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1、 邯郸学院河北省重点发展学科 武术与民族传统体育(太极拳)专项建设经费资助 太极拳力学 顾 杰 郭振兴 卢建辉 著 版权专有 侵权必究 图书在版编目()数据 太极拳力学 / 顾杰 郭振兴 卢建辉著. 北京 : 北京理工大学出版社 . . 太 . 顾 郭 卢 . 太极拳运动生物力学研究 . 中国版本图书馆 数据核字()第 号 出版发行 / 北京理工大学出版社有限责任公司 社 址 / 北京市海淀区中关村南大街 号 邮 编 / 电 话 / ()(总编室) ()(教材售后服务热线) ()(其他图书服务热线) 网 址 / :/ / 经 销 / 全国各地新华书店 印 刷 / 保定市中画美凯印刷有限公司 开
2、 本 / 毫米 毫米 / 印 张 / 印张责任编辑 / 封 雪 字 数 / 千字文案编辑 / 封 雪 版 次 / 年 月第 版 年 月第 次印刷责任校对 / 周瑞红 定 价 / 元责任印制 / 王美丽 图书出现印装质量问题请拨打售后服务热线本社负责调换 年在底特律认识了顾杰博士 他是苏州人在美国读取机械制造专业硕 士、博士学位又在通用汽车公司工作了二十多年难怪他的杨式太极拳充满了理 工味 我当时给他题了“杨式太极拳的功夫很好” 的词后来这题词刊印在顾博士 的锦太极拳一书中 顾博士是杨式太极拳的传人还是邯郸太极学院的教授 他虽然身在美国但一直以传承、研究太极拳为己任在底特律创办了太极星协会 年我
3、在邯郸学院认识了郭振兴教授 邯郸学院是一所地方本科高校以 太极拳与太极文化为办学特色建立了二级学院 邯郸太极文化学院创建了太 极拳与太极文化本科专业这在全国都是首创 郭振兴教授曾是邯郸学院副校长 和邯郸太极文化学院首任院长是位学者拳也练得不错 在国家武术管理中心举 办的 年全国太极拳市长杯套路比赛的个人和集体项目中共获得三项金奖 顾博士到邯郸作太极寻根之旅时认识了郭教授他们一见如故 相同的爱好 共同的志向使他们开始了跨太平洋的交流沟通与合作 先后在太极邯郸学 院学报中华武术研究少林与太极 上发表了一系列关于太极拳的 论文 这本太极拳力学就是这些论文的综述也是从力学角度对如何练好太极 拳的一种研
4、究 太极拳是中华武术中的一个重要拳种是中国传统文化的一朵奇葩 有着丰 富的理论和经典的论述系统而又深刻形象而又深奥 近一百多年来科学技术 日新月异科学理论日臻成熟社会变化翻天覆地人们对各种事物的学习和研究 也在不断提高 尤其在国外人们不仅喜欢从哲学、体育学的角度学习太极拳更 希望从力学、心理学、生理学、医学、生命学等现代科学的角度理解和研究太极拳 太极拳之所以有生命力是因为先师们所创的拳架、拳理、拳法天人合一符合人的 生理结构和生理需要符合技击原理和技击需要适应自然规律富含科学原理 年徐致一老前辈在太极拳浅说中已经提到了太极拳在行功时的心理作 用在动作时的生理作用在技击中的力学依据 现在顾杰、
5、郭振兴、卢建辉三位 教授在太极拳力学一书中由传统理论入手逐步引入力学概念运用力学原理解 析太极拳的技术要求对古典拳论运用现代科学知识加以分析研究然后又更加形 象地建立人体模型进而展开了定量运算 例如运用力学上的弹簧原理解析了太 极拳的“沾连粘随”功夫运用相对运动原理解析了长劲与短劲的区别用动量的概 念解析了太极拳“掤、捋、挤、按、采、挒、肘、靠” 八大劲法的生成和运用用力学平 衡理论解析了太极拳的五步“前进、后退、左顾、右盼、中定” 书中还通过建立人体 刚体模型推算出人体平衡分析公式用数据证明了“引进落空”“发劲如放箭”“四 两拨千斤”等太极拳名言的可行性和准确性 书中不仅运用了经典力学和理论
