足球为啥是黑白色的(（科普日更）足球为什么是圆的？为什么一定是圆的？怎么变圆的？)

#2022世界杯#世界杯开幕已经两天了，有朋友说，我这个做科普的不追热点，有点可惜了，我想了下，决定今天也来个足球话题，做个有追求科普吧。

看过《水浒》的都知道，北宋高俅因蹴鞠受到端王赏识，后来宋哲宗去世，没有子嗣，于是端王赵佶幸运继位，史称宋徽宗（被埋没的艺术家），高俅也因一人得道鸡犬升天，官运亨通，最终官拜太尉（最高军事长官，大约是现在的军委副主席或者国防部长之类吧），《水浒》出名后，蹴鞠也就深入人心。

但其实蹴鞠这项运动早在战国时期就已经起源，汉代以此练兵，最后就变成了一项富人们喜爱的运动，现代足球起源于英国，形状也趋于稳定，一个圆球型。

今天的话题从这里开始：足球为什么是圆的，为什么一定是圆的。

足球是圆的（Football is round, anything is possible），这是球场上最常见的一句谚语，就是球场上一切皆有可能的意思。足球是圆的，用最小的表面积圈出最大的体积，是自然界，最大的特点是“各向同性”，因此能保证最大的公平和均匀的磨损。足球从接近球到变成真正的球也经历了差不多一百年时间，看：

第三张图片就是1970年的墨西哥世界杯上第一次出现现在还很常见的标准足球，表面有12个五边形和20六边形构成，这个也是世界足球史上的最具革命性的产品（adidas出品，经典的telstar，它有32个面，60个交点，90条缝合线）

可是这个由12个正五边形和20个正六边形的构型是怎么样的想出来的呢？

从古希腊时代，人们就开始研究正多面体，经过发现这么多面积，一共只有5种，分别是正4、6、8、12、20面体，除此以外再也没有正多面体了，这个可以通过计算来证明。作为一个完美主义者，足球世界一直追求用一个正多面体来做成足球的形状，但正多面体最多只有正20面体，而且是由三角形构成的，如果照这个样子去裁剪皮料缝制成足球，这个足球就不是圆的，那就会有12个顶点，30条棱和20个面，可以想象这样的足球在足球场上蹦蹦跳跳，这一定让全世界所有的球迷都无法接受。

完美的足球不存在？足球有棱角？怎么办？

于是有一个天才，具体是谁？已经不可考。他提出了一个天才的方案。就是把正20面体的每一个顶角，切掉一部分，切掉每一个三角形边长的1/3，这样一个崭新的球体就出现了，每一个三角形因为都被切掉了，三个顶角变成了一个正六边形，而每5个正六边形围成了一个正五边形，这就是现代足球黑白相间的模样，他有12个正五边形和20个正六边形构成。

就是这样巧合，自然界也有天然形成的足球，但人类没有抄袭。

就在1970年世界杯后一年，日本人大泽映二在他的书《芳香性》中，描述了一种C60分子的设想（不知道他是不是受到了阿迪达斯足球telstar的灵感）。

接着英国化学卷富勒（Buckminster Fuller）用笔将这种形状勾画了出来（也有可能是受到了足球的灵感吧），于是这种有60个碳原子构成的碳分子，就命名为富勒烯，也叫足球烯，它的90个共价键当中分别有60个单键和30个双键。

1980年，日本人饭岛澄男第一次在实验中分离出富勒烯，1984年有了光谱证据，1985年首次实验室制备，1990年实现大规模制备技术，1996年三名科学家因富勒烯的发现获诺贝尔奖。2010年加拿大科学家通过光谱分析在6500光年以外的宇宙中发现了C60存在的证据。

还有什么？这玩意有什么用？

参加过1997年高考的同志们还记得化学的最后一题就是足球烯，当然1997年的全国化学竞赛也考到了足球烯，作为亲历者，令人印象深刻。

前几年关于足球烯还是挺火爆的，尤其是90年代末和本世纪初期，各种民科解释，山寨产品层出不穷，骗了好大一波智商税，在此不再赘言。

1991 年，饭岛澄男在一次实验中发现了一种更加奇特的物质——碳纳米管，对你没看错，他就是第1次实验室分离出足球烯的那个家伙，虽然他还没有拿到诺贝尔奖，但就光凭他分离出足球烯和碳纳米管这两个贡献，这几年一直是诺贝尔化学奖得奖的热门人选，我相信诺贝尔迟早是他的囊中之物。

说到碳纳米管那就更厉害了，当然这也是另外一个话题，我们以后有空再讲。

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