棒球传奇“魔法泥”终于被科学家解析

虽然洛杉矶道奇队第八次赢得世界大赛冠军并不是因为“魔法泥”，但棒球的“魔法泥”却是一个传说。每个美国职棒大联盟 (MLB) 球队的装备经理都会把它涂到每个比赛用球上。它可以提高球的抓地力，使新球失去光泽，并防止球受损。

现在，这种天然物质的独特性质已得到科学量化。11 月 4 日发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上的一项研究详细介绍了它的特殊之处。

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这项研究的共同作者、宾夕法尼亚大学软物质科学家 Shravan Pradeep 告诉《大众科学》 ：“当你拿着它的时候，感觉就像砂纸一样，但当你涂抹它时，就像涂抹面霜一样。”

从 1930 年代起，宾特利夫 (Bintliff) 家族就开始在位于新泽西州南部特拉华河口的一个秘密地点收集莱娜·布莱克伯恩 (Lena Blackburne) 棒球摩擦泥。

“当你取出一小团粘土放在手上时，它就像是优质的面霜，摸起来感觉很光滑，”这项研究的共同作者、宾夕法尼亚大学地球物理学家道格拉斯·J·杰罗马克告诉《大众科学》 。“当它只是一团糊状物放在手上时，你一点儿感觉都没有。只有在你涂抹后，它才会变干，才会有砂砾感。”

2019 年，体育记者马修·古铁雷斯 (Matthew Gutierrez) 要求宾夕法尼亚大学的研究小组分析泥浆的成分和流动行为。他想看看泥浆是否真的像球员声称的那样，能让球表现得更好。该团队提供了快速分析，但还远远没有得到科学证据。不过，他们感兴趣的是，这种泥浆是否超出了运动员的迷信。

到 2021 年，Pradeep 设计了三组实验来确定泥浆是否真的有效，这些实验在新研究中进行了详细说明。一个实验测量了泥浆的可涂抹性，第二个实验测量了泥浆的粘性，第三个实验测量了泥浆对棒球与投手指尖摩擦的影响。

可通过两种现有设备测量涂抹性和粘性——流变仪和原子力显微镜。流变仪测量涂抹性。

“我们将材料涂抹在两块板之间并旋转它们，这样我们就可以看到它如何流动并测量粘度，”Pradeep 解释道。

原子力显微镜在原子水平上观察材料的粘性，并了解其改善抓握力的效果。

然而，为了测量泥浆的摩擦效应，该团队需要建立某种新型实验装置，该装置需要模仿人类手指的特性。他们创造了一种与人类皮肤弹性相同的橡胶状材料。然后，他们将一种类似于人类皮肤分泌的油覆盖在材料上。该团队按照 MLB 规定的方式，仔细而系统地将涂油的材料摩擦在棒球条上。

“这就是这三种仪器的美妙之处。它们测量不同的东西和材料的各个部分，”这项研究的共同作者、宾夕法尼亚大学流体动力学家 Paulo Arratia 告诉《大众科学》 。

据该团队称，这些仪器揭示了泥浆与投手所说的情况相符。泥浆的粘性、可铺展性和摩擦力恰到好处，使投手能够很好地抓住球。令团队感到惊讶的是泥浆的稠度以及这三种特性以正确的量结合在一起。

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“事实上，它扩散时就像里面根本没有沙子一样。但一旦干燥，那里的稀疏沙子就会产生这种摩擦效果，”杰罗马克说。“它有恰到好处的细小粘性颗粒和稀疏的大而有棱角的颗粒比例。我们只是没想到会看到它们在一起。”

MLB 曾考虑用合成润滑剂代替魔法泥，但这些润滑剂都无法复制天然泥的功效。

阿拉蒂亚说：“我们非常尊重这个家族，他们保留了这些工作知识，生产出感觉一致的产品，投手可以说他们有良好的意识。”

研究人员希望他们的工作能够促进对泥浆特性的更多研究，从而了解侵蚀。这也推动了“地质模拟”研究，即利用天然物质制造更具可持续性的材料。

Pradeep 表示：“大自然创造了这些材料，我们能够观察它们的机械性能。因此，还有其他材料我们不知道它们的作用，但它们具有奇特的机械或传输特性，我们可能想研究一下。它们可能会成为设计不同组润滑剂或抓握材料的灵感来源。”