6、力 学而且运用生物力学分析了练功时人体内力的分布研究出避免膝关节受伤的要 领和能同时获取技击、健身最佳效果的拳架拳姿 总之该书在运用现代科学原理揭秘太极拳上走出了一条新路做了大量研究 工作为太极拳的科学化发展进行了有益探索为国际化传播贡献了力量 但太极 拳是一门非常深奥的功夫需要切合实际的研究更希望作者把这些研究带到训练 场上在实践中不断总结经验使之行之有效以有更新更多的研究成果面世 2 太极拳力学 太极拳具有强身健体、防身自卫、修身养性、陶冶情操、益智健脑等多种功能 受人喜爱引人入胜被称为文武兼修的“文拳”“哲拳”被誉为中华民族贡献给世 界的“第五大发明”成为中国的一个代表性符号 现代研究表
7、明太极拳不仅蕴含 着古代文明而且还蕴含着现代文明越来越多的国家、机构和有识之士采用多种 方式从多种角度对太极拳的内涵和外延开展了深入研究 邯郸学院是一所综合性本科高等院校地处著名太极拳圣地邯郸这里诞生了 流传最广的杨露禅式太极拳和理论最为卓著的武禹襄式太极拳派生了属于国家 或省级非物质文化遗产的吴鉴泉式、孙禄堂式、王其和式等多种太极拳流派养育 了数代举世闻名的太极大家和传奇人物 邯郸学院以服务地方发展为宗旨以引 领地方文化为己任以弘扬太极拳和太极文化为办学特色创办了太极文化学院 开设了太极拳与太极文化本科专业组建了全国性的太极拳协同创新中心选派多 名师生到多个国家孔子学院教习太极拳在俄罗斯、白
8、俄罗斯和马来西亚建立了国 外太极学院以多种形式、多种渠道研究和传播太极文化 邯郸学院太极拳与太极 文化专业被列为河北省重点发展学科 太极拳文化底蕴深厚不仅富含哲理而且富含现代科技原理涵盖着广泛的 研究领域和课题 邯郸学院不仅全面普及了太极拳的习练而且发挥多学科、多专 业、多人才的高校优势从运动学、心理学、生物学、物理学、数学、力学、化学、医学、 哲学等多个角度开展研究努力寻求太极拳研究的科学方法积极探索太极拳的科 学内涵和原理以促进太极拳的科学化发展和国际化传播 太极拳力学是河北省重点发展学科专项经费资助项目是邯郸学院运用力 学原理研究太极拳的一项成果是以 “保持自身平衡、破坏对方平衡” 的太
9、极拳基 本要求为切入点运用经典力学和理论力学的基本概念、基本定律以及解决力学问 题的基本方法从机械运动分析入手研究分析了太极拳技术动作、内气内劲、技击 技巧等多个方面的力学原理提出了“传递力、整体动量、相对动量、三维力、三力 源、意念波”等一些新概念、新定义建立了太极拳平面人体刚体模型和立体人体刚 体模型推导出太极拳稳定性分析公式和失根、打滑(失衡的两大状况)临界定量分 析公式(简称平衡分析三大公式)计算分析了太极拳典型技术动作在水平、垂直、 横向三个方向(简称三维)和传递力、整体动量、相对动量三种发力源(简称三力源 或三源)不同组合方式下的力学数据构建了太极拳力学定性分析和定量分析的新 模式
10、和新方法 太极拳力学的研究方式和研究成果具有开创性和领先性运用现代科学原 理揭示了太极拳“引进落空” “四两拨千斤” “小力胜大力”的力学奥妙运用数学 计算破解了太极拳某些技术只可意会不可言传的难题为太极拳的运动生物力学 实验研究奠定了理论基础为制定太极拳技术规范和动作标准提供了量化标准 同时带动和促进了运用现代科学理论研究太极拳的学科发展步伐也为其他武术 拳种和类似运动项目的研究提供了可借鉴方法 太极拳是太极文化的最佳载体太极文化是中国文化的优秀代表 它将国术 与国学紧密结合为一体将人体科学与自然科学结合为一体将健身与修身结合为 一体由做人到做事由人身小宇宙到天体大宇宙由形而下到形而上充分体
11、现了 中华民族“道法自然”“天人合一”“过犹不及”“对立统一”的价值观和世界观也 蕴含了唯物论、辩证法和现代科学的基本内涵和基本理念 太极拳与太极文化承 载着中国古人的智慧追求着人与自然、人与社会、人与自身、人与他人的和谐与 发展追求着人类身体健康与心理健康的和谐发展 长期习练太极可以育养人 们的身体可以净化人们的心灵可以启迪人们的智慧可以教化人们如何做人、 如何做事 太极拳的精妙深奥和雅俗共赏太极文化的博大精深和通俗易懂越来越引人 注目吸引着越来越多的人加入其中尤其在近几十年来更是风靡世界 许多人通 过习练太极拳体悟到太极拳不仅可以强身健体、防身自卫、延年益寿而且可以领 悟安身立命、为人处世
