人体杠杆性的力量与传递性的力量
——回复“太极仁拳”的评论之一
“太极仁拳”于13日21时与14 日23时对我的博文《谈太极拳的“拳从心出”》两次作了评论。我十分欢迎“太极仁拳”在评论中对于我多篇博文里的观点直率地提出批评。“太极仁拳”的批评涉及到了多个方面的问题,这些问题在现代太极拳界有着普遍性。正确地学习太极拳与这些问题都是有关的。然而许多人对于这些问题是朦朦胧胧的,包括了“太极仁拳”。因此,这些问题如果能够引起广大爱好者的兴趣而探讨清楚,无疑对于太极拳的科学正确发展是具有积极推动意义的。现就评论所言分次回复于下:
一、“人类的用力方法有杠杆性固定的与传递性的两种”,这是运动解剖学的知识
“太极仁拳”在评论里说:
“魏坤梁先生:
您好!您说‘人类的用力方法有杠杆性固定的与传递性的两种’并在你的博文中进行了阐述。说实在的,你说的那些论据,缺乏完整的科学理论支持,不可能让人看明白和认同。别说是练外家拳的人会反驳你,就是练内家拳的人也不会赞同你的说法。”“你所说的“杠杆性固定的”发劲方法是臆想出来的。”
我在很多篇博文与回复里对于人类的这两种用力方法从理论到实际多角度地、运用了很多比喻作了分析介绍,并且介绍了力学理论根据。因为这是普通运动力学里被许多人所忽略的知识,从而这一情况成为古代太极拳经典理论被严重曲解、臆想出什么诸如“念力”、“弹力”等等在力学上根本不能成立的错误概念的主要原因之一。其实在不少涉及到运动力学的教材与专家著作里都提到了人类有杠杆性固定的与传递性的两种用力方法这样的概念。现以我手头临时能够原文照本宣科拿得出来的理论依据将我的上述观点论析如下:
(一)“人类杠杆性的用力方法”本身就是人体解剖学与运动力学的理论
人民体育出版社出版的体育院、系教材编审委员会《运动解剖学》编写组编的《运动解剖学》,是体育院、系的通用教材,这类通用教材的特点是所介绍的内容在学术界是已经被普遍认同的没有争执的基本知识,这样的知识是应该承认为基本的科学理论依据吧?如果这一点也不认可,那就不属于可以共同探讨交流的对象了。
《运动解剖学》第二篇第五章第二节“肌肉工作的力学特征”第二小节(一)“杠杆原理”写道:“……在人体中也有杠杆。骨在肌肉拉力作用下能够绕关节转动并克服阻力做功就是杠杆,叫骨杠杆(图2-250)。”文中明确提出了“骨杠杆”,而所谓的人体“克服阻力做功”这理论性的叙述用日常生活的语言说毋庸置疑就是“用力”吧?由于世界上力量的传递(或者称为“传动”)有以杠杆的形式、依赖杠杆的作用传递的,这种传动都是可以用杠杆原理分析解释的;另外还有一些力量的传递不是以杠杆的形式、不是依赖杠杆的作用传递的,这种传动也都是无法用杠杆原理分析解释的。因而这两种传动的力量在有必要分别表示的情况下是应该分别表示的。对于太极拳的学习正是属于这种情况。因此,我将“骨杠杆”的“克服阻力做功”换言之而称为“骨杠杆性的用力”。《运动解剖学》里这“骨杠杆”的“克服阻力做功”就是我提出“骨杠杆性的用力”所依据的科学概念。显然这“骨杠杆性的用力”不是我凭空“臆想”杜撰出来的。
那么,这人体“骨杠杆性的用力”是怎样的呢?该书插图2-250绘示了人体前臂悬空平置手托着铅球时前臂形成的骨杠杆情况,是“骨杠杆性用力”的一个实例。这一插图示意了桡骨与肱骨接触的肘关节处(O)是杠杆的“支点”,手掌所受到铅球的重力点(R)是杠杆的“阻力点”,肱二头肌在肱骨粗隆的止点(F)是杠杆的“力点”。就是说,这种人体杠杆中,力点在支点与阻力点之间并且很靠近支点。对于具有人体解剖学最基本知识的人,这样的完整叙述应该是能够“看得明白”与应该“认同”的了吧?也不会感到措辞“别扭”了吧?显然,这种情况反映了人体四肢几乎所有活动关节都具有的杠杆结构。
