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识得力学 跳得芭蕾

 红瓦屋图书馆 2012-11-09

识得力学 跳得芭蕾

庄小哥 《 光明日报 》( 2011年03月29日   12 版)
弗韦泰转物理示意图

    娜塔莉·波特曼因主演《黑天鹅》获得了今年的奥斯卡最佳女演员奖。芭蕾是优雅的艺术,电影中运用得当的特效也相当完美地展示了舞者优美的体态和舞姿。在现实生活中,有一位特别的芭蕾舞教师——实验高能物理学家肯尼思·洛斯(Kenneth Laws)。

    却说这贵气迫人的芭蕾发端于中世纪,在路易十四时期的法国达到顶峰——以风流爱美、穷极奢侈著称的国王在舞蹈这件事情上花费不计其数,一手开创了舞蹈音乐学院。

    三百多年后,肯尼思的儿子、女儿开始学习芭蕾。儿子只坚持了1年半,女儿坚持了7年。在舞蹈中心观看孩子们辛勤练习的时候,一些看似不可思议的现象让物理学家老爸突然灵光乍现——有的舞者可以在舞台上自由地跳跃,伸展双腿,甚至像对抗重力半悬在空中;有的舞者可以旋转得像个陀螺,一圈一圈把观众转得眼花缭乱。他们是如何做到的呢?

    肯尼思通过分析,揭示出这是对重力、摩擦力、力矩、角动量的精确掌握才能达到的效果。1986年,他出版了一本书The Physics of Dance(《舞蹈的物理学》)。如今,他已经成为最出色的芭蕾舞教师之一。1996—1997年间他到霍普学院开设了芭蕾课程,2001年在本校也开始讲授。他经常现身说法,并让一位芭蕾舞者和他合作为观众讲解知识,听上去实在令人啧啧称奇。

    先让我们听听他是如何解释“一字飞腿”(grand jete)的。这是一个能营造出某种“漂浮凝固”在空中的感觉——舞者的重心在空中形成一条抛物线,至少一条腿始终与这条线相切,以保持头部和躯干平衡。一般的芭蕾舞老师总会让你练习练习再练习,可肯尼思首先为你解释原理:能否将这个动作演绎完美取决于舞者的起跳速度。简单地说,如果舞者向上的初速能够达到32英尺/秒,重心就将获得1秒钟的上升时间,之后是1秒钟的下降,倘若初速只有16英尺/秒,那么整个时间过程也将减为一半。

    再说说“弗韦泰转”(fouette turn)。《黑天鹅》中尼娜变身后长出一身黑羽,出场过程便是以这一连串的“弗韦泰转”完成的。肯尼思解释说,做这个动作时,舞者必须通过不停地甩腿来获得动量进行360度旋转,一遍遍地获取由站立腿推地产生的转矩,另通过动力腿的圆周摆动来增加旋转动力和速度。

    肯尼思还研究过的问题还包括舞者身体状况和演出难度之间的关系。他说,一般来说,如果舞者的高度增加10%,重量就会增加33%,惯性距增加61%,跳到自身高度30%所需能量增加46%,周期增加5%。所以个子高的芭蕾舞者,好看是好看,却要通过比其他人多出许多的努力才能够达到相同的水准。

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