12、之道和东方哲学的精妙研究太极拳不仅可以探究人的生命 奥秘和生存智慧而且可以探究人与自然、人与社会的和谐之道和攻坚克难的妙策 2 太极拳力学 良方推广太极拳不仅可以促进全民健身而且可以净化人的心灵给人以启迪催 人以奋进 实践证明学习和掌握太极拳身心双修的养生观、天人合一的自然观、 道法自然的唯物观、阴阳互根的辩证观、不偏不倚的和谐观、无为而为的人生观、以 柔克刚的策略观有利于人的身心健康、家庭和睦与社会和谐有利于开发智力、增 强智慧有利于攻克难题、处理矛盾和解决各种纠纷有利于维护社会稳定与世界 和平 在当今信息化时代无论是科技问题、经济问题、社会问题还是国际问题、政 治问题、教育问题都较以往要错
13、综复杂往往是牵一发而动全身往往是一着不慎 全盘皆输 妥善处理这些问题需要有整体的观念、辩证的思想、择机而动的战略、 和谐共赢的方法需要有防患于未然的超前意识和“人不犯我、我不犯人、人若犯 我、我必犯人”的大无畏精神需要有因势而谋、应势而动和顺势而为的谋略和战 术需要将东方哲学的太极图辩证思维与西方哲学的十字架直线思维巧妙结合 而这些正是太极拳和太极文化的精髓 因此我们有一个建立中国太极大学的梦想以太极文化为办学特色将国术 的精华太极拳与国学的精华太极文化作为教育人、培养人的重要内容和主要方式 改革办学模式改革课程与专业设置从哲学高度将太极文化与现有相关专业相融 合将做人、做事、做学问三个教育相
14、融合着重培养人的社会责任、创新精神、思 维方法和实践能力创建具有中国特色、适应现代信息社会数字时代需要的新型 大学 邯郸学院校长 马计斌 年 月 3序 二 中国人讲究的是感觉外国人崇尚的是科学 科学的东西需要量化要数据无论你喜欢不喜欢它的数据就冷冷地放在那里 感觉就不同了如所谓“只可意会不可言传”所谓“言外之意弦外之音” 你 若不同意急了给你来一句“道不同不相与谋”甚至“对牛弹琴” 究竟哪个好呢? 应该是各有利弊吧 太极拳是中国文化的产物那自然是属于感觉的范畴 比如说“以心行气以 气运身”“偏沉则随双重则滞”“腹内松静气腾然”“蓄劲如张弓发劲如放箭”“此 全是用意不是用力”等等 打太极拳的人大
15、概没几个人能说透彻的可是大概也 没几个人去反对的 这就是感觉 感觉舒服时每个人的舒服感觉又不尽相同感觉不舒服时每个人的不舒服 感觉也是各不相同 所以说要让感觉去说服人亦良难矣 这时会发现科学还 是不错的 你感觉发烧用体温表一测量自然知道你是否真烧或高烧低烧 这 就是感觉和科学的区别 那么现在摆在我们眼前的这本太极拳著作太极拳力学就有些体温表的味 道 书中有许多公式、模型、表格和计算方法用于解读拳理拳法、考量技术是非、 评判动作正误、对比功力大小直观、严谨说服力强 感觉身体不舒服时用手摸摸额头感觉感觉再用体温表量一量相互比较相 互补充应该是个不错的选择和方法 读读这部科学作品带着练功的感觉从另
16、一个角度认识太极拳体量太极拳也是一种不错的“感觉” 是为序 杨宗杰 年 月 (杨宗杰现任邯郸市太极拳办公室负责人广府太极国术馆馆长太极杂志 社原总编) 太极拳是中国数千年传统文化的结晶和太极文化的重要组成部分是一项搏 击与养生并重的体育运动代表着中国武术和中国太极文化的形象 其名称源于 易传系辞 易传系辞说“易有太极是生两仪”即太极包括阴阳两仪是 指一切事物和现象都包含着阴、阳两个方面它们相互对立又相互依存 分是阴 阳合是太极阴阳是太极对立统一的两个方面 太极拳将太极的对立统一理念融 入其拳理、拳法阴阳相济虚实互换刚柔互补开合相寓攻击与防守相依相存 在太极拳中养生与技击为一太极攻与防为一太极虚
17、与实为一太极尤其是把养 生和技击看成一个整体作为相互依存、不可或缺的两个方面 在冷兵器时代太 极拳的技击功能威震世界其养生功能也没有被忽略 进入热兵器时代特别是从 世纪至今人们尽管对太极拳的养生功能有无限的信服和热爱但也从没有丢 却对太极拳技击功能的追求和研究 太极拳属于武术具有“以柔克刚” “一击制胜”和“小力胜大力”的技击功能 其突出的特点是以静制动、以守为攻、后发先至 “静”是指体态的安详、心态的平 静和注意力的高度集中临危不惧处变不惊时刻处于临战状态 “动”是指让对 方主动运动和先行攻击以利于我方在“舍己从人”的运动中寻找战机和发起攻击 其与众不同的技击理念是“人不犯我我不犯人人若犯我
