Формула победы: как наука пытается вывести уравнение идеальной игры

Болельщики считают футбол непредсказуемой игрой. Сомневающиеся в этом ученые не устают разбирать его по косточкам в поисках закономерностей, а мы рассказываем о достижениях фундаментальной науки, посвященных самой популярной игре в мире

Выбор цвета

Форма футболистов — немаловажный элемент, повышающий шансы на победу. По крайней мере, на этом настаивают исследователи из британских университетов Дарема и Плимута. Проанализировав статистику всех игр британских клубов с середины 1940-х до 2002 года, они выяснили, что клубы, спортсмены которых носят красную форму (например, «Арсенал» или «Манчестер Юнайтед»), выигрывали намного чаще остальных.

Исследователи предположили, что «красные» клубы могли случайно оказаться «закрепленными» за большими городами и, соответственно, получать больше денег. Чтобы проверить гипотезу, они сравнили только результаты клубов из восьми крупнейших поселений, но оказалось, что и в этом случае «красные» побеждают чаще.

Специалисты полагают, что красный цвет может вызывать больше бессознательных симпатий у болельщиков, и уже их реакция стимулирует спортсменов играть лучше. Кроме того, сами футболисты чувствуют большую уверенность, если видят себя и товарищей по команде в красном. Наконец, судьи чаще симпатизируют игрокам в алой форме. Природа этой психологической реакции до конца неясна, но она проявляется и в других видах спорта, например в таэквондо.

Параметры пенальти

С точки зрения игрока

Мужское население планеты бьет по воротам с того момента, как научается уверенно бегать, однако по-настоящему овладевают этим искусством единицы и получают за это миллионы долларов. Но скоро умение бить пенальти перестанет быть пропуском в мир звезд. Ученые из Ливерпульского университета имени Джона Мурса вывели формулу идеального одиннадцатиметрового удара.

Исследователи проанализировали гигабайты данных с камер высокого разрешения, установленных позади ворот, и определили характеристики «неберущегося» удара. Футболист должен послать мяч в верхний угол ворот на расстояние полуметра от перекладины и полуметра от штанги. «Снаряд» нужно разогнать до скорости не менее 104,5 км/ч и подходить к нему, держа угол в 20–30 градусов. На разбег футболисту дается не меньше пяти, но не больше шести шагов.

Стратегия, по заверениям ученых, обеспечивает 100%-ный успех, потому что мяч летит очень быстро, попадает в дальний угол ворот, и голкипер физически не успеет отреагировать.

С точки зрения голкипера

Впрочем, для вратарей исследователи тоже составили инструкции. Точнее, объяснили, как не нужно себя вести. Группа психологов из Университета Амстердама изучила записи одиннадцатиметровых ударов на чемпионатах мира с 1982 по 2010 год и выяснила, что вратари проигрывающих команд чаще прыгают вправо, хотя мяч с одинаковой вероятностью летит как в правый, так и в левый угол ворот.

«Правоцентризм» голкиперов объясняется особенностями работы нашего мозга. В стрессовой ситуации, когда человек сильно мотивирован на результат (обязательно поймать мяч, чтобы команда не проиграла), преимущественно активируется левое полушарие, которое контролирует движения правой половины тела. В итоге голкипер прыгает вправо и уменьшает шансы поймать мяч. Изменить работу мозга нельзя, но вратари могут научиться блокировать «правые» позывы — все дело в количестве тренировок.

Вбрасывание из-за боковой

Умение «пробивать» вратаря — необходимый, но не достаточный элемент победы. Не менее важно точно вбросить мяч из-за боковой линии. При этом часто нужно чтобы он пролетел значительное расстояние.

Специалисты из Университета Брунеля в Лондоне определили, под каким углом к земле должен двигаться мяч, чтобы оказаться как можно дальше. Полученная цифра — от 20 до 35 градусов — противоречит законам физики. Так, угол наклона ствола артиллерийского орудия для залпа максимальной дальности составляет 45 градусов. Значительное расхождение с классической механикой связано с физиологическими особенностями мышц и костей человека и со спецификой полета мяча.

