So werden wir nicht Weltmeister
Wie es dazu kommt, zeigt die "WM-Formel", die Tolan in seinem Buch "So werden wir Weltmeister" beschrieben hat und in einem science.ORF.at-Interview ausführt. Dabei erklärt er auch, ab welcher Spielminute es sich lohnt, eine Rote Karte zu riskieren, dass Bälle nicht flattern können und warum der Sprinter Usain Bolt schärfer schießen könnte als Michael Ballack.
science.ORF.at: Warum wird Deutschland eigentlich rund alle 20 Jahre Weltmeister?
Die "WM-Formel"
Metin Tolan: (lacht) Naja, warum? Es ist umgekehrt. Meine "hochseriöse" WM-Formel zeigt, dass Deutschland im Durchschnitt den Platz 3,7 bei Weltmeisterschaften belegt. Um diesen durchschnittlichen Wert herum schwankt die Leistung periodisch, mal ist sie besser, mal schlechter. Das können sie mit einer periodischen Funktion erklären, die um einen Mittelwert schwankt. Mit der Formel kann man auch die Zukunft beschreiben, u .a. die aktuelle WM und da kommt eben raus, dass Deutschland den Titel holen muss.
Haben Sie nicht Angst, dass Sie manche unbedarfte Menschen dazu verleiten, auf Deutschland zu wetten?
Gerade weil die Formel so hochseriös ist, wissen die Menschen, dass sie sich genau überlegen sollten, bevor sie Geld einsetzen. Ich denke, sie können das schon richtig einschätzen.
Wenn man ihre WM-Formel für Österreich anwendet: Wann werden wir denn endlich Weltmeister?
Für Österreich kann man diese Formel nicht aufstellen, weil sie aus der Vergangenheit die Zukunft berechnet. Das Datenmaterial für Österreich ist leider zu klein, sie haben sich erst sieben Mal für eine WM qualifiziert. Da kann man keinen Trend erkennen.
In Ihrem Buch gibt es nicht allzu viele Österreich-Aspekte, einer davon betrifft den Freistoß von Michael Ballack, der zum entscheidenden 1:0 bei der vergangenen Europameisterschaft geführt hat. Das war ein ziemlich satter Schuss.
Metin Tolan ist Professor für Experimentelle Physik an der TU Dortmund berufen und Leiter des Instituts für Beschleunigerphysik und Synchrotonstrahlung, das die Elektronenspeicherring-Anlage DELTA betreibt (Lebenslauf im pdf-Format).
Er donnerte mit 121 km/h in die Maschen. Im Internet kursieren Gerüchte (YouTube-Video), wonach ein brasilianischer Fußballer einmal mit 220 km/h geschossen hat. Dabei muss falsch gemessen worden sein, denn 120 bis 130 km/h sind das Maximum. Das kann man leicht beweisen: Laut Theorie bewegt sich der Ball maximal doppelt so schnell wie der Fuß, der ihn trifft.
Das ist Impuls und Energieerhaltung der Physik. Wenn Sie sich bewegen, bewegen sich ihre Beine und Füße ungefähr doppelt so schnell wie ihr Körper, d.h. ganz grob gerechnet: Die Ballgeschwindigkeit kann maximal die vierfache Anlaufgeschwindigkeit betragen. 30 km/h zu laufen ist für einen Fußballer realistisch, 50 km/h aber nicht. Selbst der 100-Meter-Sprinter Usain Bolt hat bei seinem Weltrekord im Vorjahr in der Spitze nur 45 km/h erreicht. D.h. eine Ballgeschwindigkeit von 200 km/h kann nicht sein.
Wenn Usain Bolt aber nun auch Fußballspielen würde, könnte er noch höhere Geschwindigkeiten des Balls erreichen?
Wenn er den Ball trifft, schon (lacht). In der Spitze wären dann 180 km/h möglich, wobei das nur mit einem langen Anlauf funktionieren würde. Er erreicht seine Spitzengeschwindigkeit erst nach 40 oder 50 Metern.
Es gibt Hinweise, dass Fußballer Bälle so treffen können, dass sie einen doppelten Drall bekommen.
Das behaupten manche, ich bestreite das aber. Es geht dabei ja um sogenannte Flatterbälle. Ein Flatterball würde darauf beruhen, dass der Luftwiderstand ab einem bestimmten Punkt kleiner, die Luftströmung um den Ball herum plötzlich turbulent wird. Das ist bei den heutigen Fußbällen auszuschließen. Sie können diese Luftwiderstandskurve, den Luftwiderstand als Funktion der Geschwindigkeit, einfach messen, und wenn das eine gleichmäßig steigende Kurve ist, kann der Ball nicht flattern. Dann gibt es nur eine Ablenkung in eine Richtung. Etwas, das wir als Bananenflanke bezeichnen.
Eine Ablenkung in zwei Richtungen ist nur möglich, wenn sie einen seltsamen Effekt haben, bei dem der Luftwiderstand abnimmt, obwohl die Geschwindigkeit zunimmt. Nur wenn das der Fall ist, kann der Ball flattern. Ich kann das nicht ausschließen, aber Hersteller können das sehr leicht im Windkanal messen, und das machen sie auch. Sie werden uns diese Kurve zwar nicht zeigen, weil da alle Flugeigenschaften enthalten sind - sie ist so etwas wie die Coca-Cola-Formel des Fußballs. Aber man kann sie ganz leicht messen, d.h. wenn der Ball nicht flattern soll, kann der Hersteller das verhindern.