18、我方犯人” 技击尤 其是技击中的攻击在生活中是无奈之举因凡是攻击往往伴有击打常会造成伤 残和死亡不符合人道主义也容易结下怨恨 所以取胜的最佳手段应是先礼后 兵、不战而屈人之兵 太极拳虽然具有很强的技击功能却放手让对方进攻在防 守中避实就虚伺机反击先求令人屈服再现攻防奇效尽可能点到为止不伤及 人的身体和性命 太极拳的这种理念和行为需要“知己知彼”需要一种“听劲”功 夫即用眼观、耳听、体测等方式查明对方攻击意图后抓住时机快速反击制敌于 无计可施、无力反击、被动挨打之地 听劲是近距离探知对方动向的有效方法是 太极拳特有的功夫不仅能通过身体接触用皮肤和末梢神经感觉其劲力的大小、 方向而且能通过观察对方
19、神态判断其心理活动 太极拳讲文明重武德崇尚自然被称为“文拳” “哲拳” 拳架儒雅大方仿 生仿万物搏击温文尔雅彬彬有礼拳法富含哲理融贯古今不仅符合太极之法 而且符合现代哲学和现代科技之理 所以太极拳的技术是以“天人合一” “效法 自然”为宗旨强调“舍己从人” “顺势而为” 讲求“螺旋” “圆弧” “借力打力” “四两拨千斤” “用意不用力” “后发先至”等充分而巧妙地运用了平衡、斜面、惯 性等自然法则和力学原理 例如螺旋式进退或旋转运用了斜面原理非圆即弧的 身形运行是径向和切向运动的组合径向运动不离不弃切向运动攻其横向或化解 来力平衡是万事万物存在和运行的基本法则也是人体运动力学的基本法则和太
20、极拳运动的基本要求有两大要义 重心在两脚之间(确切讲是脚底正压力大于 零)和脚不打滑 “借力打力、四两拨千斤、用意不用力、后发先至”是传统习惯说法换用“借势 打势、四两拨千势、用意用听力、后发奏效”描述可能更为确切 “势”是一种趋向、 姿态、神态、状态“借势” 就是利用对方的攻势“打势”是将我方攻势叠加于对方 的攻势 “四两拨千势”是指对方攻势无论多么强烈只要在其攻击方向上顺势加 一小力就可使对方失势或者在顺遂对方攻势中通过走弧线在横向顺势加一小 力也可使对方失势 “用意用听力”在推手中是指要“用意”将力的大小(推手是 两人的身体接触一定有力存在)控制在“听力”范围内以利于适时发动攻击 在 练
21、套路中是指要“用意”指挥着身体与想象中的对方推手博弈 “后发”是典型的 “以守为攻”战术是摸清对方来力的大小、方向、路线并做出准确判断后的优化攻 击 这种攻击模式效果明显后发先胜 太极拳并不排斥“先发”但是在发力之前 不能省略了“听力”的阶段所以太极拳的发力有一个由“听力”变为“发力”、由小 力变大力的过程与其他拳种的发力过程有很大不同 例如跆拳道的力发于和对 方接触之前接触时形成的是撞击力太极拳则是先接住对方的劲和对方轻轻接 触然后增量发劲发出的是推击力 太极拳拳理、拳法的核心是一阴一阳阴阳相济 阴阳相济的辩证统一关系 2 太极拳力学 体现在太极拳一系列运动和所有的动作中表现为上下、左右、内
22、外、前后、刚柔、虚 实、开合、顺逆等多种关系 虚实关系涉及面广具有代表性是维持身体动态平衡 的关键需要把握好重心虚实调整、手足虚实搭配、发劲虚实变换等三个方面的关 系 把握虚实关系的基本原则是虚实互换、虚实互根 例如实招用于实际攻防 虚招用于疑敌或备用虚招和实招可以互为转变 虚招用上了就变成了实招实招 不用就变成了虚招 再如在套路练习和推手中重心不是偏左就是偏右两脚在 虚实变换中维持身体平衡 承重多的腿是实腿另一条腿就是虚腿 重心靠近左 脚左脚为实右脚为虚 重心从左脚转移近右脚后左脚为虚右脚为实 在重心 转移全过程中要让重心在两脚之间以保持平衡不给对方可乘之机 太极拳集健身、防身、修身、娱身于
