【物理史中的三月】1959 年 3 月 29 日：布里格斯（Lyman Briggs）發表棒球旋轉的研究結果

1959 年 3 月 29 日：布里格斯（Lyman Briggs）發表棒球旋轉的研究結果

文｜蕭如珀、楊信男（臺灣大學物理學系）（譯自 APS News，2019 年 3 月）

棒球投手要投出獨特曲線球軌道的關鍵在於球的旋轉，而非球速。我們之所以能了解這點要歸功於一位名叫布里格斯（Lyman Briggs）的物理學家兼終身的棒球迷，他於 1950 年代做了風洞實驗，徹底地確定了答案。布里格斯做此研究是在他從長期、傑出的物理生涯退休之後，這證明對於科學的好奇心並無真正的年齡限制。

1874 年，布里格斯出生在美國密西根州巴特溪（Battle Creek, Michigan），祖先於 1621 年渡著五月花號之後的財富號去到美國。布里格斯從未上過中學，但卻能考進密西根農業學院（現在的密西根州立大學），4 年後以班上第 2 名畢業。他主修農業，然而他真正的興趣卻是在機械工程學和物理學。布里格斯於1895年在位於安納保的密西根大學獲得物理碩士學位，於 1903 年在美國約翰‧霍布金斯大學完成博士學位。

布里格斯於 1896 年仍在唸大學時和太太凱薩琳‧庫克（Katherine Cooke）結婚（凱薩琳和女兒伊莎貝爾後來一起發展出麥布二式人格測驗）。在完成博士學位後，布里格斯加入美國農業部，協助建立土壤物理學，其中一個領域是研究植物的環境如何影響植物的水分攝取。

1920 年，布里格斯任職於美國國家標準局（National Bureau of Standards，現在的美國國家標準與技術研究院，NIST），主管工程物理學部門。他和德萊登（Hugh L. Dryden）做了高速機翼空氣動力學開創性的研究；他還和海爾（Paul Heyl）共同發明地磁感應器羅盤，以用來測定和地球磁場有關的飛機方位（林德伯格於他 1927 年歷史性橫渡大西洋的飛行中使用了此羅盤）。1932 年，美國總統胡佛提名布里格斯為美國國家標準局新局長，但他的國會同意被延遲了，1933 年，羅斯福就職美國總統，他尊重他前任的選擇，據稱他說他對布里格斯個人的政治立場毫無所悉：「我所知道的是他是最適任這個工作的人。」

第二次世界大戰期間，羅斯福總統任命65歲的布里格斯領導鈾諮詢委員會，目的是要研究鈾的核分裂潛力，但進展很緩慢，部份歸咎於布里格斯的健康情形不佳。當時一支由德國難民弗里施（Otto Frisch）和派爾斯（Rudolf Peierls）所領導的英國團隊，發現純化的 U-235 可被用來製造原子彈。一個傑出的英國科學家委員會將他們的報告送給布里格斯，但都無下文。

終於，氣餒的奧利芬特（Marcus Oliphant，弗里施和派爾斯的導師）親自飛到華盛頓去見布里格斯，卻很「訝異且苦惱」地發現布里格斯只將報告放進他的保險箱，並沒拿給任何人看。奧利芬特堅持要和鈾諮詢委員會的全體成員見面，才終於說服美國物理學家傾全力發展原子彈，而那次的努力終於成為曼哈頓計劃。布里格斯於 1945 年 72 歲時從美國國家標準局退休，當時大戰已近尾聲。然而，他仍繼續他的研究，在國家標準局設立了實驗室，研究負壓的液體─這可算是繼續他年輕時對植物經由毛細管作用的水攝取的研究。

由於戰爭導致橡膠的短缺，因此那期間的棒球球心都以軟木取代橡膠。投手喜歡，但打者抱怨新球打不遠。布里格斯在 NIST 做實驗測試，報告刊登於 1945 年 1 月國家標準局的《研究期刊》（Journal of Research）中指出，「強力擊出軟木球心的棒球，在相同情況下，落點可預期會比使用戰前橡膠球心擊的球短少 30 呎。」

大約 15 年後，布里格斯又回頭做了更多棒球物理實驗。長期以來大家對於到底棒球投手投出的曲線球是真的彎曲呢，還是只是光線的幻覺，有著激烈的辯論（聖路易紅雀隊的投手迪恩，Dizzy Dean，就曾於 1930 年代強而有力地反駁道：「不相信球道會彎曲嗎？嘿嘿！站到樹後面去，我會用光線的幻覺打到你」）。布里格斯知道所謂的馬格努斯效應（Magnus Effect，旋轉的物體通過液體時，會遭受差壓而讓物體偏轉彎曲）扮演著關鍵的角色，但曲率有多少是取決於速度，多少是取決於球的旋轉呢？

布里格斯藉著美國職棒華盛頓參議員隊的幫忙，徹底地解決了此爭論。投手在格里菲斯球場投球，布里格斯用頻閃相機拍下球的途徑，拍攝到球速和曲率。他還從氣槍推球出來做實驗，拍下球的飛行途徑。這些球都做了記號，同時測量旋轉，但這些記號太小了，無法在之後的照片上顯示出來。

因此，布里格斯改將棒球投進 1917 年他幫忙建造的國家標準局的風洞中，讓球在水平流動的氣流中自由落下，引發球彎曲。當棒球碰撞到地面時，球會彈跳到一張煤煙處理過的硬紙板，球沾到煤污處顯示出碰撞的點。結果於 1959 年 3 月 29 日刊出，很清楚地顯示，球速對於曲球的彎曲並沒什麼影響；旋轉才是關鍵的因素。

布里格斯於 1963 年 3 月 25 日過世，享年 88 歲。康登（Edward Condon）繼任他為國家標準局局長，宣稱：「布里格斯應該一直被懷念，他是上半世紀在華府圈內偉大的人物之一，當時聯邦政府對於科學在探索人類社會未來的發展中所扮演的重要角色，認知緩慢且跌跌撞撞。」