Friday, November 16, 2007

Mythbusters: Baseball Special

不曉得這裡有沒有 Mythbusters 的 fan?

Mythbusters 是 Discovery Channel 的一個單元,中文翻譯是 "流言終結者",這個工作團隊以 Jamie Hyneman、Adam Savage 為首,build team 則有 Kari Byron、Tori Bellici 和 Grant Imahara,他們多半是做特效出身,總是在各處搜尋一些千奇百怪的流言,然後用實際的實驗來驗証其可靠性 -- Confirmed, Plausible or Busted。我個人是很喜歡這個系列 -- 即便它的播出時段和我的睡眠時間有些小衝突。

在 11 月 15 日,最新一季的 Mythbusters 制作了一集 "baseball special",他們要以科學實驗來與一些廣為流傳的 baseball myth 鬥法,甚至 future HOFer Roger Clemens -- 自稱是 Mythbusters 的 big fan -- 也為這個特別單元捉刀。個人在這個特別的 episode 裡做了一些筆記,要特別強調的是:我只是想把這些實驗的過程與結果和來這個 blog 的朋友分享,但絕不預設任何可信度的立場。

A corked bat can hit a ball farther than an uncorked bat.

毫無疑問,這則 myth 來自 former Cub 的大棒子 Sammy Sosa,記得是在 03 年吧?Sosa 的斷棒被發現裡頭有 cork,後來他遭到禁賽 7 場的處分,聲名與評價也大幅滑落,因為世論普遍認為用 corked bat 擊球會比 uncorked bat 要遠。

Jamie & Adam 在驗証這則 myth 時:

  • 製作了 corked bat (Duh!)。

  • 測得一般人的揮棒速度 (動作開始到擊球點) 大約是 60mph。

  • 利用在 "pirate special" 的 episode 裡所打造的空氣砲來發射 MLB 的比賽用球,將球速控制在 80mph。

  • 改裝 Grant 製作的 "揮刀機器人" 成為 "揮棒機器人",將揮棒速度調整為 60mph。

  • 調整時間差,讓空氣砲在射出球的時候瞬間啟動 "揮棒機器人",讓 "揮棒機器人" 正確的擊球。

  • 利用 high-speed camera,比較 real bat 與 corked bat 擊中球後,球往反方向飛出去的速度。

他們的機器後來調整到每一個擊出去的球都是 line drive,據說光是 fine tuned 就花了 Jamie 和 Adam 兩天的時間。

結果發現:用 real bat 回擊 80mph 的球,球大約也是以 80mph 往回飛;但換上 corked bat 之後,球往回飛的速度幾乎打了對折。這是簡單的物理學:對於相同質量的物體,初速度大,所含有的動能也就比較大!Corked bat 除了質量較輕,中間的 cork 材質也可能吸震,擊出去的球也就沒辦法飛得比較遠。

03 年的那件醜聞,或許真如 Sosa 所說 -- 他拿到了練習用的球棒,畢竟這個實驗說明 corked bat 對擊球的遠度沒有幫助。

Result: Busted

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A dry ball travels farther than a humid ball when hit.

這應該已經不構成 myth 的要件,起因在於 Rockies 的主場 Coors Field 近兩年來將比賽用球經過 humidor 的處理,造成這座高海拔球場產出的 HR 數明顯減少。

Build team 首先將實驗的規模縮小:把 5 個於相對溼度 90% 的 humidor 放置一星期的球與 5 個對照組由 125-inch 的高處落下,發現放置於 humidor 的球的第一次彈跳高度約比對照組短了 14% (91cm : 106cm)。

Say,假使一支 HR 的飛行距離是 440 feet,減少 14% 的話就會變成 378.4 feet,這將越不過 Dodger Stadium 的中外野 (396 feet),不過真實的情況當然沒有這麼單純。

接下來 Grant 的機器人出動,在球場上以相同的方式分別將置於相對溼度 10%、50% 與 90% 的 3 種球分別擊出,發現球所飛行的距離與它們所放置的 humidor 的溼度成負相關 -- 越溼的球越飛不遠。即便如此,build team 仍然認為有許多不確定因素存在 (e.g: 風向)。

Result: Plausible

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Does a curveball really curve? Is there such a thing as a rising fastball?

