太極拳技擊中的“物理”分析

徐意坤 高峰

摘 要：太極拳是中國(guó)優(yōu)秀的傳統(tǒng)武術(shù)之一，吸收了歷代各武術(shù)大家的拳術(shù)精華綜合而成，其健身、防身及思想意義已得到世人的廣泛認(rèn)可。對(duì)其套路、技擊的學(xué)習(xí)和使用，前人已經(jīng)總結(jié)了很多技巧方法。研究發(fā)現(xiàn)：前人的很多方法都是直白的文字表述和抽象比喻表達(dá)，或者是直覺型，讓太極拳學(xué)習(xí)者往往無從理解或根本無法領(lǐng)略出其真正的含義，故將通過理論力學(xué)原理對(duì)于太極拳的借力用力、四兩撥千斤、離心力、向心力等進(jìn)行分析，并結(jié)合太極拳理論規(guī)律，進(jìn)一步說明這些經(jīng)典技擊動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律，同時(shí)再利用人體運(yùn)動(dòng)力學(xué)，旨在讓讀者更好地明白太極拳各種力的來去之道，為什么可以借力用力、四兩撥千斤，怎樣才能借力用力、四兩撥千斤等，也讓讀者在練習(xí)過程中能更好地領(lǐng)悟太極拳技擊遵循的規(guī)律。武術(shù)的提升必須要有強(qiáng)有力的理論科學(xué)基礎(chǔ)，故借物理力學(xué)和人體運(yùn)動(dòng)力學(xué)等理論對(duì)太極拳理論體系進(jìn)行補(bǔ)充，使得太極拳的技擊更具有真實(shí)性。

關(guān)鍵詞： 太極拳；技擊；力學(xué)

中圖分類號(hào)： G 852 文章編號(hào)：1009-783X（2014）04-0380-05 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

Abstract：Absorbing the essence of other martial arts comprehensively，shadowboxing is one of China's outstanding traditional martial arts，and its function of keeping fitness，self-defense skills，and ideological significance has been recognized by the world widely.pedecessors have summarized many methods as to how to learn and use its moves and art of attacking and defending，but this research found that the description of many previous methods are only very straightforward and sometimes with abstract metaphor，in other word，many predecessors summary is intuitive，leaving learners difficulty to understand or appreciate its true meaning.Therefore this article analyzed the Tai-ji rules of leveraging the power of rivals，moving thousand cattle with four tales，centrifugal force and centripetal force within the framework of the theoretical mechanics principle.Combining the theory of shadowboxing，the article showed the kinematics law of these classic arts of Tai-ji.At the same time，it turns to the mechanics of human motion to make readers understand the coming and going of tai-ji forces and the secrets of leveraging the power of rivals，moving thousand cattle with four tales，and how to achieve them. The article aims to let readers appreciate the art of Tai-ji and follow the relevant principle in the process of practicing.The promotion of martial arts needs a strong scientific theory，and this paper will supplement tai-ji theory system with the physical mechanics and the mechanics of human motion to make the art of shadowboxing bear more authenticity.

Keywords：shadowboxing；the art of attack and defence；mechanics

太極拳名為太極者，蓋取法于易經(jīng)陰陽(yáng)動(dòng)靜之理，盈虛消長(zhǎng)之機(jī)。運(yùn)動(dòng)作勢(shì)，純?nèi)巫匀?，圓活運(yùn)動(dòng)如環(huán)之無端，循環(huán)往復(fù)，無休無止，氣象萬千，變化莫測(cè)，故名之曰“太極拳”。

太極拳在形成的過程中吸收了中國(guó)經(jīng)典道家思想和中國(guó)歷代武術(shù)大家的精華，同時(shí)，太極拳歷代大家又對(duì)于太極拳進(jìn)行不斷的實(shí)踐研究補(bǔ)充和理論創(chuàng)新，使得太極拳成為了現(xiàn)在集健身、技擊為一體的優(yōu)秀武術(shù)項(xiàng)目。中華武術(shù)的精髓是技擊，太極拳當(dāng)然也不例外；但是太極拳在現(xiàn)代很多人的心中是一項(xiàng)柔和緩慢的運(yùn)動(dòng)，練習(xí)者心中不免有疑問，柔慢之拳如何發(fā)揮技擊作用？對(duì)此我們先看王宗岳《太極拳論》臆解中的一段話：“斯技旁門甚多，雖勢(shì)有區(qū)別，概不外，壯欺弱，慢讓快耳。有力打無力，手慢讓手快，是皆先天自然之能，非關(guān)學(xué)力而有為也。察四兩撥千斤之句，顯非力勝；觀耄耋御眾之形，快何能為？”[1]378，此話前部分已經(jīng)表明所謂的壯欺弱、快打慢是自然原來就存在的，而無需學(xué)出來的；但王宗岳在此卻話鋒一轉(zhuǎn)，引出四兩撥千斤之句，四兩撥千斤和耄耋御眾顯然又是和壯欺弱、快打慢相矛盾的。顯然，根據(jù)矛盾的相對(duì)論，我們可以得出這樣的結(jié)論：非力勝和耄耋御眾可以學(xué)出來的，但是問題產(chǎn)生了，太極拳是如何達(dá)到四兩撥千斤和耄耋御眾的目的呢？