人体“骨杠杆性的用力”具体有哪些类型呢?《运动解剖学》第二篇第五章第二节第二小节(二)“杠杆分类”介绍了人体中的各种类型的杠杆用力情况写道:“第一类杠杆——又叫平衡杠杆,支点在力点与阻力点中间……在人体,这类杠杆较少。例如颅与脊柱的连接……第二类杠杆——又叫省力杠杆,阻力点在力点与支点中间……在人体上,这类杠杆较少见,如站立时提踵……有人认为张口动作也是第二种杠杆……第三类杠杆——又叫速度杠杆,力点在阻力点与支点中间……这类杠杆在人体上最为普遍。例如,肱二头肌屈前臂的动作……又如三角肌外展上臂的动作……股四头肌伸小腿踢球,也是第三类杠杆。……不能省力,但可使阻力点移动的速度和幅度增大而获得速度,故称速度杠杆。”
这段陈述明确说明图2-250所示的肱二头肌屈前臂的动作与姿势就是速度杠杆。是人体最主要的最大量的“骨杠杆性的用力情况”的反映。显然,《运动解剖学》这些内容反映了“杠杆性的用力”是人类最普遍的用力方法。难道还有人能够找得出人的肢体凡是肌肉收缩活动形成的“用力”不是“杠杆性的用力”吗?(当然,用了力不一定是做了功,比如上述的小臂托着铅球保持静止的状态虽然不断地用力,但并没有做功,因为铅球没有移动;然如果小臂用力托着铅球往上移动了,这个骨杠杆就是做了功了。所以,凡是发生了做功就必然是发生了用力,因此,所有的“克服阻力做功”用通俗的话都可以称为“用力”)人体手臂的这种用力就像是挖掘机杠杆结构伸缩臂,挖掘机的“传动装置”就是“杠杆”,这挖掘斗就像是人的手;显然挖掘斗的力量就是由于杠杆传动获得的,是属于“杠杆性的力量”;而人体四肢的“传动装置”也是“杠杆”;而人的手的力量也是由于杠杆传动获得的,也是属于“杠杆性的力量”。这种比喻与对照难道不恰当吗?如果恰当,人体具有“杠杆性的力量”的说法又有什么可以非议的呢?
《运动解剖学》上述的理论反映了人体不论是姿势固定之静态的还是姿势变化之动态的活动都是“骨杠杆性的用力”。这一结论本身就拥有人体解剖学与运动力学“完整的科学理论支持”。其实,凡是《运动解剖学》与《运动力学》的书籍都反映与说明了这样的人体杠杆现象,都是“人类杠杆性用力方法”的科学理论依据,或者说,“人类杠杆性的用力方法”本身就是人体解剖学与运动力学的理论概念。这难道还有什么可以值得怀疑的吗?
(二)“人类传递性的用力方法”本身就是人体解剖学与运动力学的理论
《运动解剖学》“运动力学基础知识”第三章第一节“力”的(五)小节“内力与外力”写道:“在一个力学系统内部相互作用的力叫内力……所谓力学系统,是指我们具体研究的对象。如在研究空翻技术时,把整个人作为一个力学系统…… 一般把整个人体作为一个力学系统,体内的肌肉力量、骨、软骨、关节、韧带、肌腱及筋膜等组织力是人体的内力”,第三章第五节“动量守恒定律”写道:“在一个力学系统内,内力可以改变系统内各物体间的动量,可将某一部分的动量传递给另一部分……如果肌拉力使身体的一部分发生运动,就可清楚地看到身体另一部分有大小相对、方向相反的反作用。这两部分身体环节将作‘相向运动’:一个环节向下必然引起另一环节向上,一个环节向左必然引起另一环节向右等等。……在体育运作中,还经常运用‘动量传递’原理来形成动作技术。例如做双杠前摆上,两腿过杠下垂面后用力向上加速,使两腿动量增加,当两腿摆过杠面时,在压臂的同时,使两腿减速,两腿减少的动量就传递到上臂”。
那么,“动量”是什么呢?
