顧杰+郭振興+王萬賓

【編者按】武術(shù)功架發(fā)力來自三個力源：傳遞力、整體沖撞力和相對沖撞力。本文用牛頓定律研究了太極拳，發(fā)現(xiàn)楊澄甫的大架和牛頓定律不謀而合。本文分析了楊澄甫架的弓步“三力源”對推力的影響。結(jié)論是弓步適合于發(fā)推力，“三力源”都增加了弓步發(fā)推力的能力。本文分析了楊澄甫架的坐步“三力源”對拉力的影響。結(jié)論是坐步適合于發(fā)拉力，增加了坐步發(fā)拉力的能力。坐步也能發(fā)推力，但發(fā)推力的能力不如發(fā)拉力的能力強(qiáng)。兩方推手，弓步推勝坐步推，這印證了古典理論—“發(fā)勁如放箭”。弓步也能發(fā)拉力，但發(fā)拉力的能力不如發(fā)推力的能力強(qiáng)。兩方推手，坐步拉勝弓步拉，這印證了古典理論—“引進(jìn)落空”。

引言

師祖楊露禪（1799—1875）是中國歷史上第一個將太極拳事業(yè)深入推廣、發(fā)揚(yáng)光大的偉大武術(shù)家。楊露禪三下陳家溝，學(xué)拳藝成后返回家鄉(xiāng)冀南永年縣設(shè)壇教拳。后來被薦往北京，晚年時被延請至王府授拳，眾多弟子大都出身高第，使得太極拳的社會地位和影響力非同一般。露禪公因每在擂臺上與別家武者較量，一發(fā)必成功，遂被譽(yù)為楊無敵。

先師楊澄甫（1883—1936）自幼隨父學(xué)拳，至40歲方始出神入化，階及神明。澄甫公武功蓋世，口德與手德并重，時時處處，謹(jǐn)守勿失，乃武德高尚之榜樣也。繼北平傳拳之后，南下武漢、南京，赴廣州，至滬杭，桃李滿天下。他又集楊氏三代之經(jīng)驗，將楊氏太極逐步定型。澄甫公推手之時，不用有形之擒拿手法，而是拿住對方勁路，將對方騰空放出，其發(fā)勁之猛、擊人之遠(yuǎn)，無人能及。

先師伯楊少侯（1862—1930）的推手講求“圈子要小，用勁要巧”、信手相應(yīng)、應(yīng)物自然，制人于“莫名其妙”中，發(fā)放風(fēng)格與其弟澄甫有別，言“發(fā)人不在猛遠(yuǎn)，而貴在取別人的重心離地，重心已起，即別人已在自己掌握中，要怎樣便怎樣，又何須發(fā)人于千里？原處起、原處落會更兇更猛……所謂兵不厭詐，計勝人也。指上打下，聲東擊西。隨機(jī)應(yīng)變，聽其勁，觀其動，得其機(jī)，攻其勢，察其聲，問其癥。”

1687年，英國物理學(xué)家牛頓發(fā)表巨著《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，奠基了著名的牛頓力學(xué)，包括了牛頓第一、第二、第三定律。牛頓經(jīng)典力學(xué)體系的建立開辟了科學(xué)發(fā)展的一個新天地、新時代。經(jīng)典力學(xué)的廣泛傳播和運用對人們的生活和思想產(chǎn)生了重大影響?，F(xiàn)代機(jī)械、建筑、運輸?shù)鹊?，都離不開牛頓力學(xué)。武術(shù)呢？太極拳呢？它們和牛頓力學(xué)的關(guān)系如何？答案非?？隙ǎ禾珮O拳乃至武術(shù)都必須而且確實符合牛頓力學(xué)的原理。

牛頓力學(xué)的發(fā)現(xiàn)先于楊露禪年代。在楊露禪年代應(yīng)該有洋人來中國，其中會有熟解牛頓力學(xué)的飽學(xué)之士。但沒有傳聞楊露禪的拳藝受到牛頓力學(xué)的直接影響。楊澄甫的年代不但有洋人來中國，應(yīng)該中國還有留學(xué)生回國。當(dāng)時牛頓力學(xué)已經(jīng)風(fēng)行世界，中國的一些進(jìn)步的中學(xué)開始教學(xué)物理，而牛頓力學(xué)是物理的中心課題。遺憾的是楊澄甫畢生學(xué)拳、創(chuàng)拳、傳拳，恐怕沒有接觸過牛頓力學(xué)的概念，但這并不妨礙太極拳對牛頓力學(xué)的完美實現(xiàn)，就像我們并不是明了了生理學(xué)才開始懂得如何消化的。因而，我們將通過證明楊式太極拳（乃至武術(shù)）完全符合牛頓定律，說明楊式太極拳和牛頓力學(xué)是不折不扣的“不謀而合”。