我們進(jìn)一步探究太極拳的核心理論之一 ——四兩撥千斤。王宗岳修訂的《太極拳打手歌》，開宗明義道，“任它巨力來打我，牽動(dòng)四兩撥千斤。引進(jìn)落空合即出，粘連黏隨，不丟不頂”[2]，這句話可能會(huì)讓很多人讀起來覺得意思都明白，就是以小力勝大力，但是到底怎么做卻不知道或僅僅靠這一句話根本就無法理解為什么可以“牽動(dòng)四兩撥千斤”。凡太極拳的練習(xí)者都知道在太極拳技擊、推手過程中，凡對(duì)手來力時(shí)候，受力時(shí)需或引勁于對(duì)手動(dòng)作上，誘其落空，或先化后粘，逼使對(duì)方陷入不利地位，或以橫撥直，改變對(duì)方勁力方向等，均屬“四兩撥千斤”之法；但這些方法為什么是有效的？如何用現(xiàn)代科學(xué)進(jìn)行解釋？為此我們引入物理力學(xué)和人體運(yùn)動(dòng)力學(xué)等科學(xué)理論，對(duì)此進(jìn)行分析，從力學(xué)角度去剖析為什么可以誘其落空？在何種狀態(tài)下對(duì)方才能陷入不利狀態(tài)？為何改變對(duì)方勁力方向可以使得對(duì)方勁力無效？在分析的過程中將穿插太極拳的經(jīng)典理論，以便廣大太極拳愛好者更好地理解該經(jīng)典理論和現(xiàn)代科學(xué)的關(guān)系。

1 力學(xué)模型及太極拳理論分析

根據(jù)引言內(nèi)容，使用物理力學(xué)和人體運(yùn)動(dòng)力學(xué)對(duì)太極拳借力用力、四兩撥千斤進(jìn)行計(jì)算分析，需要建立物理模型。根據(jù)人體運(yùn)動(dòng)學(xué)，人體的基本形式是由上肢、頭、軀干和下肢組成的多環(huán)節(jié)鏈狀體，其形態(tài)是可以不斷變化的，其關(guān)節(jié)間的自由度也是不斷變化的，顯然這樣的多環(huán)節(jié)鏈狀體是無法作為物理模型進(jìn)行分析的。為此必須將模型進(jìn)行簡(jiǎn)化處理。以太極拳論中的“立如枰準(zhǔn)，活似車輪”理論為基礎(chǔ)，將圓柱體作為人體的簡(jiǎn)化模型較為合適。

1.1 太極拳中力的分析

在對(duì)抗過程中，假設(shè)施力者施加了一個(gè)大小為F1（單位：N）的力，該力的方向垂直于受力者正面，即X（橫坐標(biāo)軸）的正方向。若受力者以太極拳對(duì)抗施力者，則將其簡(jiǎn)化成一個(gè)圓柱模型，而施力者所施加力可用矢量圖表示，如圖1所示。

因力的矢量圖長(zhǎng)短直接代表力的大小，故據(jù)圖5可以直觀看出F3≤F1，受力體施力的較小的力F3不但改變了來力F1的方向，增大了F1的大小，且作用點(diǎn)也隨之改變，即最終力（該力已經(jīng)變成了F合）的作用點(diǎn)轉(zhuǎn)移到受力體的切點(diǎn)上，已經(jīng)對(duì)受力體無法造成打擊作用。根據(jù)作用力和反作用力定律，加載在來力者身上的力F′1=F合（其中F′1為F合的反作用力），即F合將加載在來力者身上，據(jù)慣性定律，因F合>F1，故來力者的慣性將會(huì)變大，當(dāng)來力者施力達(dá)到施力的距離極限時(shí)候想要撤回該力，來力者亦需要使用大小為F合，方向和F合相反的力，增大了其后撤的難度。最終受力者施加力F3的作用主要有2方面：1）增大來力方施加力F1的效果，增大其慣性，使其更難回撤；2）改變來力方施加力F1的方向，使其作用點(diǎn)和受力者自身切點(diǎn)相重合，使其力失去作用，無法造成打擊。依據(jù)太極拳的拳理理論，該來力F1不但已經(jīng)被化解了，這就是“引進(jìn)落空”，而且將其本想施加在受力方身上的力轉(zhuǎn)移到來力者身上，且該力還增大了，這就是“借力用力”“四兩撥動(dòng)千斤力”。