Игра на выезде

Фанаты, да и сами спортсмены, уверены: играть на своем поле всегда лучше. В 2013 году наука проверила это убеждение на прочность. Исследователи из Испании и Португалии провели анализ 111 тысяч матчей, состоявшихся с 2000 по 2010 год. Выяснилось, что дома футболисты действительно играют успешнее — в среднем на своем поле команды выигрывают 55,6% матчей. Стены родного стадиона особенно помогают клубам нижних дивизионов — монстры футбола не так чувствительны к географии матча.

В начале 2010-х ученые из исследовательской лаборатории Disney Research поняли, в чем секрет домашних игр. При помощи специального программного обеспечения специалисты определили, где находился мяч каждую секунду из 380 игр сезона-2010/2011. Выяснилось очевидное (для болельщиков): на выездах футболисты чаще играют в обороне, даже если дома проводят матчи в основном на половине противника. Именно смена поведения, а не подсуживание арбитров, снижает число побед на чужих стадионах.

Случайность выигрыша

Самое удивительное открытие, связанное с футболом (и вообще командными видами спорта), сделали специалисты по теории вероятностей. Как показывает несложный подсчет, чтобы в серии игр сильная команда обыграла слабую, нужно провести очень много матчей — настолько много, что этого не сможет позволить ни один чемпионат.

Вот что пишет американский специалист по теории хаоса Леонард Млодинов: «Если команда достаточно сильна, чтобы… обыграть другую в 55% игр, более слабая команда тем не менее выиграет серию из 7 игр с вероятностью… примерно 4 из 10. Если же от …более сильной команды ожидают победы над соперниками с вероятностью в 2 случаях из 3, соперники все же победят в серии из 7 игр с вероятностью около одного на каждые 5 игр. …в случае вероятности 2/3 придется сыграть как минимум 23 игры, чтобы определить победителя… В случае же соотношения 55 к 45 статистически значимой окажется серия из 269 игр».

Так что кубок чемпионата мира у той или иной команды — скорее случайность, а не заслуженный результат.

Самый полезный игрок

Если победа в турнире — событие случайное, то, может быть, между командами нет особых различий и они играют то лучше, то хуже в зависимости от обстоятельств? В оценки экспертов личное отношение к команде и впечатление от игр вносят едва ли не больший вклад, чем место в турнирной таблице, к тому же специалисты постоянно расходятся во мнениях.

Биомеханики из Северо-Западного университета в Иллинойсе в 2010 году придумали, как определять качество команд, не задействуя симпатии и антипатии. Для получения объективной оценки специалисты использовали графы — особый способ представления информации, который «вытаскивает» неочевидные закономерности.

Для построения графов ученые брали данные о количестве голевых ударов и точных пасов в Чемпионате Европы — 2008. В итоге исследователи выявили самых результативных игроков: лучше всех играли капитан «Барселоны» Хави Эрнандес и защитник «Реала» Серхио Рамос. Качество сборной определялось по числу успешных футболистов, и первые три места заняли Испания, Нидерланды и Португалия. Оценка совпала с мнением экспертов, но она полностью исключает фактор субъективности.

Уравнение идеальной игры

Даже если команды будут действовать строго по науке, футбол все равно останется непредсказуемым. В отличие от других командных игр, здесь важнее стратегия и меньше вклад каждого футболиста, хотя иногда один человек может спасти игру. Из-за небольшого счета каждый гол ценится куда выше, чем, скажем, забитая шайба в хоккее, не говоря уже о баскетболе с десятками мячей в корзине.

В 2006 году специалисты из Лос-Аламосской лаборатории оценили итоги 300 тысяч матчей по хоккею, футболу, баскетболу, американскому футболу и бейсболу. В традиционном футболе исход игры оказывается неожиданным намного чаще, чем в других командных видах спорта. И именно это делает его любимой игрой на планете.

_{Материал опубликован в июле 2014, частично обновлен в июле 2024}