2025年世界斯诺克锦标赛最近落下帷幕，中国选手赵心童在决赛中击败前世界冠军马克·威廉姆斯，成为中国首位世界冠军。然而，在此之前，在这次扣人心弦的比赛中，另一位选手也成为了世界新闻——北爱尔兰选手马克·艾伦。艾伦打出了罕见的147分满杆，成为世界锦标赛历史上第11位做到这一点的选手，并因此获得了约5.3万美元（4万英镑）的奖金。满杆！147分！如果你想知道这究竟意味着什么——以及/或者斯诺克如何成为牛顿物理学的绝佳演示——请继续阅读！
斯诺克是如何运作的……
首先，是基本规则。如果你熟悉斯诺克，可以跳过本节——如果不熟悉，这里解释一下为什么147是那个神奇的数字。
一场斯诺克比赛（称为一局）开始时，台面上除了白色的主球外，还有21个目标球。这些目标球包括15个红球，以及以下每种颜色各一个：黄球、绿球、咖啡球、蓝球、粉球和黑球。
和台球一样，游戏的目标是使用主球将目标球打入台面周围的六个袋中。这被称为“击球入袋”，如果选手成功，他可以继续击下一杆。如果失败，则轮到对方。游戏一直进行到所有球都被击入袋中。
这里有两点需要注意。第一，斯诺克球是有分数的，并且需要按照分数递增的顺序击入袋中。首先是15个红球（每个1分），然后是黄球（2分）、绿球（3分）、咖啡球（4分）、蓝球（5分）、粉球（6分），最后是黑球（7分）。第二，在每打进一个红球后，击球者有机会击打一个彩球。如果成功，该彩球的分数将被计入总分，并且该彩球会被放回其起始位置。红球则留在台面外。
技术娴熟的选手可以连续击打多个球。这种连续击球称为“一次连杆”（break）。细心的读者可能已经注意到，一次连杆可能获得的最大分数是：全部15个红球（每个1分），每个红球之后都击打黑球（每次7分），然后是按顺序的彩球。总计为147分：（15 x 1）+（15 x 7））+ 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7。
……以及为什么它如此、如此之难
要打出147分的满杆，其难度之大难以言喻。首先，仅仅是连续打进36个球而不失误这一点就非常困难。任何玩过台球的人都会告诉你，这种连续性本身就不是一件容易的事。
然而，酒吧里普通的台球高手可能会被斯诺克台球桌的大小吓到：它们非常巨大。一张标准斯诺克台球桌长12英尺，宽6英尺，这基本上相当于将四张普通酒吧尺寸的台球桌拼在一起，并排成两乘二的布局。公平地说，职业台球桌更大——9英尺乘4.5英尺——但其面积仍明显小于斯诺克台球桌。
此外，尽管斯诺克台球桌比台球桌大得多，但袋口却更小，并且张开的角度也比台球桌窄。这使得斯诺克比台球更不容忍失误；如果一个球没有直线进入袋口，它很容易撞到袋口边缘弹出来。
所有这些因素使得连续击打几个球都很难，更不用说清台了，更不用说清台并确保每次击打红球都能为击打黑球做好准备。
控制主球……用物理学！
既然斯诺克如此、如此困难，球员们是如何打出147满杆的呢？答案的重要组成部分是……物理学！
英国谢菲尔德大学的天体物理学家兼斯诺克爱好者西蒙·古德温告诉《趣味科学》，理论上来说，斯诺克是一项相当简单的运动。
“你有主球，你的主要目标是把目标球打进袋。当打得不好时，就像我一样，通常只会说：‘太棒了！进了一个！’”他说。然而，连续得分的关键在于通过移动主球为下一杆做好准备。“你必须按照非常特定的顺序击打球：你必须先打红球，然后打一个彩球。所以主球控制是绝对至关重要的。”
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控制角度
主球控制始于理解两个球碰撞时会发生什么。考虑最简单的情况：主球沿直线运动，并精确地以直角撞击目标球。主球携带一定的动量，动量计算为其质量乘以速度。当球沿直线运动时，这被称为线性动量。
古德温说，这种情况很容易建模：“主球过来，撞击目标球。如果是正面碰撞，完全沿着一条直线，你就传递了所有的动量。[入射]球停止，另一个球继续前进。所以非常、非常简单。”
换句话说，主球的所有动量都传递给了目标球。这是因为动量是一个*守恒*的量。在所有其他因素相同的情况下，碰撞前的动量总量等于碰撞后的动量总量。
然而，主球、目标球和袋口完全对齐的情况相当罕见，因此大多数斯诺克击球都涉及主球以一定角度撞击目标球。在这种情况下，动量仍然守恒，但现在它在主球和目标球之间分配，主球撞击目标球的角度越尖锐，其保留的动量就越多。
