Игра головой

Во время чемпионата мира по футболу обойти тему самой популярной игры на планете невозможно. Тем более что сборная России превзошла все ожидания, а голкипер Игорь Акинфеев и его нога стали символами национальной победы. Информационный центр атомной отрасли предлагает посмотреть на футбол с научной точки зрения: почему люди так им увлечены, каким законам подчиняются летящие мячи и из каких многоугольников их шьют.

 ТЕКСТ: Максим Гревцев. ФОТО: Алексей Филиппов

От чжу-кэ до шалыги: прародители футбола

Родина футбола — Англия, об этом знают все. Однако справедливости ради нужно сказать, что игры с мячом, двумя командами и неким подобием ворот были у всех цивилизаций. Например, в эпоху династии Хань в Китае в день рождения императора обязательно проводили матч по чжу-кэ. Капитан проигравшей команды подвергался телесному наказанию. В 2004 году ФИФА признала чжу-кэ самой древней версией футбола.

Свой вариант был и в Мезоамерике (территория от центра современной Мексики до Гондураса и Никарагуа) — пок-а-ток. Правда, эта игра больше напоминает современный баскетбол: вместо ворот были кольца. На Британских островах игра в мяч появилась почти 2 тыс. лет назад, вместе с римлянами. Гарпастум, так она называлась, ближе к американскому футболу или регби — суперконтактная, жестокая, крайне травмоопасная. Как и чжу-кэ, была элементом тренировок воинов.

На Руси играли в шалыгу и более массовую килу. Кила проходила стенка на стенку: нужно было провести мяч к «городу» противника, при этом запрещалось бить по мячу с носка. Зато бить по ногам чужих игроков разрешалось любым способом. Нельзя было забегать за спину соперников и ждать паса, чтобы завести мяч в «город» (нынешнее положение вне игры).

Перечислять варианты игры в мяч можно долго. Но именно в Англии футбол стал таким, каким мы его знаем сегодня. «Во-первых, там университетские колледжи постоянно и во всем друг с другом соревновались, поэтому сложилась культура турниров, — рассказывает Марк Рубин, доцент кафедры теории и методики футбола Университета Лесгафта. — Во-вторых, Британия была империей с огромным флотом, поэтому все, что было модно там, быстро распространялось по планете».

В 2004 году ФИФА признала китайскую игру чжу-кэ самой древней версией футбола

В 2004 году ФИФА признала китайскую игру чжу-кэ самой древней версией футбола

26 октября 1863 года в лондонском пабе The Freemasons Arms (кстати, он существует до сих пор) 11 колледжей составили общие правила игры. Студенты из города Регби отказались подписывать свод, настаивая на игре руками. Так в один день родился и футбол, и регби.

Откуда такая любовь

Футбол — спорт номер один во всем мире. Это подтверждают и полные стадионы, и рейтинги телетрансляций. По данным ФИФА, игры предыдущего чемпионата посмотрели 3,2 млрд человек, а за финальным матчем в прямом эфире следили 695 млн. С этими показателями может конкурировать только трансляция летних Олимпийских игр, которые особенно популярны у аудитории.


ФУТБОЛ ПРОБУЖДАЕТ В ЛЮДЯХ ОХОТНИЧЬИ ИНСТИНКТЫ, КОТОРЫЕ В ХОДЕ ЭВОЛЮЦИИ И СОЦИАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ ПРИТУПИЛИСЬ. ИМЕННО ОТСЮДА ФАНАТСКАЯ АГРЕССИВНОСТЬ И ПРИСТАЛЬНОЕ СЛЕЖЕНИЕ ЗА МЯЧОМ


Исследователи выдвигают несколько версий подоплеки любви к футболу. Легендарный голландский футболист и тренер, трехкратный обладатель «Золотого мяча» Йохан Кройф всегда подчеркивал демократичность футбола, его доступность. Форма и бутсы, поле с разметкой и судья — все это не нужно сотням миллионов детей и взрослых по всей планете. Еще Кройф говорил, что в футболе есть элемент фортуны, поэтому у команды из третьего эшелона всегда есть шанс обыграть титулованный клуб премьер-лиги.

А вот немецкий философ Петер Слотердайк уверен, что футбол пробуждает в людях охотничьи инстинкты, которые в ходе эволюции и социального развития притупились. Именно отсюда фанатская агрессивность и пристальное слежение за мячом.

Наконец, историк и социолог Кристиана Айзенберг отмечает, что футбол относительно безопасен (в отличие от регби, например), поэтому в него могли играть рабочие, не опасаясь получить травму и потерять место. Кроме того, футбол очень зрелищен: есть разделение на роли (защитник, нападающий, вратарь и т.д.), игроки лавируют между командностью и индивидуальностью, они артистичны (лучшие футболисты, имеющие яркий образ и стиль, становятся суперзвездами), ход игры спонтанен, и картина может измениться в считаные секунды.


МАСЛЕНИЧНЫЙ МАТЧ

Каждый год в Эшборне (Англия) проводится Масленичный матч. Два дня тысячи горожан и туристов играют в футбол. Правда, ворота находятся в 5 км друг от друга, а правила просты: нельзя убивать и перевозить мяч в транспорте. Все! Стоит ли говорить, что случаются ссоры и драки? Примерно таким был футбол в средневековой Англии.