23、一体练就的是“弹簧功”全身形成三维弹 簧能收缩能反弹能变向周身一家讲究的是“巧劲”圆弧运行螺旋运转引进 落空以小力胜大力追求的是性命双修身心愉悦生理健康与心理健康并重智 力开发与身体锻炼并重 太极拳是精神活动和肢体运动的紧密结合和精妙配合 不但符合古今哲理而且符合现代心理学、生理学、物理学等科学的原理 太极拳和太极文化博大精深内涵丰富有着广泛而深入的研究空间 以往对 太极拳的研究分析大多基于中国古典哲学和中医学尤其是在太极拳基本理论形 成的十八、十九世纪或更早时期符合当时的文化背景和人们的文化素质获得了 经典、丰富、惠及千秋万代的宝贵成果虽然大多是定性说理分析依然发挥了巨大 的作用 随着时代的
24、发展现代科学理论和科学技术发生了翻天覆地的变化人们 的知识结构和文化素质也今非昔比太极拳也越来越遍及五湖四海当今太极拳的 普及发展不仅需要能用中国古典哲学分析述说还需要用能与现代国人和世人知 识结构相匹配的理论分析叙说不仅需要定性分析也更加需要定量分析 因此 运用现代哲学和现代科学理论与技术研究和丰富太极拳理论探讨和诠释太极 拳运动技巧改进和改革太极拳教学与训练促进和引领太极拳科学化发展、国 际化传播使太极拳更加融入世界、贴近民众、造福人类成为一项必要和迫切的 任务 基于上述认识作者近年开展了太极拳的力学研究本书是以太极拳的基本要 求“保持自身平衡、破坏对方平衡” 为切入点运用经典力学和理论力
25、学的基本概 3前 言 念、基本定律以及解决力学问题的方法从机械运动分析入手研究分析了太极拳 拳理拳法、技术动作、内气内劲、技击技巧等多个方面的力学原理提出和应用了 “传递力、整体动量、相对动量、三维力、三力源、意念波”等一些新概念、新定义提 出和建立了平面人体刚体模型和立体人体刚体模型推导出具有普遍使用意义的 稳定公式和失根、打滑(失衡的两大状况)临界定量分析公式(简称平衡分析三大 公式)计算分析了太极拳典型技术动作在水平、垂直、横向三个方向(简称三维) 和传递力、整体动量、相对动量三种发力源(简称三力源或三源)多种组合方式下的 力学数据构建了太极拳力学定性分析和定量分析的新模式和新方法 这种
26、新模 式和新方法不仅适用太极拳各个流派也适用其他武术拳种和类似运动项目 从机械运动入手进行太极拳力学研究是因为机械运动是一切物质的基础运 动研究物质的运动形式是力学的基本功能也是因为机械运动也存在于太极拳运 动中表现为千变万化的肢体运动 现代哲学指出运动是物质存在的形式是物 质固有的属性包括物质世界中发生的一切的变化与过程 机械运动不仅存在于 我们周围以及人类本身而且在发光、热传导、电磁场变化等其他各种物质的运动 形式中也伴随着物质的机械运动 对太极拳运动进行分析同进行机械运动分析一样必须对作为实际研究对象 的人体进行简化和根据研究目的建立相应的力学模型 本书建立的人体刚体模型 是一个全新的系
27、统模型是一个领先和创新 这个模型参照机械运动力学分析模 型的要求将人体的连续体质点系简化成无尺度、有动量的质点系和有角动量的刚 体忽略肢体的横截面尺度将肢体简化为刚体杆件将各杆件按太极拳的功架连 接成模型假设连接点都是刚性的 由于人体的变形在分析时被忽略不计因此称 这个质点系为刚体称所建立的模型为人体刚体模型 人体刚体模型简括了人体 构架、质量、速度、攻击力、重力、地面反力、摩擦力等因素可用以模拟和分析太极 拳的各种动作和各种技术 本书以太极拳的“弓步” “坐步”等典型动作和“弓步 掤” “坐步捋”等推手技术为例应用人体刚体模型进行了力学分析和力学计算 通过力学方法的分析与计算证实和说明了“发
28、劲如放箭” “引进落空” “牵动 四两拨千斤”等太极拳技术巧妙地应用了力学原理也验证了人体刚体模型和三大 公式的功用 在太极拳运动中无论是套路练习、推手练习还是竞技搏杀的进攻防 4 太极拳力学 守只有将重心始终保持在人体支撑面内才能维持自身稳定平衡才能掌握主动 脚底打滑和失根(脚底离地)是导致人体失控的两种临界条件构成该条件的因素 是可计算、可控制的造成打滑和失根的攻击力来自脚底的摩擦力、正压力造成的 传递力和人体整体的动量、肢体的相对动量与对方碰撞造成的冲击力传递力和动 量冲击力的产生及其产生的作用与内劲密切相关衡量人体稳定的三大公式不仅 可以用于定量分析人体失衡临界条件而且能够用于定量分析