對(duì)于第2點(diǎn)的作用點(diǎn)在切點(diǎn)無法造成打擊很好理解，不再多述。下面將進(jìn)一步討論增大來力者自身的慣性的作用。

來力者施力F1時(shí)，施加的力是具有一個(gè)活動(dòng)范圍的，這個(gè)活動(dòng)范圍是由人體自身平衡范圍決定的，根據(jù)人體運(yùn)動(dòng)力學(xué)原理，人體正常狀態(tài)其重心投影落在支撐面的投影之內(nèi)，也是人體平衡必須滿足的條件，其邊界值即是人體重心投影落在支撐面的邊線上。當(dāng)來力者達(dá)到施力距離極限時(shí)，即平衡已經(jīng)到了邊界值，其重心已經(jīng)落在支撐面投影的邊界。下面我們?nèi)匀皇褂媚Ｐ瓦M(jìn)行分析，為使物理力學(xué)分析結(jié)果更加可信，同樣也將來力者使用圓柱型模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，如圖6所示。

來力者極限條件下的分析如下。

1）來力者不回撤其施加的力。根據(jù)上文內(nèi)容分析，此時(shí)來力者自身亦受到F合的作用，在F合的作用下，來力者已經(jīng)到了其平衡的極限值，即來力者的重心投影已經(jīng)落在了支撐面投影的邊線上，此時(shí)受力者只需要施加一個(gè)和F合方向相同、大小遠(yuǎn)小于F合的力F4即可以使來力者的重心投影落在支撐面之外，從而破壞其平衡臨界條件使得來力者失去平衡倒地。詳細(xì)分析整個(gè)過程中，受力者所施加的力均小于F1，首先根據(jù)來力F1大小和方向，受力者對(duì)此施加一個(gè)和F1成角度θ、大小小于F1的力F3，將對(duì)方來力F1化解成F合且作用點(diǎn)落在受力者自身的切點(diǎn)上而使力F1失去打擊的作用。此時(shí)，由于慣性的存在，來力者仍然在一定時(shí)間內(nèi)保持這種極限狀態(tài)，此時(shí)受力者立刻施加新力F4，施力方向和F合方向相同、大小遠(yuǎn)小于F1和F合，破壞其平衡的臨界狀態(tài)，使其失勢(shì)倒地，即為太極拳理的“引進(jìn)落空”。太極拳名家陳鑫公所說的“拳各有界，彼引我進(jìn)，我只可至吾界邊，不可再進(jìn)，再進(jìn)則失勢(shì)”的理論即是如此。

2）假設(shè)來力者到達(dá)極限后立即撤回，根據(jù)牛頓第三定律：作用力和反作用力大小相同且方向相反。其撤回力需要為F合的大小相同和且方向相反即F合，該力等于又施加在來力者身上，此時(shí)來力者將在另外一個(gè)方向達(dá)到了平衡的極限狀態(tài)，同樣受力方只要再施加一個(gè)和F合方向相同，大小遠(yuǎn)小于來力F1的力F5即可以破壞來力方平衡臨界狀態(tài)，使其失去平衡倒地，即為太極拳理的“合即出”。

例如，甲方用右拳向乙方胸部擊來，乙方順勢(shì)向右轉(zhuǎn)螺旋下沉，使用金剛搗錐中的第1～2動(dòng)，同時(shí)右手走正圈管住甲方右手腕，左手走反圈管住甲方左肘部，順甲方勁力，向右后將甲方棚、捋。當(dāng)甲方右拳力達(dá)極限后立即撤回的同時(shí)接3～4動(dòng)，順著甲方回撤力的方向做擠、按，即體現(xiàn)出太極拳的“引進(jìn)落空、合即出”“牽動(dòng)四兩撥千斤”的拳理拳法。