«Сандерленд» против «Астон Виллы», Томас Хеми, 1895 год. Сюжет картины — матч между двумя популярными английскими командами того времени

«Сандерленд» против «Астон Виллы», Томас Хеми, 1895 год. Сюжет картины — матч между двумя популярными английскими командами того времени


Мяч не так прост

Черно-белым шаром, состоящим из многоугольников, футбольный мяч стал лишь 50 лет назад. До этого он сшивался из полосок и был похож на волейбольный. Но для чемпионата Европы 1968 года компания Adidas, бессменный поставщик мячей для ФИФА и УЕФА с тех времен, придумала конструкцию мяча из многоугольников. И назвала ее Telstar — в честь искусственного спутника Земли. Дизайн из 20 белых шестиугольников и 12 черных пятиугольников тоже был создан на основе внешнего вида спутника.

Этот мяч — усеченный икосаэдр (такую форму имеют молекулы-фуллерены). «Шестиугольников может быть разное количество, а вот пятиугольников именно 12 — ни больше, ни меньше. Это следует из теоремы Эйлера, который несколько статей посвятил изучению свойств тел, состоящих из граней», — рассказывает математик Алексей Савватеев, ректор Университета Дмитрия Пожарского.

Вот формула Эйлера: χ = В–Р+Г, где χ — эйлерова характеристика многогранника, для куба (а топологически куб и сфера — это одно и то же) χ=2. В — число вершин выпуклого многогранника, Р — число ребер, Г — количество граней: В – Р + Г = 2.

Так сколько нужно шестиугольников (Х) и пятиугольников (У), чтобы сшить мяч? В вершине (В) сходятся всего три многоугольника, значит . На одном шве сходится всего два ребра, значит . Ну а количество граней (Г) — это число многоугольников (Х + У). Получаем:  – + Х + У = 2. Простой расчет показывает, что У = 12. То есть, пятиугольников нужно именно 12, а вот шестиугольников может быть любое количество, даже ноль.


РОССИЙСКИЙ TELSTAR 18

мяч 3 мяч 2 мяч 1

Мяч можно сшить не только из многоугольников. Более того, мячи из многоугольников не используются на мундиалях с 2006 года, когда появилась модель Teamgeis (нем. — «командный дух») из 14 округлых деталей. В 2010 году появился мяч Jabulani (зулу — «праздновать»), который состоял всего из восьми таких деталей. А на прошлом чемпионате мира — Brazuca (так бразильцы называют самих себя), всего из шести деталей в форме четырехлистника. Аналогичная конструкция и у мяча 2018 года, который называется «Telstar 18».


Траектория крученых

Помните последнюю минуту матча Россия — Саудовская Аравия на открытии чемпионата? Александр Головин пробивает потрясающей красоты штрафной удар, который стал пятым голом в ворота гостей. Если пересмотреть этот эпизод в замедленном режиме и под разными углами, то кажется, что мяч летел мимо. Но в последний миг оказался в воротах. Как такое может быть?

Объяснение еще в 1853 году нашел немецкий физик Густав Магнус. Правда, он изучал отклонение от траектории полета снаряда. Эффект Магнуса в ИЦАЭ Санкт-Петербурга объяснил физик Кирилл Половников: «Для начала нужно вспомнить две вещи. Во-первых, мяч не совсем гладкий и не является идеальной сферой, во-вторых, футболисты придают мячу вращение. Сочетание этих двух факторов приводит к тому, что вокруг мяча образуются завихрения. С одной стороны мяча направление вихря совпадает с направлением движения воздушного потока, и скорость движения среды с этой стороны увеличивается. А с другой стороны мяча направление вихря противоположно направлению движения потока, поэтому скорость движения среды уменьшается. Вот эта разность скоростей и порождает силу, которая перпендикулярна по отношению к движению мяча и заставляет мяч отклоняться».

В 2010 году французские ученые построили теоретическую модель движения крученого мяча. И доказали, что если увеличить продолжительность полета (например, ударить по мячу, стоя на большой высоте) и снизить силу тяжести (провести эксперимент, например, на Луне), то крученый мяч будет двигаться по спирали.

Помог «Росатом»

Большой футбол — это не только игра, но и инфраструктура. В частности, системы безопасности и контроля. И здесь организаторам чемпионата мира помог «Росатом». Досмотровые комплексы, разработанные во ВНИИА им. Духова, установлены на девяти стадионах, где проводятся игры ЧМ. Подобное оборудование используют в московском метро, на столичных вокзалах, крупных инфраструктурных объектах в российских регионах. А вот билеты, паспорта болельщиков, пропуска организаторов и участников чемпионата, аккредитационные карты журналистов и т. д. проверяет система контроля доступа, разработанная в НИКИРЭТ. Она уже применялась на Олимпиаде в Сочи и показала такую надежность, точность и быстродействие, что оргкомитет чемпионата мира по футболу решил воспользоваться именно ею.


ВРАТАРЬ НИЛЬС БОР

Гениальный физик, будущий нобелевский лауреат Нильс Бор во время учебы в университете был вратарем клуба «Академиск», игравшего в национальном турнире Дании. Правда, всего полгода. В матче с командой Технического университета пропустил обидный гол: удар был нанесен с чужой половины поля, но Бор не заметил мяч. «Я отвлекся, потому что не мог понять, какого черта в пасмурный день от травы поднимается испарение», — объяснил он. После игры над вратарем все смеялись, свистели в след.

А вот его родной брат Бора Харальд продолжил футбольную карьеру и даже завоевал в составе сборной Дании серебряную медаль Олимпийских игр 1908 года.

Большими любителями футбола были и другие нобелевские лауреаты: Фрэнсис Астон, Эрнест Резерфорд, Фредерик Жолио-Кюри.