29、掤、捋、挤、按、采、 挒、肘、靠等各种劲法和劲力还可通过数据分析衡量和规范各种技术动作 本书是研究成果的归纳整理和汇集主要是向人们介绍一种太极拳力学研究 分析方法的来源及运用以帮助人们用力学知识理解太极拳的技术原理和端正技 术动作 第一卷有 章:第 章列出了一些太极拳术语的力学含义 第 章是力 学基本知识简述了一些相关的力学定律和公式 第 章论述了太极拳的弹簧性 质言明太极拳练就的是弹簧功弹簧功用于探测对方的攻势则灵敏有效用于防 护则柔韧沉稳用于攻击则发放有章用于健身则舒筋活络、畅通气血用于做人则 体现了太极拳先礼后兵、烈而不蛮的武德 第 章用力学分析了“气”因为太极拳 运动不仅讲“劲”而且讲
30、“气”该章从物理学意义上将其定义为“意念波”并运用 意念波的概念分析了呼吸之气与太极之气的联系与区别探究了太极拳发力系统 和气系统的功能 第二卷有 章:第 章论证了太极十三势“掤、捋、挤、按、采、 挒、肘、靠、进、退、顾、盼、定”的力学原理 第 章论述了“长劲”和“短劲”的力学 性质 第 章界定了“劲”和“劲法”的力学含义 第三卷有 章:第 章以基 本动作“弓步”和“坐步”、基本技法“弓步掤”和“坐步捋”为例应用人体平面刚体 模型和平衡分析三大公式分析计算了太极拳各种技术动作在水平力或三维力(水 平力、垂直力、横向力)作用下的受力状况和导致失衡的临界力数值推导出相应的 平衡分析计算公式 第 章
31、用人体立体刚体模型验证和比较了人体平面刚体模 型分析两种模型的分析结果基本一致立体模型分析更接近实际数值也更精确 但运算复杂需借助计算机软件 纵观太极拳的经典理论许多结论是符合力学原理的 根据近来研究许多方 面是可以运用数学进行定性分析的 本书随着章次的深入为了理论的严谨推导 出一些计算公式采用了一些新的数学理论和计算方法有的公式比较复杂有的 5前 言 计算比较烦琐 对数学没有兴趣的读者可以用已编写的软件计算实例对数学有 研究的读者可对推导出的公式进行验证和讨论以期拓展出新的研究课题 例 如在切线方向将对方来势滑出的技术研究运用杠杆原理使对方失去平衡的方法 研究刚体模型在多个外力作用下的讨论太
32、极拳“缠丝、抽丝”技术规范的力偶原 理研究运用“长劲、短劲”分析各种“化打发放”技巧如何用有限元建立人体黏弹 体模型分析实际边界条件和多力系统下的人体平衡状态等 所有这些讨论和研究 都将丰富太极拳的技术理论都将为太极拳技术规范的统一和太极拳评价标准的 科学制定奠定坚实的基础 太极拳不仅讲“劲”和“气”而且更讲“意”是形神兼修人体内外修炼的有机 结合 太极拳每个动作的完成都是肢体运动与气血运行、心理作用的完美结合不 仅要用力学原理研究肢体运动还要用生理学原理研究气血运行、用心理学原理研 究心理作用 对太极拳的研究实质是对人类自身认识的研究涉及人的生理功能、 心理作用、本能反应、潜能发挥等 太极拳
33、研究应该与生命科学研究相联系应该 进行综合性研究因为任何一项单项研究只能揭示太极拳本质的一个侧面 本书 仅是运用理论力学研究和提出了一种力学分析方法不仅需要试验验证还需要应 用更多更新的力学理论进行更广泛、更深入的研究 本书也仅是一个开端意在拓 展太极拳的研究领域用多方面的研究成果促进太极拳客观评价标准和体系的形 成促进太极拳现代化研究和科学化发展的进程 邯郸学院率先建立了太极文化学院创建了太极拳本科专业已招收了四届学 生 本书的编写除了作为前期研究的专著也可适应教学需要作为太极拳专业教 学用书 当然也希望能够作为其他高校相关专业和武校的教学用书 希望本书 的研究思路和研究成果能为武术等有关专
34、业的硕士生、 博士生教育提供参考 本书的编写在太极拳和力学领域是一个初创和尝试一定存在许多不足希望 读者和专家学者、拳师、拳友给予批评指正 本书在编写和出版过程中得到了邯郸 学院领导太极文化学院领导、同事太极拳界老师、同仁等方方面面的鼓励、支持 和帮助尤其是作者顾杰的夫人李薇倩女士在资料查找、文稿校对等方面做了诸多 工作在本书出版之际在此表示深深的谢意 6 太极拳力学 第一章给出太极词汇的力学含义 太极拳界有许多专业词汇本书将它们和 近代力学联系起来 例如“太极拳”在武术界是有大致的定义的(尽管有争论)本 书从力学的角度去研究太极拳得出“太极拳是弹簧武术” 又如为什么要“坐 腕”? 本书的观点