1.2 太極拳中能量的分析

在上文1.1的敘述中，受力者整個(gè)過程中重心都無上下移動(dòng)，只是原地隨著來力的方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)調(diào)整，重心高度將時(shí)刻保持不變，到底重心的穩(wěn)定有何好處？通過自身姿態(tài)的調(diào)節(jié)是將自身的重心位置在合理范圍內(nèi)拔高好，還是降低好？歷代太極名家又為何強(qiáng)調(diào)中正安舒”“氣沉丹田”“開胯屈膝”？此節(jié)中我們將從能量守恒定律、沖量定理、牛頓第二定律等方面進(jìn)行分析。

為何人體在允許范圍內(nèi)重心越低，平衡性越好？為此，我們引入穩(wěn)定角這個(gè)概念，穩(wěn)定角是重心垂直投影線和重心至支撐面邊緣相應(yīng)點(diǎn)的連線間的夾角。穩(wěn)定角是影響人體平衡穩(wěn)定性的力學(xué)因素。

由圖8左所示，2種不同重心位置的穩(wěn)定角分別為∠B1C1O1和∠B1C2O1，其中B1為底面圓的任一點(diǎn)，根據(jù)人體運(yùn)動(dòng)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)穩(wěn)定角越大時(shí)，人體越平衡，且據(jù)圖8右可以顯然看出模型在同一傾斜角即同一打擊距離的狀態(tài)下，重心C2投影仍然落在支撐面投影中，而此時(shí)重心C1投影已經(jīng)落到了支撐面的投影之外了，如圖8右所示，且從圖8左也可以看出∠B1C1O1<∠B1C2O1，故重心C2位置人體穩(wěn)定性明顯好于重心C1位置，由此可以得出當(dāng)重心降低時(shí)可達(dá)到更好的平衡效果。

當(dāng)然，除了降低重心，還可以通過增加支撐面的投影面積來保持穩(wěn)定。大家可能都有這樣的體驗(yàn)，當(dāng)雙腳并攏的時(shí)候被人一推很容易摔倒，而兩腳開立站立時(shí)卻不容易，這就是雙腳開立時(shí)增加了支撐面的投影面積，故降低重心和兩腳開立均可使得人體更好地平衡。

施力極限位移s隨著重心的降低而增大。由上文分析可以隨著極限距離s的增加，著力時(shí)間t也在變大，故根據(jù)沖量守恒定律及沖量公式P=Ft=恒量，可以得出即使較小的作用力F條件下達(dá)到相同的沖量效果。這也正是太極拳中所說的“氣沉丹田”“沉肩墜肘”“圓襠松垮”等要求的作用——降重心，擴(kuò)支撐面的作用。

1.3 太極拳中的“圓”

陳鑫公說過：太極者，纏絲也[3]。纏意味著轉(zhuǎn)動(dòng)、繞動(dòng)，只有各個(gè)軀干關(guān)節(jié)的不同纏繞、轉(zhuǎn)動(dòng)才能既保持重心穩(wěn)定又可以對(duì)來力進(jìn)行方向的誘導(dǎo)改變，從而使來力的作用點(diǎn)和自身的切點(diǎn)相重合，達(dá)到“不頂不丟、粘連黏隨，來留去送、以橫打直乃至牽動(dòng)四兩撥千斤”的拳理拳法。為了進(jìn)一步研究該問題，我們首先引入一個(gè)簡(jiǎn)易模型——球體。

球體在轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候不但可以將外界來力化解掉，而且自身很穩(wěn)定。究其原因是：首先，無論球體如何轉(zhuǎn)動(dòng)，其重心都保持在球心位置不變；其次，球體的各個(gè)界面均是圓形，無論外界來力的方向如何，都能在球體上找到和來力相切的面或點(diǎn)，而使得來力失去作用。太極拳理論強(qiáng)調(diào)處處走圓弧，含胸拔背，圓襠，轉(zhuǎn)膝旋踝，腰如車軸等均是根據(jù)這個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)理論而進(jìn)行的。

我們?cè)诜治鋈梭w模型時(shí)考慮到人體的真實(shí)結(jié)構(gòu)，不能直接將球體作為模型進(jìn)行分析；但根據(jù)相似原理，我們?nèi)匀粚⑷梭w簡(jiǎn)化為半徑為R的圓柱體，如圖9所示。

模型在旋轉(zhuǎn)過程中，其向心力或者離心力（根據(jù)牛頓定律，離心力和向心力是一對(duì)作用力和反作用力，其大小相等，方向相反），大小為F高=mv2R，式中m為圓柱體質(zhì)量，v為模型切向速度，R為圓柱體半徑。

