почему матч в футболе длится 90 минут

Потому, что так устанавливают правила!

Оптимальный вариант 2 бутылки на троих за 45 минут, и перерыв 15 за догоном на второй тайм

Потому что так решили сделать. Футоболисты за 45 мин устают и больше не выдержат. Между таймами перерыв 10-15 минут . Вот и получается что это оптимальное время.

это оптимально, - вычислили