35、是“坐腕”是要把力有效地传给对方 本章用简明的叙述列出了 一些重要概念如虚实、太极步、运脚路线、太极劲、内劲等 第二章讲述力学的基本定律 目前太极拳界的理论和近代力学接轨欠佳 牛 顿定律是宏观世界的基础 现实生活的运动遵从牛顿定律 本章介绍的牛顿定律 可以从中学、大学教科书中找到详细论述但除此之外本章将给牛顿力学和太极 拳架起一座桥梁 本章也略述了理论力学和弹塑性力学 理论力学延伸了牛顿力 学 千万不要被弹塑性力学这个名词吓跑 弹塑性在日常生活中司空见惯:你往 沙发上一坐是享受沙发的弹性你去小道散步留下一串脚印是因为泥土有塑性 太极拳是弹簧功弹塑性力学是太极拳的力学基础 本章还论及了人体的力学
36、平 衡条件而太极拳的攻防含义就是攻对方的平衡又防卫我方平衡 本章的公式将 为以后的章次提供数学基础 第三章论证了太极拳是练就的弹簧功 和对方接手时弹簧功用很小的“听力” 来探测对方的攻势 两方对打交手是力学上的碰撞 弹簧功运用自动和有意识 的弹簧效应来缓冲碰撞 缓冲保护双方不受伤又使我方的防御柔韧沉稳 弹簧 功可用于反弹借力打力改变力的方向和主动发力 练弹簧功就是要练松灵要 练松全身十一大关节群 练得松才能使各关节运动灵活 要放宽韧带活动肌肉 全身的松灵能让各肢体运动到位能自我控制各肢体间的相对运动幅度 练松灵 帮助舒导经脉气血畅通祛病健体养身延年 下盘的弹簧功要沉稳能控制重心 进退自如又始终
37、维持平衡 弹簧功体现于“知己”是“松灵沉稳”体现于“知彼” 是“沾连粘随” 太极拳的战略原则是沾连粘随弹簧功在力学上就是实施沾连粘 随 沾连粘随应融于八法之中即掤能实行沾连粘随捋能实行沾连粘随等等 沾连粘随要组合运用 弹簧功用听力来沾住对方沾接着连连变为粘连中有粘 粘中有连粘变为随人体弹簧在全过程中附于对方直到把对方发出去 第四章研究了太极拳中的气 波是扰动在媒介中的传播 物理波是介质的力 学运动如纵波和横波 化学波是介质的化学反应的传播如肌体组织的亢奋状 态、津液的分泌状态、激素的产生状态等等 生物波是在生物有机体内的各种有 节律的波动如细胞的有序运动 生理波包括物理波、化学波和生物波 本章
38、提 出一个新概念 意念波并认为太极拳所讲的气就是意念波 意念波是在意念 指导下的生理波的形成和传播 本章运用意念波的概念分析了呼吸之气与太极之 气的联系与区别 结论是呼吸之气是空气太极之气是波呼吸之气止于肺太极 之气走全身 本章探究了太极拳发力系统和气系统的功能 结论是发力系统主攻 防气的系统主内养 第五章论证太极拳的战术原则是八法即掤、捋、挤、按、采、挒、肘、靠 掤为八 法之首而且应贯穿于其他七法之中 广义的掤是一种练就的弹簧伸缩功能由意 念指挥而能发放或吸收能量的劲力 将广义的掤贯穿于其他七法之中就是使每一 法都是弹簧功 狭义的掤是我方用单臂迎送对方的弹簧劲 捋是我方顺拉兼侧引 对方的弹簧
39、劲 挤是我方用搭手推对方的弹簧劲 按是我方用掌推对方的弹簧 劲 采是我方用手抓携对方的弹簧劲 挒是我方横拨对方或用挒矩旋转对方的弹 簧劲 肘是我方用肘攻防的弹簧劲 靠是我方用躯干或下部肢体攻防的弹簧劲 八法是将动量和力传给对方的具体技术 第六章论证太极拳的运行原则是五步即前进、后退、左顾、右盼、中定 太极 拳的步法沉稳、虚实有致在运步的全过程中要将重心保持在支撑面内 五步的法 则使我体平衡因而使我方立于不败之地 五步将我体运动到适当位置进而运用 八法进行攻防而八法的每一法都体现沾连粘随 第七章用力学原理来讨论短劲和长劲 短劲用突发能量通过肢体的相对运动 发力比较适合于进攻有出其不意的效果 长劲
