乒乓球竞技中的竞技要素新探

乒乓球竞技中的竞技要素新探·乒乓笔记（五十）
――兼与吴焕群、张晓蓬先生商榷
2011年5月22日

　　【摘要】本文通过对乒乓球运动竞技的探讨，提出了乒乓球竞技要素的新观点，认为新的竞技要素与乒乓球经典理论中的竞技要素相比更具科学性，并对竞技新要素的应用进行了初步的探索。
　　【关键词】乒乓球 竞技要素 新要素 经典要素
　　【正文】
　　
一、 乒乓球竞技要素新探
　　乒乓球运动是一项竞技运动，竞技运动就会有胜负。因此，对乒乓球竞技胜负影响巨大的乒乓球运动中的竞技要素进行探讨，很有必要。
   1. 乒乓球竞技的胜负是由乒乓球的运行轨迹所决定的
　　乒乓球竞技中有很多的因素，比如规则、场地、运动员、球拍、乒乓球、击球等，而关键性的因素就是乒乓球，因为乒乓球的竞技规则最终是按照乒乓球的运行轨迹来判断胜负的。只要我们清楚了乒乓球的运行轨迹，我们就清楚了乒乓球一个回合中的胜负，只要我们清楚了每个回合中的胜负，我们也就清楚了乒乓球竞技的输赢。
　　也就是说，乒乓球的运动轨迹决定了乒乓球竞技的胜负。
   2. 乒乓球的运行轨迹是由乒乓球的运动属性所决定的
　　所以，我们首先需要搞清楚的是乒乓球的运行轨迹，而乒乓球的运行轨迹是由乒乓球的运动属性决定的。
　　乒乓球的运动属性，就是速度、旋转、位置。物理学告诉我们，只要我们知道了一个物体的“速度”、“旋转”、“位置”，我们就能完整地描述出整个乒乓球的运动过程，其中包括乒乓球的完整的运动轨迹。
　　需要特别说明的是，“速度”、“旋转”、“位置”是同一时刻的物理量，也就是说，“速度”是指“位置”上的“速度”，“旋转”是指“位置”上的“旋转”，如无特殊说明，本文中的“速度”、“旋转”、“位置”均是指的同一时刻的物理量。这里的“速度”，指的是乒乓球运动轨迹的切线速度；这里的“旋转”，指的是乒乓球自身绕其中心的旋转速度；这里的“位置”，指的是乒乓球运动轨迹上的某一点。
   3. 乒乓球运动的击打点是乒乓球运动最具特征的位置
　　虽然从物理学的角度来说，“位置”可以是乒乓球运动轨迹上的任何一点，只要我们知道了任何一点上的乒乓球的速度与旋转，我们就可以完整地描叙出乒乓球的整个运动过程。但为了符合我们对乒乓球运动观察的习惯，为了乒乓球运动研究的便利，我们可以将这个“位置”取一个特殊点，那就是乒乓球被球拍击打后刚脱离球拍时的“位置”，我们把这个特殊的“位置”取名为“击球点”。
　　乒乓球在运动过程中具有显著特征的点有三个，一个是击球点，一个是最高点，一个是落台点。其中，在特定的情况下击球点与最高点可以是一个点（半高球在上升期被扣杀）。综合各类因素，击球点显然是乒乓球运动过程中最具有特征的点。
　　这样，我们对乒乓球运动的研究就可以着眼于“击球点”，对乒乓球运动的研究就可以从“击球点”开始。
   4. 乒乓球运动中的竞技要素就是速度、旋转和击球点
　　有了击球点，有了击球点位置上乒乓球运动的速度和旋转，我们就可以知晓乒乓球运动的整个过程，其中包括乒乓球运动的整个运行轨迹。
　　这样，我们就可以说，乒乓球的速度、旋转、击球点就是乒乓球运动的竞技要素。
　　为了更深刻地理解乒乓球的竞技要素，我们将物理学关于速度和旋转的定义罗列如下：
　　速度的定义：速度是描述质点运动快慢和方向的物理量，等于位移和发生此位移所用时间的比值1。
　　特别需要指出的是，速度是矢量，所谓矢量是指具有大小和方向的量。
　　角速度的定义：连接运动质点和圆心的半径在单位时间内转过的弧度叫做角速度。它是描述物体转动或一质点绕另一质点转动的快慢和转动方向的物理量。
　　角速度描述的就是旋转。
二、 与经典五要素的商榷
