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「果壳网」能抛14个球的杂耍选手是如何挑战人类反应时间极限的？( 二 )


「果壳网」能抛14个球的杂耍选手是如何挑战人类反应时间极限的？
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「果壳网」能抛14个球的杂耍选手是如何挑战人类反应时间极限的？
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五球瀑布和五球阵雨｜physicstoday.org
杂耍有三种基本模式： 瀑布 ， 即奇数个球从一只手抛向另一只手 ， 这是最常见的模式； 喷泉 ， 用同一只手投掷和接住偶数个球；还有 阵雨 ， 所有的球被抛成一个圆圈 。 而事实上这三种之外还有一种 ， 多路 ， 玩的人可以从一只手上同时扔出多个物体 。
杂耍模式的标准数学称谓是站点交换理论（siteswap theory ， 又名量子杂耍 ， 或剑桥符号） ， 1981年由Paul Klimek提出 ， 1985年被剑桥数学家Colin Wright和Adam Chalcraft等人进一步拓展 。
这个模式用字符串来表示 ， 字符串中数字的平均值等于模式中被打乱的球的个数 。 举例来说 ， 一个简单的三球系统有一个三位的交换模式（3,3,3） ， 每个球抛出后会落到三个节拍上 。
正如Botvinick-Greenhouse和Shinbrot在他们发表于《今日物理学》的文章中写道：
就像乐谱定义了每个音符的播放时间一样 ， 站点交换模式中的数字大致定义了一个球从抛出后到被接住所需要的时间 。 更具体地说 ， 一个站点交换数定义了对象被再次抛出之前经过的抛出次数 。 出于这个原因 ， 偶数表示用同一只手 ， 而奇数表示扔向另一只手 。
三球瀑布模式：
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带三重联抛的三球瀑布模式：
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一般来说 ， 投掷高度与两次投掷之间的时间成正比 。 早在1995年 ， Beek和Lewbel就指出 ， 随着杂耍物体数量的增加 ， 对更快速度或更高高度的需求会迅速增加 ， 因此 ， 杂耍物体越多 ， 表演难度就越大 ， 掌握一个特定玩法所需的时间也就越长 。 你可以在几天内学会玩三个球 ， 但四个球可能需要几周或几个月才能掌握 ， 而五个球可能需要几年的时间 。
Botvinick-Greenhouse和Shinbrot对五球杂耍模式在重力作用下的抛物线轨迹进行了模拟 ， 以研究不同模式对投掷速度和角度偏差的敏感性 。 例如 ， 手部运动在玩“瀑布”的过程中是“左右不对称的” ， 这就是为什么在这种模式下只能玩转奇数个球 。
他们写道：“不打破非对称的情况下 ， 没有可能同时扔出偶数个球 ， 比如双手同时扔 。 ”另一方面 ， 阵雨模式不管用偶数个或奇数个球都可以玩 ， 因为它缺乏对称性 。 虽然就这一点而言它更简单 ， 但它也更难以执行 ， 因为该模式本身就不那么稳定 。
基于他们的模拟 ， 两位研究者得出结论 ， 瀑布模式比阵雨模式更能忍受投掷速度的变化 。 “在阵雨模式中 ， 每个球经过一次抛物线完成快速洗牌 ， 而在瀑布模式中 ， 每个球必须经过两个抛物线才能回到它的起点 ， ”作者写道 ， “因此 ， 手在玩阵雨时的移动速度几乎是玩瀑布时的两倍 ， 这使得阵雨时的抓取动作对时间更为敏感 。 ”
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五球瀑布及几种站点交换｜physicstoday.org
这就是为什么在阵雨模式下 ， 杂耍选手通常会把球抛得比在瀑布模式下更高：他们需要更多一点的接球间隔时间 。 但如此一来也有个代价权衡：更高的投掷比更低的投掷需要更多的角度控制 。 “当球被抛高至数米时 ， 抛出角度必须精确到0.1度以内 。 这比世界级运动员所能达到的紧张程度高出了一个数量级 。 ”


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