關於這個部份,Clemens 在節目中示範了 fastball、curveball 以及 slider 的投法,他說到變化球的關鍵在於出手時,球的自轉軸傾斜角度、縫線與氣流的切割方式。OK,個人對於棒球的認識是建立在數字資料的基礎,球路這方面我實在無力多加著墨。總之,curveball 在 high-speed camera 下的確是會 curve 的。

Build team 甚至跑了一趟 NASA Ames 研究中心。研究員 Mehta 為大家 demo 了像是 "棒球的風洞 (wind tunnel) 實驗" -- 以流體模擬氣流,旋轉棒球並加入有色的染料藉以表示氣流的流動方式,從這個簡單的實驗裡可以看得出來 -- 好比說 curveball 之所以會 curve,就是因為球的旋轉使得底部的空氣負載力降低,球才會向下掉。

那麼 rising fastball 呢?Mehta 表示:高速飛行中的棒球無論以什麼角度旋轉,最多都只給予球重量約一半的昇力,fastball 如果真能 "rising",昇力至少要與球重相同。因此也就沒有 rising fastball 的存在。

Result: Rising fastball, busted

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Sliding into a base is quicker than running when you can't overrun the base.

Jamie、Tory 與 Grant 3 人在兩個壘包間裝上計時器,計算滑壘 (sliding) 停止與直接減速剎車 (running) 在時間上的差別,得到的結果分別是:

NameRunningSliding
Tory3.6243.572
Grant4.133.93
Jamie4.0763.976

看來使用滑壘的技巧對於不能 overrun 的壘包要比直接減速要快一點。不過請不要誤會:這個實驗的前提是 "不得 overrun 的壘包"。滑壘的確能在極短時間內消耗掉跑者的速度所產生的慣性,相對於直接減速會有較慢的結果一事,問題的重點則在於跑者接近壘包時會下意識的降低自己的速度以防止衝過頭。至於 diving 的意思則和 sliding 差不多。

換句話說,當最終的目標是一壘 -- 也就是可以 overrun -- 的情況下,用滑壘的方式是肯定不會比直接衝過去要快的!所以當我們看到 Jeff Kent 有時候會用 diving 的方式去搆一壘壘包,這其實是無腦的作法,他沒有必要在可以 overrun 的前提下刻意把自己原本的動能給耗掉,plus,diving 受傷的機會比 sliding 要高。

Result: Confirmed

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Can a baseball be hit so hard that the hide comes right off of it?

這則 myth 有趣的地方在於有人說:如果打者夯得夠大力,就有可能把棒球打到 "皮肉分離"。Jamie 和 Adam 再度使用空氣砲做測試,結果在 200mph 的時候,木棒折斷;最後把壓力增大到 150psi、球速達到 437mph 之後,碰到球棒的球才好不容易 "炸開"。

只不過很明顯的,不論是 200mph 或 437mph,這都不是人類可以到達的速度。

Result: Busted

※※※※※※※※

在節目結束後,個人突然有了一個想法:mythbusters 在進行實驗時為什麼要用到像是揮棒機器人、投球空氣砲...etc 之類的東西?其實很簡單:同樣的動作做 100、1000 次,能夠維持一致的只有機器人,拿打者的揮棒來說,可能僅僅是幾 ms 的時間差或甚至 1/100 cm 的高低差,HR 就變成一個 fly out。

換句話說,再怎麼好的打者,他們的一揮棒、一投球,其實多少都有一些 randomness 的成份在內。當然,intangibles 應該在實驗中盡可能排除,但在真實的比賽裡,這些 "noise" 則必須被 live up with。

也許....就是這些 randomness 與 noise,讓 sabermetrics 展現了它們 powerful 的一面?

13 comments:

Anakin said...

我看到rising fastball那一段就想到,兩年前PTT上有個人(我忘了誰了)一直宣稱球真的是會往上升,然後有人就出來說明棒球要往上升的條件,結果那個人怎麼說都說不聽,最後他還說,他有個學長用桌球作實驗,證明球會往上飄,看到他這個證明的時候我笑了 XD

duck said...

與其說上飄球會漂...

不如說他下降的比較少來的符合現狀

假設一班直球會下降五公分

一個上飄球大概就下降三公分
(數字在這裡沒有絕對的意義,只有大小的相對意義).