   1. 竞技要素的新旧冲突
　　上面我们通过对乒乓球运动竞技因素的分析和物理学方面的知识，得到了乒乓球运动竞技的三要素：速度、旋转和击球点。这个竞技三要素与经典的乒乓球理论中的竞技要素有所不同，经典理论中的竞技要素有五个，也就是速度、力量、旋转、弧线和落点。
   2. 经典理论的要素论述
　　我们先来看一下经典理论对竞技要素的论述。
　　吴焕群、张晓蓬两位先生在《中国乒乓球竞技制胜规律的科学研究与创新实践》中对乒乓球的竞技要素有如下论述：
　　“而任何一板球，都包含着5个物理要素，即球经撞击脱板后，会带有一定的速度、一定的力量、一定的旋转、一条弧线和一个落点。”
　　“这5个物理要素，……，从竞技制胜的目标系统分析，可以定义为竞技要素。”
　　“这5个竞技要素都可以量化，……”
　　吴焕群、张晓蓬两位先生在《中国乒乓球竞技制胜规律的科学研究与创新实践》中的研究，对中国乒乓球运动的贡献是非常巨大的，既是我国乒乓球理论研究的代表性成果，也是乒乓球理论研究的一座高峰。该研究获得了国家级科学技术进步二等奖，由此吴焕群先生还获得了国际乒联的“国际乒联杰出贡献奖”，是国际上唯一一位获此殊荣的乒乓球科研人员。我们现在所熟知的王皓的反手直拍横打就是吴焕群先生的研究成果在实践中结出的灿烂的花朵。
　　吴焕群、张晓蓬两位先生值得我们尊敬。
   3. 经典的要素有待商榷
　　但是，吴焕群、张晓蓬两位先生在《中国乒乓球竞技制胜规律的科学研究与创新实践》中对乒乓球的竞技要素的界定却有待商榷。
　　首先我们来说五要素中的“力量”，这个“力量”有点不知所云，球脱离球拍后，只受到两个方面的力（不是两个力），一个方面是空气所给的力（如阻力、浮力），一个方面是地球所给的力（重力），而五要素中的“力量”显然不是指的这样的力。如果五要素中的“力量”指的是能量的话，那么用“力量”这样的名词显然不妥，即使指的是能量，也不能界定为要素，因为乒乓球在某一时刻的能量是完全可以通过该时刻的速度与旋转以及乒乓球固有的物理参数（形状、大小、质量、材质比重等）计算出来的。能被其他要素决定的因素就不能作为要素。
　　同样的道理，五要素中的弧线要素，也是由速度与旋转所决定的，而落点又是由弧线决定的，也就是说，只用速度、旋转与击打点这三个要素就能完全地决定弧线与落点，因此，弧线与落点也不能是要素。
　　乒乓球运动中的竞技要素只能是三要素，而不是原来的五要素。也就是说乒乓球运动中的竞技要素就是速度、旋转与击打点。
三、 新竞技三要素的应用
   1. 为何要采用新的三要素
　　新的三要素更符合科学原理、更符合观察习惯、更容易建立模型，因此采取新的三要素替代经典的五要素很有必要。
   （1） 更符合观察习惯。我们从事乒乓球运动的人，包括科研人员、教练员、运动员、业余爱好者，我们不仅仅观察乒乓球被击打后球的脱板运行情况，我们同样也关心球是怎么击打出来的，也就是说，我们是非常关心乒乓球运动的起始点的。比如，有的选手发球非常好，时常能让对手接发失误，那么我们当然会关心他是怎么击打球的，因此我们将乒乓球运动的观察点提前到起始点也就是击打点就是一件非常自然的事情了。
   （2） 更符合科学原理。新的竞技三要素，比经典的五要素更符合科学的原理，我们可以将新的三要素直接引用于物理学，用物理学的知识对乒乓球运动的整个过程进行非常精确地数字化――有了这三个要素，物理学就能建立起乒乓球运动的物理方程，有了这样的物理方程，乒乓球运动过程的科学研究将会变得相对简单，有了这样的物理方程，对乒乓球的实践活动，如对教练员训练计划的制定、对技战术的应用与创新以及对运动员的技术打法乃至对乒乓球器材的研制就会具有巨大而精细的指导作用。
