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刘光鼎院士——从力学角度看太极拳之平衡

 tjboyue 2019-04-08

刘光鼎先生是海洋地质地球物理学家,中国科学院院士,生前曾被称为“太极院士”。编者在与刘先生的接触中,深深为其文武兼备的大家风范所折服。书中关于力学的论述严谨、求实,浅白晓畅。刘先生以其深厚的物理学功底,解释伴随他一生的太极拳,无丝毫偏颇之情,备现其科学的治学精神,着实令后来者感佩。可叹先生已逝,吾辈唯在此以文悼念。

刘光鼎院士

       力学基础

太极拳术的走架与打手处处贯串着力学原理。从某种意义上来说,太极拳架中的基本拳式及其转换都严格遵守力学原理,希望学者在长期的锻炼中,习惯成自然,从而在技击中建立起不败的基础;而太极推手则是对各种力学规律的具体学习和演练,以便在技击、防身中获得运用。因此,在太极拳术中,拳架与推手是相辅相成而不可分割的。练拳架而不练推手,固然对身体健康颇有补益,但终究难以深刻领会其技击效能,并在实践中做出切合实际的发挥。练推手而不练拳架,必有益于身心保健,但不能在前人经验的基础上,使技击的功力更上一层楼。太极拳术克敌制胜的原则是以柔克刚,以静制动,以简御繁,以逸待劳和以小制大,从而要求在积极防御的战略思想指导下,克制对方之所长,又不为敌所用。所有这些,都与熟谙太极拳术的力学基础有密切的关系。

太极拳术的力学原理

力学是研究物体的空间位置随时间变化的一般规律的科学,其中静力学主要研究力系及物体的平衡,运动学研究物体运动的几何性质,而动力学则讨论物体运动和作用力之间的关系。用力学的观点分析太极拳运动,尽管每个动作都十分复杂,但却能完全与力学原理相符合。这一点只要考察太极拳运动与力学基本原理之间的关系,就可以充分说明。

平衡

在力学中,将物体做匀速直线运动或物体相对于地球处于静止状态,称为平衡。在太极拳术中,平衡完全指的是后者,即人体相对于地球处于静止状态。太极拳行功走架要求动作在意识的引导下,与呼吸配合并保持稳定平衡;而太极推手则是在与对手较量中,破坏对方的平衡而保持自己的平衡。因此,太极拳术是一种平衡运动。

物体在空间任意力系作用下保持平衡的必要条件和充分条件是:各力(Fi)的代数和等于零,各力所成力矩(Mi)的代数和也等于零:

式中,d 为力的作用点到物体转动轴之间的距离,i 为力和力矩的顺序。此二条件被破坏时,物体就不能保持平衡,或者发生移动,或者转动。

根据力学的观点,可以将人体看成一个刚体。如果这个刚体具有圆锥体的形状(解析图1),则很容易说明人体平衡的两种极端情况。如果圆锥体的顶点向下立于地面,除非它和陀螺一样处于高速旋转之中,否则很难保持平衡,因为它的底面积太小。如果圆锥体的底面立于地面而顶点向上,那么,只有施加外力,使其重心移出底面之外,才能使此圆锥体倾倒,不然它就将一直保持平衡。由此可见,与物体平衡有关的两个基本因素是底面积和重心。底面积大,重心低,是保持平衡的主要条件。

由力学计算可知,如果圆锥体的质量分布均匀的话,底面中心与顶点连线的1/4 处为此圆锥体的重心所在之处。对于人体来说,重心的位置大体相当于内丹田,即人体内脐下三寸处。

练习太极拳架时,务必尽量保持全身平衡。为此,盘架子要求把姿势放低,甚至使小腿与大腿在膝关节处成90°角,以便降低重心而又有宽广的底盘。但是,仅作这种考虑还很不够,因为身体歪斜将改变重心位置,影响平衡。太极拳术要求立身中正安舒,不仅是保持端庄而稳重的形象,将身体作统一的安排,使全身作为一个整体,而且是满足平衡所应保持的基本条件。用拳术的术语来说,盘架子中,在每个定式时都应注意外三合,即手与足对、肘与膝对、肩与胯对,以期上下、左右、前后都保持完整、平衡,从而达到八面支撑,不偏不倚。应该指出,顶头悬与躯干正直在平衡中具有重要意义。头部在全身之中所居位置最高,所占比重最大,因而头部歪斜影响身体平衡也最严重。肩歪、腰斜、挺胸、收腹都将使人体重心偏移或上升,极不利于平衡。这种平衡也称为静态平衡,因为它只涉及每个太极定式的平衡,而不包括太极拳运动中拳式之间的衔接转换,甚至在外力作用下身体保持动态平衡的问题。

