冰上竞技项目“冰壶”中的冰壶“逆时针旋转时，为什么会偏向前进方向的左侧”？ 这个98年来的谜团，终于被立教大学理学部教授村田次郎通过精密图像解析，首次破解了。
图1 冰壶运动轨迹示例。逆时针旋转，会偏向前进方向的左侧。前后不对称论认为，这是由于后侧的摩擦比前侧强导致的。（供图：立教大学教授村田次郎 © Jiro Murata 2022）
村田教授表示：“在电视上看到冰壶的偏转，我觉得很不可思议。当我知道这是个尚未解决的问题时，于是就从精确测量轨迹开始着手研究。”对于该问题，有数种假设。首先是左右不对称论，认为速度不同的左右侧，其摩擦力也不同，速度快的一侧摩擦热导致更多的冰融化，所以速度快的一侧摩擦弱；而前后不对称论则认为，与冰面接触的实际上是冰壶下方被制作出的细环状接触面，由于某种原因，冰壶后侧的摩擦比前侧强，所以导致冰壶石转弯；还有一种回旋论，认为转弯是由于冰壶下方凸起的部分被冰面扯拉所致。这几种假设相互间展开了激烈的争论。
对此，村田教授的研究运用图像处理型位移计（专利技术），全球首次以微米为单位测量了冰壶的运动。图像处理型位移计原本是为寻找四维以上的高维空间，以微米尺度进行验证万有引力定律的实验而开发的。实验结果观察到了冰壶下部像齿轮一样与冰咬合旋转的现象。此外，还可精密地测量出速度越慢动摩擦系数越大这一特性，阐明了引发旋转的摩擦支点的形成概率左右不同的原因。
通过这些实验发现，证明了“动摩擦系数对速度具有依赖性，因而形成左右不对称的旋转中心”，这是解答谜团的最合理的答案。此外，通过考察旋转中心的位置分布，直观地发现前侧的摩擦比后侧强，这刚好与前后不对称论的主张相反。研究不仅观察了运动，还确认了前进方向的运动与自转的能量、角动量是守恒的。通过上述正确地观察物理现象，得出了可信度高的结论。
村田教授表示“今后希望能够填补长年苦心研究的、在包含摩擦力在内的刚体力学系统中该如何操作的空白。另外目前已经跨越物理学的范畴，开始推进助力提升冰壶比赛竞技实力的工学方面的研究，将与运动员合作，帮助他们的竞技比赛。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：Scientific Reports 12, 15047 (2022)
论文：Study of curling mechanism by precision kinematic measurements of curling stone’s motion
URL：nature.com/articles/s41598-022-19303-4