順便指出，牛頓發(fā)現(xiàn)了三大定律，因而這三大定律用牛頓的名字來命名。三大定律是宏觀世界的基本規(guī)律，牛頓的功績是發(fā)現(xiàn)了它們，并把它們介紹給人類。在三大定律被牛頓發(fā)現(xiàn)之前它們照樣主宰世界，這跟是誰發(fā)現(xiàn)的沒什么關(guān)系。哥倫布發(fā)現(xiàn)美洲，然后有歐洲人向美洲的移民。但美洲的存在是一個事實，美洲的印第安人在哥倫布發(fā)現(xiàn)美洲之前早就定居在美洲?？梢哉f印第安人比哥倫布要偉大得多。中國人發(fā)明造紙術(shù)才是“發(fā)明”，因為在此之前不存在造紙術(shù)。由此可見“發(fā)現(xiàn)”和“發(fā)明”大有不同之處。“發(fā)明”會有先后，而“發(fā)現(xiàn)”可以“不謀而合”。楊式太極拳和牛頓力學(xué)的吻合證明了太極拳的偉大，又拓寬了基本定律的應(yīng)用范圍。

在中國傳統(tǒng)武術(shù)中有力、勁、內(nèi)功、腳踢、拳打等等概念。競賽場上的散打也可拳打腳踢。摔跤比賽講究如何使對方倒地。拳擊則多用拳頭攻擊對方的中上部。有趣的是很少有人將這些武術(shù)運動和牛頓力學(xué)聯(lián)系起來。本文將試圖填補(bǔ)這一弱項，而且將破天荒第一次對武術(shù)功架作定量的力學(xué)分析。

一、牛頓三定律

現(xiàn)在已經(jīng)是21世紀(jì)。各位拳友讀者都在本世紀(jì)或上世紀(jì)接受過正規(guī)的學(xué)校教育。比起楊澄甫你們一定有扎實的牛頓力學(xué)知識。其實牛頓三定律簡明、扼要、直觀。為以后討論方便，這里重溫一下每一條定律。牛頓第一定律：物體將保持慣性。舉例來說，奔跑的人很難一下子停下來，因為慣性使人體繼續(xù)向前。牛頓第二定律：力等于質(zhì)量和加速度的乘積。（對數(shù)學(xué)有興趣的讀者可重溫相關(guān)物理書籍。）舉例來說，推動大的物體比推動小的物體要費力。牛頓第三定律：相互作用的兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。舉例來說，兩人推手，甲方作用于乙方的作用力和乙方作用于甲方的反作用力大小相等，方向相反，并不因為某方功力深厚他就可以多給對方一點力。再舉一例，你用一斤的力提一斤的包，盡管你有提十斤的能力，提包的力還是不多不少正好一斤。

二、平衡與“失根”、“打滑”臨界條件的關(guān)系

用力學(xué)的原理分析太極拳可以將充滿哲學(xué)理念的古老拳術(shù)與現(xiàn)代科學(xué)相結(jié)合，從而加深人們的理解和研究。內(nèi)家拳講究以守為攻，守的目的是使自己立于不敗之地。如何在力學(xué)上立于不敗之地呢？李連杰在電影《太極張三豐》中有一幕：和不倒翁對練。不倒翁被推斜后仍然能重新站直的原因是“重心很低”。圖1是人體的模型，中部的圓點表示人體的重心，W是向下的重力，由重心畫垂線與地面交于O點，只要O點在兩腳之間，人體就平衡。兩腳連成的面是人體的支撐面。人體的平衡條件是：重心在支撐面內(nèi)。

如果有一個水平力F（或者一個慣性力）將人體的重心推出兩腳之外（見圖2），人體就失去平衡。在推手競賽中失穩(wěn)的一方被判為失敗。由此可見太極拳在攻防上的功能是：在維持自我平衡的前提下使對方失穩(wěn)。

太極拳講究落地生根，這是形象的說法。這個說法的主要部分是正確的，但也有夸大的成分。圖3中的樹有根，因而能穩(wěn)定在地面上。太極拳師腳踏地面，借此平衡人體，這是落地生根的主要含義。樹的根在地下，太極拳師的腳卻不能扎進(jìn)土里和地面連成一體，這是夸大了的成分。那么力學(xué)上應(yīng)該如何來描述這種“腳踏地面”的功能呢？“腳踏地面”在力學(xué)上就是腳給地面一個向下的正壓力和一個水平向的橫力。圖5中前腳給地面一個向下的正壓力Nq和一個水平向的橫力fq，后腳給地面一個向下的正壓力Nh和一個水平向的橫力fh。根據(jù)牛頓第三定律，地面會給前腳一個向上的大小相等的力Nq和一個水平向反向的大小相等的橫力fq（見圖1）。后腳的情況類推。地面給腳的橫向力就是摩擦力。摩擦力跟鞋底的材料及地面情況有關(guān)。舉例來說，在冰上打太極拳一定有站不穩(wěn)的感覺。