盘架子时,要求分清虚实。用一腿支持全身重量为实,一腿无此重量负担为虚。如果两腿平均支持全身重量,则不能使身体轻灵地前后左右转换,称为双重。而分清虚实则是两腿分别为大虚大实,仅一腿支持全身的重量,称为单重。尽管此时可以要求实足的脚掌要平稳,涌泉穴要空起,五趾要抓地,以获得牢固坚实的底盘,但对于静态平衡是不利的,因为底面积太小。作为基本功训练,在太极拳行功走架时,采取缓慢的动作而又有些虚实分明的要求,则是希望在长期从难从严的锻炼中,使身体能最大限度地保持稳定平衡。

对于打手来说,既要避免双重,又要避免单重。它们是两种极端情况,但都失之于不能灵活地调节重心、因势利导地保持稳定平衡。为了能够自如地应付任何突然袭击,在打手中应使身体的重心处于这两种极端情况之间,而不是偏向于任何一端。

根据对平衡的这种理解,在初学盘架子时,必须分清虚实,采取大虚大实的练法;在经过相当的锻炼之后,则应逐渐改变,使虚中有实,实中有虚,既不是虚实的等量分配,也不是虚实相乖离,而是有虚有实。虚是阴,实是阳,阴不离阳,阳不离阴,虚实渗透,阴阳互济。只有如此,才能在任何意外的动态变化中仍可以保持平衡。

经典拳论指出:“一处自有一处虚实,处处均有一虚实。”这句话明确地说明,人体周身处处都有虚实、阴阳之分,并不是只有两腿才有分清虚实的要求。手有手的虚实,胸有胸的虚实,它们都有既要避免单重又要防止双重的问题。“含胸拔背落自然”,是指胸背要呈自然状态,既不挺胸收腹,也不佝偻内凹,以致处于极端而陷于僵滞不得运化。只有使胸背自然正直,才能使此部分阴阳、虚实相互结合,应付任何外力作用而不影响整体平衡。

应该强调指出,腰裆的虚实开合是取得全身动态平衡的重要环节。腰裆扣合能使人体重心以上轻灵活泼,而重心以下坚实稳固。在此情况下,虽受外力打击,而上身可以旋转自如,下身又能保持重心位置,使底盘牢固。腰裆扣合之后能够迅速转换为开放,则扣合所蓄之动力突然爆发,如强弓劲矢,直取对方。这样。腰裆的扣合与开放,既能保持自己的平衡,又能危及对方的平衡。

此外,呼吸是开合,也是虚实。“吸为合为蓄,呼为开为发。”气沉丹田实质上是降低重心的重要措施。吸气而收腹,使身体轻灵不滞,以应付外力的作用;呼气而鼓腹,使下盘牢固,以利于平衡。

所有这些都必须在长期认真的锻炼中,不断地揣摩,反复修正,务期全身完整,内外统一,自然而不偏颇,灵活而不僵滞,含蓄而寓变化,从而达到静如山岳,动似江河,形象沉稳端正,身体在任何情况下都能获取平衡。

太极推手,从力学观点来看,可以说是在敌我双方的对抗运动中,努力保持自己的平衡而破坏对方的平衡。破坏平衡的方法有多种,但都不外乎使对方在短暂时间内重心移于底盘之外,或者位移,或者倾跌,以致身体难于继续保持平衡。因此,在推手中,敌我双方的注意力往往都集中于自己的与对方的重心(丹田)。一般地说,经过太极拳训练的人,大多可以做到上下轻灵而中部填实,加上坚固而宽广的底盘和开合顺遂的腰裆劲,为保持身体平衡奠定基础。但是,要想在双方推手动作的往来变化之中,保持重心转换自如而不至于使平衡遭到破坏,却不是一件容易的事。

所谓推手八法,掤、捋、挤、按、採、挒、肘、靠,都具有强烈的技击性质,能够通过腰身与手臂,甚至腕指的动作,使对方的重心偏离。因此,推手八法主要讲的是攻击,而将此八法联系起来,例如四正推手(掤、捋、挤、按)、四隅推手(採、挒、肘、靠)的往复打轮,盘旋进退,则包含着化劲的训练。所谓化劲,就是根据对方的劲力,通过自己重心的变换来保持自身的平衡。为此,四正、四隅推手讲求的是先化后打,能化才能打,化劲要身体松活轻灵,八面转换,既不双重,又不偏随,始终具有变化的能力,以在各种条件下保持身体的平衡。只有自身平衡得到保持,才能为运用推手八法打击对方、破坏对方身体平衡创造条件。

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