根據(jù)上文分析的能量守恒定律，在重心位置無變化時(shí)，E總=12mv2=定值（式中E總為總能量），再結(jié)合離心力（向心力）公式F=mv2R，可以得出當(dāng)mv2=定值時(shí)，減少半徑R可以增加離心力（向心力）?！凹鹤哕囕S，彼走車輪”就是很好的例子：己走車軸就是很好的縮短自身的半徑，使得其在一定能量條件下發(fā)出的離心力（向心力）最大，且內(nèi)圓的一定角度對(duì)應(yīng)的弧長(zhǎng)遠(yuǎn)小于外圓相同角度對(duì)應(yīng)的弧長(zhǎng)，故即使在相同的切線速度狀態(tài)下，走內(nèi)圓的也會(huì)后發(fā)先至，從而形成了慢打快的關(guān)鍵所在。這也是陳鑫所論的《太極拳圖譜》：“至疾至迅，纏繞回環(huán)，離形得似，何非月圓，精練已極，極小亦圓?！盵1]。

2 結(jié)論

本文通過物理學(xué)、人體運(yùn)動(dòng)力學(xué)等角度對(duì)太極拳中的經(jīng)典理論進(jìn)行了力學(xué)分析，從科學(xué)的角度說明了牽動(dòng)四兩撥千斤和慢制快的合理性及運(yùn)用時(shí)所需的考慮的要點(diǎn)，練習(xí)者在學(xué)習(xí)各個(gè)技擊動(dòng)作的過程中不但要牢記動(dòng)作要點(diǎn)，而且要明白其中的力學(xué)原理，這樣在練習(xí)中才能不斷地自我修正和改進(jìn)，從而提升太極拳技擊水平。

首先，太極拳要遵循中正安舒的原則。中正就是身架保持端正、重心恰當(dāng)，人保持在一個(gè)中正舒服的位置、不偏不倚。只有重心穩(wěn)定，周身放松，才能將周身能量全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，增加技擊時(shí)沖量效果；同時(shí)練拳過程中需要不斷調(diào)整重心位置，以確保在攻防過程中自身重心的投影可以落在支撐面的投影面積內(nèi)，在合理的范圍內(nèi)增加有效技擊距離而延長(zhǎng)勁力時(shí)間，使得發(fā)出來的力連綿不絕，從而使用較小的力亦可以達(dá)到同樣的沖量技擊效果。

其次，太極拳攻防要講究借力用力，始終調(diào)動(dòng)對(duì)手為自己所用。具體實(shí)戰(zhàn)過程中要求做到“粘連黏隨屈伸靈，來叫順?biāo)筒粊G頂，急應(yīng)緩隨任人變，進(jìn)之愈長(zhǎng)退愈促，仰之彌高俯彌淵”。借力用力即是得機(jī)得勢(shì)，隨遇平衡。在此基礎(chǔ)上引進(jìn)落空，始終控制對(duì)手。我們已經(jīng)通過物理力學(xué)進(jìn)行了分析，首先需要順對(duì)方來勢(shì)施加力使其改變方向，在對(duì)方強(qiáng)弩之末之際再施加小巧之力將其重心平衡破壞，從而達(dá)到擊倒對(duì)手防御自己的效果，故在練習(xí)過程中，需要通過推手等不斷練習(xí)對(duì)力的感知能力，不斷調(diào)整身架姿勢(shì)、公轉(zhuǎn)及自轉(zhuǎn)的角度和配合及開合收放的時(shí)機(jī)，最終做到“一羽不能加，蠅蟲不能落。人不知我，我獨(dú)知人”，達(dá)到“知己知彼，百戰(zhàn)不殆”[1]376。

再者，太極拳循后發(fā)先制原則。強(qiáng)調(diào)“彼不動(dòng)，己不動(dòng)，彼微動(dòng)，我先動(dòng)”[1]，練習(xí)過程中，要求遵循軸輪原理，即己走車軸，彼走車輪，利用轉(zhuǎn)動(dòng)原理，縮小己方的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑，不但增加了我方的離心力（向心力），而且使其進(jìn)攻動(dòng)作路線拉長(zhǎng)，相對(duì)縮短我方反擊的距離，我方以短擊長(zhǎng)、以慢制快，后發(fā)先至。在練習(xí)過程中，手臂的公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)、腰胯轉(zhuǎn)動(dòng)、腿膝的內(nèi)旋外旋等之間配合角度不斷調(diào)整，從而形成在面對(duì)攻擊時(shí)迅速調(diào)動(dòng)周身之勁，繼而施力于對(duì)方，達(dá)到觸其一點(diǎn)，萬點(diǎn)皆應(yīng)，挨著何處何處擊。

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