们会慢慢地开始认同这些群体,不管这些群体有多任意。

例如,如果我给房间里一半的人一件红色t恤,另一半人一件黄色t恤,穿黄色t恤的人会开始认同其他穿黄色t恤的人即使他们和那些人没有任何共同之处,慢慢地开始不喜欢穿红色t恤的那一组,这就是群体间冲突的开始。

凯蒂-好的。这和我们的进化史有什么关系吗?和我们属于一个团队而不属于另一个团队的想法有什么关系吗?

桑德:我想是的。人们在群体中进化,这是很正常的,这些特征、识别和比较的过程是很正常的。我们把自己分成不同的群体,我们认同这些群体,然后我们开始把自己和其他群体进行比较。只是足球的结构条件会增强这些特征。所以他们穿着不同的t恤所以很容易分辨出群外成员和群内成员。你们坐在不同的一边。你们对着对方大吼大叫,这真的让赌注加大了。

凯蒂:我的意思是这很有趣,但有时你会遇到足球流氓,足球相关的暴力事件。为什么这是一个问题?这和橄榄球有什么关系?

桑德:我认为足球作为一项运动确实增强了这种群体认同的观念,所以我们属于各种不同的群体。在工作中,当有人说同事的坏话时,你可能会想,哦,这不是很好,我认识这个人,等等。但当你对一个群体有如此强烈的认同感时,当有人侮辱你的群体时,就好像他们在侮辱你个人一样。这就是你对这个群体的认同感有多强烈,所以,当有人说了不好的话,就会开始争吵,每个人都是一个整体,很容易引发冲突。

凯蒂-所以,你不只是在鄙视我的团队,你是在鄙视我的一部分?

桑德:完全正确。

凯蒂:从更积极的方面来说,这么喜欢一个足球队对你有好处吗?

桑德:我想是的。人们真的很喜欢集体活动。就像我说的,我们已经进化到群居生活。我们喜欢和别人在一起。社会关系非常重要。它的娱乐价值对人们来说非常高。它提供了一些日常压力的释放。纵观整个人类历史,人们都很喜欢集体活动,如果没有攻击性和暴力,这能增强我们的自尊和幸福感。所以我认为在大多数情况下,这对人们来说是一项非常快乐的活动。

凯蒂:如果你的球队赢了,对你的健康有好处吗?

桑德:这取决于你的团队。

凯蒂:足球在男性中比在女性中更受欢迎吗?有没有研究表明这其中存在性别差异?

桑德:如果你看一下调查,我认为是的。目前,男性对足球的兴趣更高,尽管女性对足球的兴趣也占很大比例,但我不认为这是由于任何生物学原因造成的。你可以看到,女性和男性一样对足球感兴趣——实际上对大多数运动都是如此。我认为这只是结构性障碍,包括人们认为足球是一种男性运动的社会刻板印象。偏见和激励赞助商倾向于赞助收视率和电视收视率很高的运动员所以如果你的运动收视率较低那么获得资金的动机也就较低。

例如,如果你看看温布尔登,我可能会引用年份——我想是2007年,男女网球运动员的奖金开始平等。所以我认为有很多结构性障碍导致了不平等,但没有任何内在的迹象表明在体育运动中存在任何性别差异。

DNA

45:09 -你天生就是足球明星吗?

有没有一种基因让你擅长踢足球?

你天生就是足球明星吗?
诺丁汉特伦特大学的伊恩·瓦利

你的基因密码中有什么东西可以决定你是否注定要为你的国家效力吗?有足球、橄榄球或跑步基因吗?为此提供测试正在成为一项大生意,但它并不是基于可靠的科学。乔治亚·米尔斯采访了诺丁汉特伦特大学体育与运动科学讲师伊恩·瓦利博士。

伊恩:有很多公司,在过去的五六年里,它已经成为一种时尚,所以最近,它会通过邮寄给你一个唾液收集设备来测试你的基因。你只要往胶囊里吐口水,把它送回去,他们就会给你传回一些信息,也许不是关于你是否会成为一名足球运动员,而是关于你是否有特定的基因特征,使你容易成为一名更有力量的运动员。在足球比赛中,可能是中锋或类似的球员,或者是耐力更强的运动员,也可能是中场球员。

格鲁吉亚:有证据表明有“中场”基因吗?

伊恩:不幸的是没有。正如你可能想象的那样,遗传学非常复杂,所以能够识别一个特定的基因来决定你是一名中场球员,或者你将在任何位置上成为一名优秀的足球运动员是非常非常复杂的。从这个角度来看,最近发现的可能是5到6年前大约有30万个基因或基因变异可以暗示45%的身高差异。所以像身高这样简单的东西每个人都认为是理所当然的这是一种遗传特征,有30万种不同的变体。

如果你把它看作像足球一样复杂的东西,要想成为一名优秀的足球运动员,需要具备各种不同的因素,显然,把一种甚至十种,甚至一百种不同的基因变异几乎可以预测这一点,这似乎过于简单化了。

据我所知,在最近发表的文献中,没有一项研究表明基因检测具有预测能力。所以,没有一项研究对一群孩子进行基因分型然后表明这些孩子会成为足球运动员而这些孩子不会所以在体育环境中没有预测质量。有关联研究;然而,不幸的是,这些关联研究的实用性不足。

Georgia -那么这些测试有问题吗?它们会造成任何损害吗?