   （3） 更容易建立系统。乒乓球的竞技过程是一个相当复杂的过程，涉及到运动生理、竞技心理、器材研制、技战术应用等一些列的因素。但是，如果仅仅限于乒乓球的竞技要素的话，也就是乒乓球被击打并脱板以后的运动，对现代科学技术来说就是一件相当容易的事情了，只需要经典物理学就可以建立乒乓球运动的方程，这个方程可以对乒乓球的整个过程进行描述，直到乒乓球被再次击打。有了这样的方程其实就有了乒乓球运动的模型，有了这样的模型就可以建立相应的模拟仿真、训练评估、器材选购等系统，比如只要一台计算机与稍高级一点的发球机相联就能比陪练更真实地模拟出波尔的击球。
   2. 怎么样应用新的三要素
　　新的三要素不仅符合新时代乒乓球运动对理论体系的要求，更重要的是新的三要素能够很容易地建立物理学模型，有了物理学模型就能构建诸如仿真技术、训练指导、器材选购等系统，有了这样的系统就可以更科学、更精细化地指导实践。
   （1） 根据新的三要素就能较容易地知晓对手的回击球。对于具有很强的竞技性的乒乓球运动，知己知彼的重要性是不言而喻的。乒乓球运动中的知己知彼，是最重要的竞技策略之一，特别是知晓对手的回击球的情况实在是重中之重。而我们只要知道了对手回击球的三个参数，也就是竞技要素中的速度、旋转、击打点，我们就可以彻底地知道对手回击球的性质。而要了解对手回击球的性质并不难，只要从录像中测出对手击球的位子、从击打到落台的时间、球飞行弧线的最高点的多个数据样本，就能测算出对手的竞技三要素，知道了对手的竞技三要素，也就彻底地知晓了对手回击球的性质。
   （2） 根据新的三要素就能较容易地建立起相应的仿真系统。在本次第51届世乒赛上，中国乒乓球队的领队提到，目前国家队中还没有人能够模拟出波尔的打法，难以进行针对性的训练。其实这样的模拟工作是完全可以用仿真系统去完成的，只要对波尔击球中的三要素进行一定数量的采样，就完全可以用仿真系统完成对波尔的模拟，不仅可以模拟某一种球，只要仿真系统接入多台稍高级一点的发球机，还能模拟出波尔的战术组合球。这样的仿真系统对一个乒乓球运动员乃至一个乒乓球队进行有针对性的训练的意义是不言而喻的。而建立这样的仿真系统，对现代科学技术来说，难度并不大，建设成本也不会很高。
   （3） 根据新的三要素就能较容易地建立起相应的训练系统。我们知道，训练中除了人体的击打机制外（人的站位，腿部、腰部、手臂的相对运动，挥拍线路等），更重要的是被击球出去的球的质量，被击打出去的球的质量才是训练的根本。用新的三要素就能较容易的建立智能系统，用这样的智能就能提出很多的较有参考价值的击打建议。比如我们可以看出在最近举行的第51届世界乒乓球锦标赛中，冯天薇的挥拍速度一点也不比丁宁、刘诗雯的差，但其击球的质量明显低于丁宁、刘诗雯，在这样的情况下，用新的三要素建立的智能系统是完全可以提出建设性的多种击球方式来改进冯天薇的击球质量的。
   （4） 根据新的三要素就能较容易地进行相应的器材选购。乒乓球器材的选购问题，绝对不是“我想增加击球的旋转就将球拍的摩擦系数加大”这么一个简单的问题（如果其他因素不变的话，使用如此改进后的球拍拉球就极有可能将球拉出界），乒乓球运动员的器材选购问题是一件相当复杂的问题，这个复杂性是由三个方面构成的，一是击球方式，二是底板差异，三是套胶性能，这三个方面集合在一起，其复杂度就相当的大了。这也就是为什么一个乒乓球运动员当然也包括我们业余爱好者难以选购到一件称心如意的球拍的原因。而用新的三要素就可以构建器材选购系统，这样的选购系统可以根据运动员的击打方式和击打目标这两个参数提出球拍的精确的物理性能要求，有了这样的物理性能参数我们就可以到厂家去定制了。这样，球拍选购的复杂问题就变成了器材定制的简单问题了。
