2022年国际足联世界杯的开始充满了戏剧性的时刻，包括令人震惊的不被看好的胜利沙特阿拉伯和日本。现在，随着人们的注意力集中在16支进入淘汰赛阶段的球队身上，每一脚射门和每一个进球都具有犀利的能力，足以让一个国家在国际足坛赢得赞誉。

每一次踢球都充满了一层层的科学——从足球轨迹的物理学，到学习如何控制和踢球背后的神经科学，再到训练和训练团的运动心理学，这些都为球员在场上做出的每一个决定提供了依据。

足球的基本理念与数百万年的进化背道而驰。进化祖先第一次用双脚站立是人类进化的决定性时刻。它解放了我们的双手，让我们可以做站立和移动之外的其他事情。这使得人类能够发展出丰富的手工技能，包括狩猎、使用工具、控制火灾，以及从事现代体育运动，如美式足球、曲棍球、篮球、网球，但不包括足球。相反，足球不仅让脚移动，还让脚控制球。

东北大学生物学教授、该中心主任达格马尔·斯特纳德(Dagmar Sternad)说:“现在的比赛中，手和胳膊都不能碰球，这把一切都搞得天翻地覆。操作实验室．“踢足球涉及到当今时代已经被遗忘的脚法。”

足球运动员通过多年的练习来学习足部技能中的每一项能力。就像一个孩子学习如何写字母一样，足球运动员学习用完美的技术踢球。运动神经科学的研究人员研究大脑如何控制运动，旨在了解一项非常具体的技能是如何习得的:简单的概念是，每一种感觉运动行为都以某种方式根植于大脑的神经网络中。但该领域的研究人员仍然对该技能如何适应和推广到不同的变化和背景感到困惑。

例如，克罗地亚的马里奥·帕帕里奇将一记静止的球踢过了日本队的门将，粉碎了日本队的世界杯希望在本届杯赛的第一轮决胜局点球大战中，他在没有其他球员干扰的情况下，进行了大量练习的点球动作。但在比赛中期，面对其他球员的干扰，帕帕里奇不得不调整自己的踢球技术，使其更多地向左边或右边射门，甚至改变球的轨迹，让球落在球门上。

这被称为马格努斯效应——给球增加一个旋转，使其轨迹弯曲。当球在空气中旋转时，它会将空气抽向气流方向旋转的一侧。另一边随着气流旋转，使空气变慢。伯努利原理指出，快速移动的空气比缓慢移动的空气压力小。(丹尼尔·伯努利(Daniel Bernoulli)从能量守恒中得出:运动产生的动能越多，压力能量越小)。这意味着空气快的一侧比空气慢的一侧压力小。因此，压力较高的一侧将球推向压力较低的一侧，导致球弯曲。

这与飞机能够飞行的原因是一样的，机翼上方的空气移动得快，而机翼下方的空气移动得慢，从而在机翼下方产生更高的压力，并将机翼向上推。东北大学物理学教授Arun Bansil说，这也是飓风的高风速可以吹碎窗户的原因。

班希尔说:“你可以称之为升力，也可以称之为马格努斯效应，但基本的物理原理是完全一样的。”“速度的差异是由物体的旋转、物体的形状引起的，就像飞机一样，还是仅仅是窗外空气的快速流动。”

玩家可以从各个方向使用这种效果。上旋使球向下，下旋使球向上，侧旋使球向一侧旋转。一个球员练习的时间越长，这些复杂的踢球技巧就越像是第二天性，从而释放出更多的精神空间来在场上做出战术决定，适应各种情况，评估风险以降低受伤的几率。

随着职业足球生涯越来越长，运动员们开始注重减少受伤的风险，以延长他们职业生涯的潜在长度。除了比赛日的决定，这种有意识的健康方法还包括有科学支持的严格饮食习惯(包括奇怪的吐痰行为)，一致的睡眠时间表，以及私人教练的个人健身方案。专注于降低受伤风险需要全神贯注，不受重要比赛(如世界杯)的心理压力的干扰。

斯特纳德说:“如果人们因为与英格兰队或德国队比赛而变得非常紧张，肾上腺素的分泌会根据强度的不同产生积极或不那么积极的影响。”“这也会让人们更容易受伤，因为他们的决定并不是由他们在训练中练习的内容引导的，而是由那个特殊时刻带来的东西引导的。”

但斯特纳德和体验机器人研究所和行动实验室的研究科学家萨拉赫·巴兹假设，肾上腺素不太可能成为世界杯球员的障碍。所有这些球员都是“优秀的应试者”，能够把他们在训练场上学到的东西，并在世界杯的国际舞台上进行测试时始终坚持下去。

“我认为，随着比赛进入最后阶段，区分超级巨星和普通球星的是那些能够挺身而出的人。他们能在关键时刻打进决定性的一球。他们不会在压力下窒息。”