腳沒有著地時腳底正壓力為零，這時腳與地的連接失效了，我們把這種情況稱為失根。失根在力學(xué)上表示為正壓力等于零。失根在圖3中表示為樹在垂直方向被向上拔起。腳（或樹）一旦離地，正壓力就等于零，離地多遠(yuǎn)都一樣。如果圖2中的外力使前腳離地，最終可以把人體重心推出支撐面而導(dǎo)致失穩(wěn)。所以失根是一個臨界條件。達(dá)到臨界條件后人體可能失穩(wěn)。推手中不要讓我方達(dá)到失根的臨界條件，卻要讓對方達(dá)到失根的臨界條件。讓對方達(dá)到失根的臨界條件后就此收手就是拳學(xué)上的“點到為止”。兩方都知道一方已經(jīng)失根，將要失穩(wěn)，但還未失穩(wěn)，這是交流武藝的君子之交。當(dāng)然，在推手競賽中要使對方失穩(wěn)才能得分。

腳底的摩擦力跟外界的條件有關(guān)系。如果人站在水平面上，又沒有水平外力加之于上，腳底沒有摩擦力。這時如果有一個水平力作用于人體，腳底將有一個摩擦力和水平外力抗衡，水平力越大，摩擦力也越大。其實水平力和摩擦力大小相等，方向相反。如果人站在坡地上，哪怕沒有水平外力，腳底也有摩擦力。這個摩擦力阻止人體向下滑。可以推斷，坡度越斜，摩擦力越大。注意，這時摩擦的方向沿著坡度。但是摩擦力是有限的，當(dāng)水平外力大到一定程度，摩擦力大到極限值，其后腳底將開始打滑。類似地，如果坡度太斜，人體會下滑。我們就把這種情況稱為打滑。

打滑在圖3中表示為樹在水平方向樹根被切斷而樹干在水平向移動。腳一旦滑動，摩擦力就取最大值。摩擦力的最大值等于摩擦系數(shù)乘以正壓力。開始打滑，可以最終讓人體滑出賽場。所以打滑是一個臨界條件。達(dá)到打滑臨界條件后人體可能滑得更遠(yuǎn)。推手中不要讓我方達(dá)到打滑的臨界條件，卻要讓對方達(dá)到打滑的臨界條件。讓對方達(dá)到打滑的臨界條件后就此收手就是拳學(xué)上的“點到為止”。兩方都知道一方已經(jīng)打滑，將要滑出，但還未滑出，這是交流武藝的君子之交。當(dāng)然，在推手競賽中要使對方滑出賽場才能得分。

由此可見，和傳統(tǒng)的“落地生根”概念對應(yīng)，力學(xué)上有失根和打滑兩個臨界條件。而力學(xué)上的這兩個條件都有公式來表示，因而可以定量計算。一般來說，兩個臨界條件不同時發(fā)生，哪種臨界條件先發(fā)生也因具體情況而定，但是第一個臨界條件起控制作用。因此，我們要把前面“點到為止”之論寫得更普遍一些。推手中不要讓我方達(dá)到失根或打滑的臨界條件，卻要讓對方達(dá)到失根或打滑的臨界條件。讓對方達(dá)到臨界條件后就此收手就是拳學(xué)上的“點到為止”。兩方都知道一方已經(jīng)臨界，將要失穩(wěn)或滑出，但還未失穩(wěn)或滑出，這是交流武藝的君子之交。當(dāng)然，在推手競賽中要使對方失穩(wěn)或滑出賽場才能得分。

實際交手時，失敗方始于一個臨界條件（或失根或打滑），接著調(diào)整步法來維持上體不倒，觀眾就看到失敗方被跳躍式地拋出。被拋出距離取決于失敗方開始跳躍時具有的動量。這個動量通常由兩部分組成，一部分是敗方本身的動量，另一部分是攻方傳給敗方的動量。軍事上的攻勢常用箭頭來描述（見圖6）。箭頭有方向有大小，體現(xiàn)了攻勢的趨向和強(qiáng)弱。動量是質(zhì)量和速度的乘積，有方向，又有大小。如果敗方本身的動量和跳躍方向一致，那是自取失敗，也是攻方借勢成功。而攻方傳遞過去的動量若和對方跳躍方向一致，那是追加成功，也使敗方被加倍遠(yuǎn)拋。推手中的“粘連黏隨”是完全符合力學(xué)原理的論述?！半S”就是將攻方動量和敗方動量順向疊加，而把太極拳的功效發(fā)揮到最佳狀態(tài)。如前述的文獻(xiàn)記載：澄甫公“拿住對方勁路”就是借用對方動量，“將對方放出”就是追加攻方動量，“擊人之遠(yuǎn)，無人能及”就是把太極拳的功效發(fā)揮到最佳狀態(tài)。澄甫公不言牛頓力學(xué)，卻在太極拳中處處運用牛頓力學(xué)。

（未完待續(xù)）

（編輯/張震）