　　当然，新的三要素的应用是相当广泛的，由于篇幅所限，就不在此一一罗列了。
　　总体来说，新的三要素与经典的五要素相比更具科学性，其指导实践的作用也更大。

1 摘引自百度百科有关速度的词条

乒乓球技术要素之我见
乒乓球爱好者：Lysine19，lysine409@gmail.com
   
      ＜ 乒乓球竞技中的竞技要素新探·乒乓笔记（五十）――兼与吴焕群、张晓蓬先生商榷＞一文很有新意，不错。但似乎漏掉一??要素：方向-球运动的方向，这是一个非常重要的要素，没有它就无法描述乒乓球的运动。因此应该是四要素，有了这四要素就可建模描述乒乓球的运动。
      但是乒乓球运动远比这复杂。这是因为，每一次击打时乒乓球都??是静止的，都有速度、旋转和方向三??变量，因此要对乒乓球运动建模-比如模仿波尔的击球，以上三要素是不够的，至少要引入：击球面特性（贴上胶皮后球拍的弹性、摩擦系数、击球瞬间击球面的空间位置变化及速率）、击球瞬间击打力的大小和方向、击球点（在乒乓球表明那一点受力），如果再加上球的特性（质量、体积、弹性、摩摩擦系数）和空气特征（温度、湿度、密度和风力风向）则可建立更完美的乒乓球运动模型。可以想象无任怎样，这都将将是一个极其复杂的模型，其中的工作量难以想象。
      传统的五要素是用来描述乒乓球运动的，不是用来描述乒乓球的运动的。站在打球者的角度来进行直观描述的，我击打过去的球的质量如何、来球的质量怎样都用速度、力量、旋转、弧线和落点来描述，强调的是一种感觉（也可以认为是以人为主体而不是计算机进行建模），以最少的要素描述了乒乓球运动。每个要素都有多重含义：速度包括球的运动速度、球落台后间隔了多少时间击打到球（击球点或击打点）、运动员移动和击打时乒乓球拍运动速度等等；力量则相对简单一些，其含义是用了多少力量来进行击打（与球运动速度有关，与摩擦相对），我们知道击球时有打和摩两种相互关联的击球方式，击打时拍子运动速度很快，相比力量很大，但如果摩擦多的话其结果是力量不大，而是旋转强；旋转比较容易理解，就是乒乓球的旋转方向和速率；弧线和落点发力方向和以上要素一起作用的的结果，击打后乒乓球以一定的弧线落地对方台子上的某处。
      可以这样来理解乒乓球五要素：球落台后弹起，在某个很短时间内我（或对手）用球拍以一定速度击打到球，击打时发力有一部分力量击打到球（这决定了乒乓球被击打后离开球拍的速率），有一部分力量摩擦到球（击打时纵向分力，这决定球的旋转），我（或对手）的击球发力方向、击球点、击打力量和摩擦力量的大小决定了球被击打到对方并落在台内某个位置。我们可以看到五要素中速度、力量是描述运动员的击球行为，而旋转、弧线、落点是行为结果，但在行为中同样缺乏击球用力方向用力这个重要的要素，用速度、力量、击打方向才能完整描述运动员击球行为，否则球将不知所向了。不知是有意还是无意，传统五大要素中遗漏掉的恰恰是乒乓球最深奥之处，在破解了乒乓球速度和力量的奥秘后，真正掌握了用击球方向的运用，乒乓球技才有可能达到无人的化境，我们知道乒乓球要向对方击打，因此基本的方向是向前，但辅以向上、向下、向左、向右，忽上忽下、忽左忽右，晃...，乒乓球的运动才能产生不同的旋转，有了不同的打法，结合不同的击打力量，乒乓球的运动就有了弧线和落点，也有了更多的变化。从这个层面来说，乒乓球的技术发展空间仍然很大。也许在不久的将来，击球方向将作为一个重要的要素被重视和研究，到那时人们都会说乒乓球运动有六大要素：速度、力量、击打反向、旋转、弧线和落点。球友lysine19，lysine409@gmail.com。