不变的是，两球会以直角飞开。嗯，差不多。“如果这是一个经典的理想化物理问题，”古德温说，“球会以完美的直角[散开]。”
然而，当然，斯诺克并不是一个经典的理想化物理问题。主球在运动过程中会因摩擦而损失一部分能量，两球之间的碰撞并非完全弹性，两球之间的接触也会产生摩擦并损失动能转化为热量，等等。
但是，要弄清楚主球撞击目标球后会做什么，了解它们几乎会以90°角散开，并且它们之间的动量会守恒，是一个很好的起点。
掌握旋转
线性动量只是故事的一半——而且可以说是比较不有趣的部分。如果你观看一些斯诺克精彩集锦，你会看到最好的选手可以对主球做出各种令人难以置信的事情：让它瞬间停止、以看似不可能的角度转弯，或者撞击后剧烈侧旋。古德温说，即使是他有时也会难以置信地摇头。“有些事情你看了会说，‘这简直是违反物理定律的！’”
所有这些技巧都取决于另一种动量形式：球的旋转，或者更正式地说，角动量。
“看看那些非常、非常、非常厉害的[选手]，”古德温说。“他们能把[主球]精准地送到他们想要的位置。当有人打出精彩的连杆时，看起来是那么、那么自然。而控制主球的方式就是给它施加旋转。”
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通过用球杆击打主球的非中心位置来给主球施加旋转。击打球的中心点上方会产生上旋，而击打中心点下方会产生下旋。这两种旋转都使球围绕与其运动方向垂直的轴旋转。上旋使球以与其前进方向相同的方向旋转，而下旋则相反。同时，向左或向右击打主球会使其围绕垂直于台面平面的轴旋转。
这还不是全部。正如古德温指出的，“你可以[组合多种旋转方式]使球以复杂的方式旋转。”
那么，当一个旋转的主球撞击目标球时会发生什么？角动量也是一个守恒的量，这意味着施加给主球的旋转量会在碰撞中分配给主球和目标球。携带上旋的主球在碰撞后会跟随着目标球，而足够强的下旋会使主球后旋，向与目标球相反的方向移动。侧旋会改变主球和目标球的运动方向。
理解台面
到目前为止，我们已经研究了斯诺克球相互作用的理想化模型，但在考虑旋转时，实际比赛中的现实世界的不完美之处也很重要。特别是主球与台面的相互作用，是一个关键的考虑因素。
“球在跨越绒布时可以获得或失去旋转，”古德温解释道。球与台面的摩擦力在一定程度上取决于其速度——球的速度越快，它在台面上滑动的距离就越长，而不是滚动。这就解释了像下面斯诺克传奇人物吉米·怀特的神奇击球是如何实现的。起初，主球速度太快，无法抓住台面。随着速度减慢，怀特施加的极端旋转开始起作用，球就……停止了。
每张斯诺克台面也不同，有些产生的摩擦力比其他的更大。“通常，”古德温说，“你会发现比赛的前几局[比赛]有点磕磕绊绊。即使[一局]明显获胜，另一位选手也会继续打一会儿，即使他们没有获胜的希望，只是为了感受一下台面的感觉。”
此外，他说，“绒布有毛向，所以它有一个方向。所以，向上击打一个球比向下击打一个球实际上略有不同。同样，如果你没有掌握好这一点，并且没有完全适应台面的运行方式，你可能会击球过轻或过重。”
最后还有一个台面方面的因素需要讨论：库边。同样，理论上，球与库边的相互作用方式相当简单。这次，借鉴光学概念会很有帮助：入射角和反射角。“在理想情况下，[球]只是被反射，”古德温说。
基本上，如果你画一条垂直于库边的线，在球接触库边的点上，那么球的轨迹与这条线的夹角（入射角）将与它弹开的角度（反射角）相同。
然而，给球加一点旋转，它就会开始表现出非常不同的行为。观察球是如何直线沿着台面移动，然后以意想不到的角度从库边弹开的。
忘掉一切
职业斯诺克选手会考虑反射角或线性动量与角动量之间的差异吗？“当然不会，”古德温笑着说。“他们只是有一种本能的理解，那就是‘如果我这样做，就会发生这种情况’。”
古德温说，这种理解是通过终生的练习建立起来的。一名职业选手将在“练习台上花费数千小时”。
对于那些不能做到这一点的人来说，理解球为什么会以这种方式运动，可能会出奇地有帮助。对主球-目标球相互作用的物理学进行理论上的理解只能带你走到这一步——但下次你在当地酒吧玩台球时，它可能会给你带来一些优势。
这个故事是《流行科学》“有问必答”系列的一部分，我们在这里回答你最离奇、最烧脑的问题，从普通到怪诞。有什么你一直想知道的事情吗？问我们吧。