打者在揮擊的時候由於預期會下降五公分...但是真的過來的球卻只有下降三公分...

所以讓人感覺到...會"Rising"

其實只是相對位置的問題.

ddtyyy said...

據說有一說是因為打者在揮空時
由於球的自體旋轉+揮空的浮力
導致速球有時會有上升的"假象"

btw, Mythbuster is fuxking A

Dorasaga said...

終於有人為Sosa平反了。可是我對Sosa的評價還是一樣:

一位養尊處優最後傷害團隊的自私聰明人。

他的守備以及選球並沒有比許多IsoP同等級的打者好多少。靠power就能綁住Cubs多年,除了GM Hendry笨以外,就是他讓球迷相信他會破什麼紀錄。

不論如何,corked bat是練習用的,good to know,也還Sosa這就事論事公道。

大胖 said...

我也常看Mythbusters,不過這集卻錯過了。

查了一下重播時間:
11/19 19:00
11/20 02:00
11/23 17:00

Morikawa said...

Guys,

即便以科學為名,某些實驗的可信度還是值得思考的!尤其在跑壘的那一段,事實上光憑 3 個人的結果就給 "Confirmed" 是說不過去的 -- 我曾經看過一個用 180 人、不同階級的 amateur baseball 的實驗設計 -- 用來探討跑壘問題的案例。

因此,個人不給任何立場。但感謝大胖兄提供重播時段,看到這篇文章的朋友如果錯過了首播,有興趣的話別忘了補回來 -- 畢竟看畫面比文字描述有趣。

David said...

畢竟人不是機器,正式比賽時的noise也不少..不過去探究這些說法的精神和Sabermetrics應該是一致且正面的吧 :)

想到幾年前上飄蝴蝶球與人肉測速槍的BBS筆戰..好懷念 XD 要看看有沒有辦法把星期五那集錄下來 Orz

greg said...

哈 沒想到Morikawa大大 還是找到機會酸了kent 一下呀

Starberry said...

Well..... it is said (in Dilbert) that every engineering student has a MacGyver (馬蓋仙) shrine at home.

Well apparently, they also all have little fantasies about Kari. This, was the result of my very quick (and non-scientific) survey amongst my friends who studied engineering.

Heh.

Cheers,

Wilson

Morikawa said...

David,

很難說 knuckle ball 會不會向上飄,畢竟它在行進間幾乎不會旋轉,如果風向 "正確",搞不好也把球向上推起來也說不定....?

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Greg,

我倒不是刻意要酸 Kent,而是像撲一壘這類蠢事...Kent 的確做過不少次而已。

我們都曉得 Kent 是怎麼樣的人,也就見怪不怪了,而處理他的嘴砲只有一個辦法:laid-back。

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Wilson,

I majored in math in university and had my master degree in statistics. Thus, being an 'scientific utility man' seems to be my predetermination.

Simply put, I watch Mythbusters just for fun, and it's safe to say a number-cruncher is not going to make any conclusion by a couple experiments. I will determine whether I should believe their experiment result.

By the way, I love Tori Bellici a little bit more than the other team members.

竹板凳 said...

i can't wait to see this one on the Taiwan Discovery channel.

why wasn't this episode done when i was still in the states. It beats pirates episode 10 times.

竹板凳 said...

the episode was first aired on August 8th of this year.

After watching the episode, I visited the Mythbusters forums and saw a bunch of complains.

Regarding the running the base myth, the main complain is that since bases where no over running is permitted, you have do dodge the tag, so regardless of the time factor, sliding makes it harder to tag. So the myth is really about 1B, whether head sliding into first base is really slower (even the Japanese national team were head sliding into first during Olympic Qualifiers).

The numbers of criticism on the corked bat experiment is pretty unbelievable. But one myth that I've heard is that the corked bat increases the size of the sweet spot. But I guess Mythbusters won't revisit baseball anytime soon.

And... Kari is hot, engineer or not.

Morikawa said...

I have no idea whether a corked bat would beef up the sweep spot or flying distance. But if it does have this sort of 'function', any player who uses corked bat for practicing is totally non-sense since one should never give himself a better time during workout.

Thus, regardless the experiment result, the term I use is a little more moderate than you did: "unconvinced".