2024 年 5 月 21 日
棒球裡的變化球是如何投出的,其中有著甚麼樣原理在其中起到作用

棒球裡的變化球是如何投出的,其中有著甚麼樣原理在其中起到作用

在過去的幾年間,大聯盟發生了一些讓人摸不著頭腦的簽約,如果只是一、二起那或許是球團愚昧,但一再發生,肯定有些事在發生改變,科技進步以及新設備的投入,對棒球產生了深度影響,其中,透過新儀器的觀測,以及對物理原理的利用,為投手打造的變化球正越來越風行。

空氣對球飛行所造成的影響,將改變球的飛行軌跡

在討論與棒球有關的空氣動力學理論時,一定都會談論到下列兩個理論:白努利原理與邊界層理論,但下面讓我們透過簡單的介紹,來說明物理原理如何作用在變化球上,而現今的棒球界又是如何透過新的儀器設備,來挖掘投手潛力的。

邊界層理論的內容是探討當流體流經物體時,會因為表面摩擦力而造成速度的下降,跟原速度相比,下降的範圍,稱為邊界層,邊界層分離時會產生不穩定的氣流,稱為尾流,棒球因為有縫線,因而會導致邊界層分離點的前移或後退,進而影響球所受到的升降、側向力跟阻力,球的飛行軌跡也會因此改變,也因此產生各種不同的球路。

在球的飛行過程中,除了重力,也會受到阻力與馬格納斯力的影響。阻力在這裡可以簡單理解為空氣阻力,馬格納斯力則是球旋轉時,邊界層分離造成尾流方向改變,球所受到的橫向作用力,造成球飄移。也因此,投手可以藉由不同的握球方法、旋轉方式與施力方向,來投出各種不同的球路。

空氣對球飛行所造成的影響,將改變球的飛行軌跡
突起的縫線與空氣之間的擾動,造成球飛行軌跡的變化

過去幾年中,大聯盟有多起不那麼讓人理解的簽約

在過去,我們都認為要簽下一名投手,是因為在過去這位投手有著不差的表現,因此才讓球團願意花錢簽下他,即使在大聯盟,對小市場球隊來說,幾百萬美元也不算小數目,更何況還必須在40人名單中留出位置,讓我們看看幾個簽約以及後續發展。

2021年的簽約狀態

2021年道奇首先簽下的是一位大聯盟經驗5年,在600多局的投球中繳出生涯防禦率4.72,頂多只能算是堪用的投手,卻是道奇優先出手,以850萬美元拿下的安德魯·希尼Andrew Heaney。

2020年的簽約狀態

  • 皇家用兩年1800萬簽下前一季ERA5.56而且已經33歲的麥克·邁納 (Mike Minor)。
  • 巨人用600萬簽下前一季ERA7.22的安東尼·迪斯克拉方尼 (Anthony DeSclafani)
  • 紅襪用500萬續約近四年ERA5.12的馬丁·培瑞茲 (Martín Pérez)
  • 大都會用1000萬簽下上一季ERA5.52的瑞克・波賽洛 (Rick Porcello)
  • 巨人則用600萬簽下前賽季ERA5.72的凱文・高斯曼 (Kevin Gausman)
  • 藍鳥用800萬簽下,前一季ERA6.62的羅比·瑞伊 (Robbie Ray)
  • 費城人用5年1.18億美元簽下前賽季ERA3.96的傑克·惠勒 (Zack Wheeler)

這些球員的表現如何

以上幾位,最低限度都是能被帶季後賽的水準,甚至有全明星,還出過賽揚獎投手。也就是說,各球團已經不在把ERA看做觀察投手的唯一標準,缺乏了包含縫線漂移(seam-shifted wake)在內的進階數據,就難以評估一位投手是否有潛力還沒有被開發。

投手再生工廠道奇的經典案例,將幾近淘汰的投手打造成一流Setup man

道奇改造埃文·菲利普斯Evan Phillips就是經典的例子,在那之前26歲的Phillips生涯防禦率7.5,在大聯盟已經快混不下去了,而去年63局中,ERA只有1.14、WHIP0.76、K/9值10.2,郭泓志在2010年主投60局防禦率1.20,當時打破2003年塞揚後援投手岡耶(Eric Gagne)所保持的防禦率紀錄,而菲利浦斯去年主投63局防禦率1.14,打破屹立12年的郭泓志寫下的隊史單季最低防禦率紀錄。

菲利普斯依靠的武器是甚麼

Evan Phillips依靠的就是改造後的道奇滑球,過去以四縫線為主的他,改以滑球做為最主要武器,佔整體投球44.2%,同時保持1成60的低被打擊率。另外他還新增卡特球做為他的第二球種,占26.7%,同樣擁有壓制力,變速球則是完全棄用。透過追蹤系統Statcast可以發現,他過去的滑球橫移只有18.8公分,而在改造後則達到39.1公分,足足多了超過一倍。

變化球的物理原理是甚麼

從2015年大聯盟官方開始啟用雷達追蹤系統「Trackman」追蹤轉速,再加上2006年投入使用用來追蹤位移的光學追蹤系統「Pitch f/x」,從此轉速跟位移都有了。

前面有提到的馬格納斯效應,用在棒球,就是球在空氣中旋轉,會帶動球不同邊的空氣流速增加或減少,進而影響兩邊的壓力差,進而影響球的行進軌跡,這也是為何過不同旋轉角度跟轉速,就能使不同變化球會有不同的軌跡;提外話,因為引力,球不會上竄,但如果掉下來的幅度較小,就會對打者產生上竄的錯覺。在知道轉速跟位移之後,再加上投手本身如投球機制、握球、手指、揮臂等條件,就比之前完全依靠經驗的調整投手更加科學。

而在2020年光學追蹤系統鷹眼(Hawk Eye)上架後,連棒球的旋轉軸都可以掌握,這就為縫線漂移(seam-shifted wake)提供了關鍵數據,這時候縫線與氣流之間的關係就更清晰了,即使轉速跟旋轉軸相同,如果縫線方向不一樣,就會造成不同的位移。

這也就是近代隊投手改造成功率更高的原因,過去我們都認為球路位移,跟投手本身的天賦、投球機制、揮臂角度、球速有關,而現在透過儀器的幫助,再不大幅改變投手投球機制的情況下,只要改變握球方式就能得到相當不錯的效果。

投手再生工廠道奇的經典案例,將幾近淘汰的投手打造成一流Setup man
菲利普斯依靠改造後的道奇滑球大殺四方,並打破郭泓志紀錄

在科技的加持下,棒球界在發生甚麼改變,又會對未來產生甚麼影響

最近幾年,棒球科學進展快速,儀器工具、數據資料的爆發性成長。尤其是美國球界,所掌握之技術理論、資訊歸納、效率最佳化的知識…等,與圈外人之間的差距,是前所未有的巨大。

球迷雖然不見得能直接從比賽中感受到,但在球場之外應該多少還是能感到有些事情再發生變化,最值觀的就是不知道為什麼會簽下某位選手,明明成績很普通;或者放棄某些選手,其實成績也還不錯,主因當然就是棒球科學興起、以理論知識為主軸的數據大爆炸。

大量的進階數據其實有點掃興,而且對於觀賞比賽來說並沒有幫助,我不需要知道大谷的FIP、WRC+或是WAR,我知道他的防禦率跟打擊率就可以有很棒的觀賽體驗了。進階數據但往小了說,可以讓你知道兩位球員哪一位比較好,更重要的是他為什麼比較好,具體來說好在哪裡;往大了說可以讓你知道大聯盟正在發生甚麼,球員交易裡面有甚麼門道。

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