Das Buch von Metin Tolan"So werden wir Weltmeister. Die Physik des Fußballs" ist im Piper-Verlag erschienen. Die Einnahmen des Buchs kommen dem Alumni-Verein der Physikstudenten der TU Dortmund zugute.
D.h. Klagen über den WM-Ball kann man getrost vergessen?
Wenn sie von Torwarten kommen, ist das nur eine Vorbeugungsmaßnahme für eigene schlechte Leistungen, die sie auf den Ball projizieren. Der Ball ist ein Supersündenbock. Es gibt keine doppelten Ablenkungen, außer vielleicht wenn ein fliegender Ball von einer Windböe erwischt wird oder wenn in dem Stadion Luftströmungen auftreten. Aber das ist Zufall und keine Schusstechnik.
In Ihrem Buch gibt es eine Reihe von Formeln, u.a. eine für den Zeitpunkt, ab dem es sinnvoll ist, eine Rote Karte zu riskieren.
Es geht dabei um die Notbremse, die sie dann ziehen, wenn ein gegnerischer Spieler alleine auf das Tor zuläuft. Wenn Sie so ein Foul in der ersten Minute begehen, haben Sie zwar ein Tor verhindert, ihr Team muss aber einen hohen Preis zahlen und fast das ganze Spiel mit einen Mann weniger auskommen.
Das führt bei zwei ungefähr gleich starken Profimannschaften dazu, dass der Gegner im Durchschnitt mehr als ein Tor schießen wird und damit gewinnt. In der 89. Minute müssen Sie natürlich alles umhauen, was auf das Tor zuläuft, denn die Wahrscheinlichkeit, dass noch zwei Tore fallen, ist sehr gering.
Dazwischen gibt es einen Zeitpunkt, ab dem sich eine Notbremse auszahlt. Und dafür gibt es eine Formel: 90 Mal die Quadratwurzel aus 1 minus 0,5 dividiert durch die Torratenerhöhung, die die andere Mannschaft erfährt. Bei einer normalen Torratenerhöhung kommt da die 62. Minute heraus. Ganz grob könnte man sagen: In der ersten Halbzeit keine Notbremse, in der zweiten Halbzeit Notbremse!
Ein sehr praxisrelevanter Hinweis. Haben Sie schon konkrete Anfragen von Trainern oder Sportlern?
Nein. Es ist aber vielleicht auch nicht so relevant für sie, man sollte auf dem Spielfeld auch nicht logisch vorgehen, Fußball lebt von der Emotion. Die Beispiele meines Buchs helfen vielleicht ein bisschen, wenn man sie kennt. Aber ich glaube, dass Fußballer auf dem Platz an nichts anderes denken sollten als ihr Spiel.
Ein Beispiel: Sie können ausrechnen, dass der Ball für eine ideale Bananenflanke 70 Prozent von der Mitte getroffen werden muss. Wenn Spielern so etwas gelingt, haben sie das aber vorher nicht ausgerechnet, sondern im Training einfach herausgefunden. Wenn man ihnen gesagt hätte "Trefft den Ball 70 Prozent von der Mitte", würden sie wohl eher verkrampfen.
Training ist am wichtigsten, Zusatzwissen sicher interessant und spannend, aber es kann das wirkliche Leben des Fußballs - Training, Talent, Leidenschaften sowie die berühmten deutschen Tugenden - nicht ersetzen. Das macht Fußball ja so schön.
Sind Sie selber aktiv?
Um Gotteswillen, nein. Ich habe mich ein Leben lang für Physik interessiert und entspreche jedem Klischee eines Physikers, schon als Kind war ich ein Stubenhocker. Fußball habe ich deshalb nicht gespielt, weil es draußen war. Ich habe nie eingesehen, warum man, wenn es draußen regnet oder besonders heiß ist, rausgehen soll, nur um Fußball zu spielen. Wenn meine Mutter gesagt hat: Junge, geh doch raus in die frische Luft, hab ich geantwortet: Warum ist die Luft hier drin nicht frisch?
Und dann haben sie sich mit Grenzflächenverhalten und Synchrotronstrahlung beschäftigt. Was ist interessanter?
Für die Untersuchung von Grenzflächen mit hochintensiver Röntgenstrahlung werde ich bezahlt. Das ist ein ganz wichtiges Forschungsgebiet und befriedigt meine wissenschaftliche Neugier. Fußball ist ein Hobby, aber das Wesentliche spielt sich in meinen wissenschaftlichen Veröffentlichungen ab und in der Community. Darüber definiere ich meinen Erfolg im Beruf, nicht wie oft ich in den Medien zum Thema Fußball befragt werde.
Finden Sie es schade, dass Sie über Fußball mehr Medienpräsenz haben als über ihre eigentlichen Themen?
Nein, man weiß ja, wie die Welt funktioniert. Mein Forschungsgebiet ist ja sehr speziell. Ich finde es nur manchmal erstaunlich, dass etwas relativ Primitives wie die WM-Formel ein so großes Aufsehen erregt und anderes nicht. Aber da muss man locker bleiben.
Was nun, wenn Deutschland wieder nicht Weltmeister wird?
Erstens kann das nicht eintreten, weil ich das ja berechnet habe. Zweitens habe ich den Titel auch schon vor vier Jahren vorausgesagt. Aber: Wenn Sie die Formel aufzeichnen, sehen Sie, dass das periodische Schwingen den Titel immer um vier Jahre zu früh anzeigt. So hat sie den Titel für 1986 prophezeit, Deutschland wurde aber erst 1990 Weltmeister, das gleiche gilt auch für 1970 bzw. 1974. Das kann nur bedeuten: Heuer ist der Titel unvermeidbar.
Interview: Lukas Wieselberg, science.ORF.at
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