该书“运动力学基础知识”介绍:牛顿第二定律反映物体运动的加速度α与作用力F成正比,与物体的质量m成反比。用公式表示:F=mα
由于加速度α就是单位时间t内速度的快慢变化,就是《运动解剖学》“运动力学基础知识”所列的“vt-v0/t”,一般也可以表示为“δv/t”。式子里的“vt”为即时速度,或者称为“末速度”,“ v0”为初速度。当“ v0”为0时,“vt-v0/t”就成了“vt/t”。而物理学又常常用平均速度来粗略地表示即时速度,那么,公式“F=mα”里的“α”就以“v/t”来代替了。因此,牛顿第二定律还可以表示为:
F=mv/t 也就是Ft=mv
公式里的Ft也就是作用力F与力的作用时间t的乘积称为冲量,mv也就是物体的质量m与物体的运动速度v的乘积称为动量。
而公式F=mv/t表示的就是当初速度为0时:单位时间t内的动量mv就是力F。在人类的大量生产、生活与科研等等活动中,这一公式就成为最广泛应用的研究、计算力量F的工具了。这个公式反映:物体力与其质量成正比,与其速度成正比,与力的作用时间成反比。
F=mv/t与Ft=mv这两个公式也反映单位时间内人体内动量的传递就是力量的传递。在力学里称为“动量传递”。
《运动解剖学》所说的人体“动量传递”的概念就是人体某一部分的力量不是这一部分肌肉收缩形成骨杠杆而获得的,而是人体的另一部分传递而来的。打个比方就像是三节棍、九节鞭、绳标、鞭子本身是不发生力量的,力量是握这些器具把手端的人手传递过去的。三节棍把手、九节鞭把手、绳标把手、鞭子把手的力量传递到三节棍头、九节鞭头、绳标头、鞭子梢都不是以杠杆的形式传递的,都是不能用杠杆原理解释的,而是以《运动解剖学》所说的“相向运动”的形式就像是波浪那样传递的“动量传递”来解释的。以《运动解剖学》“动量守恒定律”上述的“两腿减少的动量就传递到上臂”为例,这句话说明的是上臂所增加的力量不是手臂局部发生的,而是两腿传递上来的。也就是说这时的上下肢力量传递也是一种类似于三节棍、九节鞭、绳标、鞭子这样形式“传递”的。
显然,这种人体以“相向运动”的形式传递的用力与人体骨杠杆性的用力的一个显著不同在于骨杠杆性用力在人体内是不发生力量传递的,也就是说力量是“固定”于力量发生的杠杆本身部位的。打个比方就像是挖掘机的伸缩臂,是伸缩臂本身的杠杆作用发生的力量。而“动量传递”则力量是不固定于力量发生部位的。比如九节鞭把手的力量传递到九节鞭头、“两腿减少的动量传递到上臂”,都是“传递性的用力”。因此,对照“传递性的用力”,“骨杠杆性的用力”可以称为“固定的用力”;而“传递性的用力”也可以称为“非杠杆性的不固定的用力”,或者就称为“动量传递”。这种人体内力量传递的情况在一些《运动力学》著作里与一些网上的力学文章里也是有所反映与说明的,这些反映与说明都是“人类传递性的用力方法”的科学理论依据。或者说,“人类传递性的用力方法”本身就是运动力学的理论概念,不是我凭空“臆想”杜撰出来的。难道这也还有什么可以怀疑的吗?
由上述可知,“人类的用力方法有杠杆性固定的与传递性的两种”概念本身就是《运动解剖学》等力学基础著作的知识。我不知道认为这一概念是“缺乏完整的科学理论支持”、肯定地判断为是“臆想出来的”有什么科学理论依据。我只能遗憾地表示认为这一理论是“缺乏完整的科学理论支持”的、肯定地判断为是“臆想出来的”这种说法本身就是“缺乏完整的科学理论支持”的、是“臆想出来的”。至于“人类的用力方法有杠杆性固定的与传递性的两种”这一概念能否被尚没有接触到这一知识的人接受,应该明白:人体运动解剖学与运动力学是科学,科学知识确实不一定都是人人能够一下子甚至一段时间内“看明白和认同”的。比如微积分是科学,然而没有一定数学基础的人是看不明白的,因而这样的人也可能会自以为是地反驳与不赞同。但有人看不明白、不认同、反驳与不赞同不等于“不可能让人看明白和认同”。仅从我的博客评论、留言与网上对我博客文章转载的情况就可以看到有很多人是看明白了、认同了与赞同《运动解剖学》教材里这种“人类的用力方法有杠杆性固定的与传递性的两种”的理论概念,其中既有外家拳的朋友,也有内家拳的朋友。因为,无论外家拳还是内家拳的学习研究都是需要科学的。当然,科学是在不断无止境发展的。科学的每一次发展就反映了之前科学结论的不完善或者错误。对于目前的任何科学结论谁都可以有依据地怀疑、提出修改与否定,人类历史明白反映科学史上曾经被普遍公认为正确的理论对于后来的理论而言是不完善的或者是错误的,就是说科学理论都是相对真理而不是绝对真理。所以,如果有人拥有了世界最新权威“完整的科学理论支持”的理论与实验依据推翻上述世界已经公认的基础性的人体运动解剖学与运动力学的理论,那应该是世界科学史上的一件大事了,我当然也是十分乐于了解的。不过,在这种情况还没有出现之前,追求科学与正确的人应该承认当前人体运动解剖学与运动力学的上述理论概念是铁板钉钉之科学正确的。我衷心期望看不明白、不认同、反驳与不赞同《运动解剖学》这一理论概念的人能够通过运动解剖学、运动力学与太极拳的学习看明白、认同与赞同这一理论,在太极拳的学习道路上与明白、认同与赞同《运动解剖学》这一理论概念的人并肩进步。