本月即將開打的FIFA 世界盃有許多新鮮之處：舉辦地點是美國、加拿大和墨西哥，這是世界盃首次在三個國家聯合舉辦；參賽隊伍也是歷屆最多。和過去半個多世紀的每一屆一樣，這屆世界盃也將使用一款全新設計的足球。
這款新球叫Trionda，由Adidas 製造。一組專門研究世界盃用球物理特性的團隊已經追蹤這個主題20 年了，最近他們對Trionda 做了風洞測試。
Trionda 只有四塊拼板，印有紅、綠、藍三色的楓葉、綠鷹和星星圖案，分別代表三個東道國，拼板表面刻有深槽紋路。風洞實驗的結果是：Trionda 在某些方面比前幾代有進步，但踢遠距離射門時球可能飛得沒以前那麼遠。
「簡單來說，Trionda 可能會讓超遠距離的傳球和射門吃一點小虧，但它會讓技術動作乾淨的球員受益——球的飛行軌跡更可預測了，」團隊成員約翰·埃里克·戈夫（John Eric Goff）說。他研究運動物理學，即將到普渡大學擔任工程實務教授。 “守門員、打長傳的後衛、遠射手——我覺得這幾個位置最先能感受到區別。”
從1970 年代起，Adidas 將為每屆世界盃設計一款新球。頭幾十年主要改的是外觀：1986 年墨西哥世界盃的球印了阿茲特克神廟圖案，1994 年的球用了太空元素紀念登月25 週年。結構上也有改進，例如昇級了泡棉內芯、提高了防水性能，但基本設計始終沒變——32 塊五邊形和六邊形拼板縫在一起。
2006 年德國世界盃打破了這個傳統。 Adidas 推出的+Teamgeist 球只用了14 塊弧形拼板，而且不再縫合，改用熱黏合。高夫說這種設計能更好地隔絕水分，防止球在比賽中越踢越沉。差不多從那時起他開始研究足球。之後這些年，Adidas 每屆都在改——換紋路、減拼板——變化大到足以影響比賽，他和同事就一路跟著測。
球在空中怎麼飛？
戈夫很早就發現，分析足球的飛行軌跡數據可以推導出它的阻力係數——這個數字決定了球在某個速度下飛行時受到多大的空氣阻力。之後他開始和日本筑波大學的團隊合作，每出一代世界盃新球就測一次，看設計變化怎麼影響球的飛行。
實驗方法這些年刻意保持不變。負責實驗的淺井武（Takeshi Asai）教授說：「保持連續性很重要，這樣新數據才能跟歷史數據做比較。」具體做法是把球固定在一根金屬桿上，連接到一台叫「力平衡儀」的設備。風洞吹出的風速從每秒7 公尺到35 公尺不等，跟真實比賽中球的速度一致，設備同時測量球所受到的阻力和升力。
隊伍會用不同朝向來測，「但測不了太多次，因為一顆Trionda 要170 美元。」戈夫說，而且每測一次球基本上就廢了。拿到阻力係數隨速度變化的數據後，戈夫再寫程式模擬球的完整飛行軌跡。
從2010 年的「妖球」說起
團隊的分析一直追溯到2010 年世界盃用球Jabulani。這顆只有八塊拼板的球當時被球員罵慘了，守門員們尤其憤怒，說它的飛行軌跡詭異到離譜。一名球員告訴《衛報》，球會「邪門地往下墜」。
Jabulani 的關鍵問題是：太光滑了。它在高速飛行時阻力係數確實低，但球速一降到某個臨界點，阻力係數就會猛然飆升，球急劇減速，出現那種讓球員崩潰的詭異軌跡。這種突變在空氣動力學中叫做「阻力危機」。球面越光滑，這個突變發生的速度越高；如果在球面上增加縫線、凹槽等紋路，就能把突變推遲到更低的球速才發生，讓球飛得更遠、軌跡更好預測。
“高爾夫球為什麼有凹坑、棒球為什麼有108 條縫線，道理一樣，”戈夫說，“沒有這些粗糙的特徵，這些球被打出去或扔出去的距離會短很多。球面上必須有某種粗糙度，才能把阻力危機推到更低的速度。”
（圖片來源：麻省理工科技評論）
新的深槽
戈夫團隊的分析顯示，2010 年後每一代世界盃用球都在想辦法把阻力危機推向更低的速度。例如2014 年的Brazuca 只有六塊拼板，但縫線總長度反而更長，增加了表面粗糙度；今年的Trionda 更進一步，只有四塊拼板，每塊上面還刻了三道深槽。
但粗糙度也有代價。戈夫團隊發現Trionda 的阻力危機出現在2010 年以來最低的球速上——這是好事，但它在高速飛行時的阻力係數也比近幾代球都高。也就是說，最劇烈的減速雖然推遲到了很低的速度才發生，但球在高速階段本身就比前幾代減速更快，結果就是遠距離射門的落點可能會短幾米。 Adidas 沒有回應置評請求。
還好球員應該已經適應了。他們至少在幾個月前就拿到了新球。戈夫也提到Trionda 的設計跟Nike 的Flight 球很接近，所以平常用Nike 球比較多的球員可能還佔點便宜。
戈夫一直把團隊的論文發給FIFA 和Adidas 的聯絡人，希望能提供一些參考。 Adidas 過去也曾給他寄過球，Adidas 對每一款新球都有自己的測試，但不公開結果。 《紐約時報》去年報導Trionda 的測試週期長達三年半，包括用機器人以特定速度踢球，以及在16 個比賽城市中的7 個做實地測試。
但在高夫看來，足球是「全世界最受歡迎的運動，這是它最重要的賽事，而這場賽事中最重要的一件裝備就是這顆球」。他說著舉起了視訊通話畫面中擺在旁邊的那顆Trionda。 “我覺得他們對外部測試的結果還是感興趣的。”
華客|新聞與歷史：今年世界盃的球，可能要讓球迷失望