伊恩:可能是的。这些事情可能产生的问题是,那些可能不是科学专家的人。看看这些公司发布的营销材料,这些材料表明,如果他们以某种方式训练,他们可能会更好,或者他们如何预测体育实力。他们参加那些特殊的测试,通常是针对教练和家长的,他们给他们的孩子或他们的团队提供了一个特定的途径,在训练或运动方面,这对参与者来说可能不是理想的。也许他们不喜欢某项运动但他们的基因特征使他们容易,或者理论上容易成为某项运动的专家。所以我想,这会导致孩子没有选择的余地。它将孩子的缺失限制在一个开放的未来,这带来了人权问题,也有道德问题。我们正在进行一些科学研究,而这些研究的实施方式并不具体。

格鲁吉亚——我想这可能有自我实现预言的成分。如果有人告诉你,从基因上来说,你不适合擅长这项运动,你不会全身心地投入其中,对吧?

伊恩:当然。如果有人告诉你,你永远不会在这方面做得很好,因为你有这种特殊的基因特征,就像你说的,这种自我实现的预言。我不擅长这个,因为我小时候就被告知我没有成为中场球员的基因,我应该成为门将或其他什么。当我们这样说的时候,说你有守门员的基因听起来有点荒谬。

乔治亚:我想任何一项运动都有遗传因素,但你出生以来的生活也会对你产生很大的影响,你的训练、环境和所有这些因素?

伊恩:当然。很明显,在我出生前就有一个由来已久的争论:一个人成为优秀运动员是天生的,还是后天培养的?我想最无聊的答案可能是两者兼而有之,人们不喜欢这个答案——两者兼而有之——因为这有点模棱两可。但是,如果你看一下科学,它似乎表明有一些训练的因素。你显然需要刻苦训练才能成为优秀的运动员,但也有遗传因素的影响。在某些情况下,我会把自己作为一个完美的例子,我确信我可以随心所欲地训练,但我永远不会成为一名精英足球运动员。即使有世界上最好的教练,我也没有基因,如果你喜欢的话,在那个特定的运动中脱颖而出。

乔治亚州-我们都知道那种人,那种令人恼火的人,他们第一次尝试某事,他们做得很好,你想扼杀他们?

伊恩:当然,是的。我想,每所学校都有这样一个人,他能拿起板球棒,而且非常出色,他们也能拿起足球和橄榄球。都是优秀的多才多艺的运动员,因为他们拥有所需的东西——不管是什么东西——使他们擅长这些事情。

也有一些人非常努力的例子。所以那些每周都来到你的体育俱乐部,在所有最好的教练的指导下尽最大努力成为精英的人,不幸的是,他们从来都不擅长。

乔治亚——我想你说的就是我。我想我总是因为出现而获得奖章。

鸡蛋,搅蛋液和华夫饼

外星人可以吃吗?

为了找到答案,Marika Ottman向剑桥大学阿登布鲁克医院的胃肠病学家Gareth Corbett博士提出了这个问题。

玛丽卡:人性就是当我们遇到什么东西时,我们通常会试图吃掉它。比如菠萝,谁一开始会认为它是食物?但我们能吃外星生命吗?在论坛上,evan_au指出,外星人吃掉我们的可能性和我们吃掉他们的可能性是一样的,但这并不意味着我们可以从他们身上获得营养。Bored_chemist让我们想起了一句古老而非常明智的说法:“所有的蘑菇都可以食用……一次。”但如果我们在另一个星球上发现了外星生命呢?我们能用它做一顿晚餐吗?我向剑桥阿登布鲁克医院(Addenbrooke 's Hospital)的胃肠病学家加雷思·科比特(Gareth Corbett)提出了这个问题,看看他是否有什么值得思考的东西……

关于其他星球上生命的基础有许多理论。考虑到宇宙的浩瀚,没有外星生命几乎是不可思议的。在地球上,碳是所有生命的关键成分,因为完美的条件允许形成长碳链分子,而长碳链分子构成了我们所知道的所有生命。

但可能还有其他形成生命的方式,硅和氮通常被认为是外星DNA的潜在元素,因为它们的化学键与碳相似。然而,这将是“生活,吉姆,但不是我们所知道的那样!”如果我们能把它们从它们的环境中取出来吃,那么硅基有机分子的化学结构将无法被我们的消化道消化,而且确实,常规剂量的硅很可能对我们的身体有毒。

如果我们遇到像植物和动物一样的碳基生命,我们很可能会消耗掉它们。

玛丽卡-问题是,我们的身体在这个星球上已经进化了数百万年,能够消化这里存在的非常复杂的蛋白质。有些分子可以有完全相同的元素,但实际上是彼此的镜像,就像你的左手和右手一样。柠檬和橙子的味道都来自同一种化合物柠檬烯的镜像。我们所有的蛋白质和糖都有这种旋手性,我们的消化系统已经进化到期望它们是这样的。

加雷思,我们的酶的形状可能不适合与外星分子结合,就像右手想戴左手手套一样。

然而,最后,当我和岳父讨论这个问题时,他为我们简化了这个问题,“只要放一点大蒜黄油,味道就会很好!”

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