40、用缓发能量将力从支撑面通过 肢体传递给对方比较适合于攻防并重的情况有势所必然效果 用短劲和长劲发 2 太极拳力学 力的目的都是使对方失稳 第八章给出了劲和劲法的力学定义:劲是人体的动量劲法是去合成合理的人 体动量以至使用 短劲产生相对动量长劲产生整体动量和支撑动量 太极拳的 精华在于三个方面:如何有意识地造成我方动量如何将作用冲量和对方动量叠加 而使对方失稳在反作用冲量叠加于我方动量时我方仍然保持稳定 本章运用动 量传递的概念对掤、捋、挤、按的敌我双方做了定性分析 第九章建立了水平力作用下的人体平面刚体模型 该刚体模型简括了人体构 架、质量、速度、水平攻击力、重力、地面反力、摩擦力等因素 应用
41、该模型对太极拳 进行力学分析得出了几个重要结论即人体的重心要在支撑面内以维持稳定平 衡打滑和失根是维持稳定平衡的两种临界条件在临界条件内人体平衡超过任 何一个临界条件将最终导致人体不平衡攻击力来自脚底的摩擦力、正压力、人体 整体的动量和肢体相对运动的动量内劲造就动量和传递力 本章还通过数学计 算推导出太极拳套路训练和推手竞技中保持平衡的临界条件并用算例演示了太 极拳“发劲如放箭” “引进落空” “牵动四两拨千斤”等技术技巧的力学原理 第十章建立了三维力作用下的人体平面刚体模型 平面模型纳入了人体角动 量的影响 人体仍被简化为平面内的一个刚体 一个三维力作用于接触点对隔 离体进行了力学分析 本章
42、分析了我方坐步捋作用于对方弓步掤的例子得出了 几个重要结论 坐步能在保根条件下发三维捋力 我方没动量时就能发很大的 力全身的动量及相对的动量增加了发力的量值 对方的静态的掤势很容易被我 方的捋势拔根 如果对方的掤势有向前的动量则更容易被我方拔其根 对独立 模型的分析导致有效的踢脚方法 文中的公式可运用于八法五步的定量分析 人 体的平面刚体模型比较实用可提供有效的计算结果 第十一章研究了立体刚体模型根据动力方程导出了招式和推手中的数学公 式 立体模型的公式比平面模型的公式复杂但更符合实际情况 公式被编成软 件 应用立体模型对太极拳做了一系列力学分析更准确地重证了第九章得出的 五个重要结论实现了太
43、极拳分析量值化运用现代科技研究太极拳对于促进太 极拳的科学化发展和国际化传播具有很强的现实意义和深远意义 3各章简要 卷一 太极拳词汇的力学含义 力学概论 太极拳是知己知彼的弹簧功 太极拳中的气是意念波 卷二 八法是太极拳的战术原则 五步式太极拳的平衡原则 太极拳的发劲法 太极发劲和动量转递 卷三 用人体平面刚体模型对水平力作用下的太极拳作力学分析 用人体平面刚体模型对三维力作用下的太极拳作力学分析 用人体立体刚体模型对三维力作用下的太极拳作力学分析 附录 优越表()逆算法 参考文献 卷 一 太极拳 太极拳是弹簧武术 太极拳是中国武术的代表性拳种以太极学说为理论基 础顺乎人体自然规律主张养练结
44、合是一种技击方法也是一种养生方式 养生 上以顺、畅、遂、和为原则讲究精、气、神的内修技击上区别于其他武术的特点 是富有弹性因而接触时给对方外柔内刚的感觉 太极拳以守为攻注重借势发 放 在竞技时太极拳讲究在保持我方平衡的同时破坏对方的平衡 运拳时动作 缓慢却要练就快速的反应 由于这些特点太极拳的套路柔和平衡既有很高的 养生疗病价值又有技术制胜的攻防效果 招式 图 野马分鬃 招式是承转、准备、发招、定式的有攻防含意 的全体运动过程 招式包括前招定式与本招定 式间的全部动作和本招定式 例如杨式招式的 白鹤亮翅包括图 图 间的全部动作过程 和本招定式(图 ) 本招定式(图 )很重 要但仅仅是招式的一部
45、分 前招定式(图 ) 并不属于本招但前一定式对本招的承转有很大 影响 图 跟步图 后坐分掌图 白鹤亮翅 定式 图 起势按掌定式 定式指一个招式的定型姿势很多情况下是招式的最 后位置例如杨式起势的按掌位置见图 野马分鬃的分 掌位置见图 图 和图 分别为收脚抱球和剪掌 出脚 定式通常有典型的攻防含义 例如杨式云手的定式是 用左手采引对方见图 但定式不一定是攻防的全部 图 图 是云手从开始到结束的全过程 图 、 图 是以左手掤对方 图 、图 是我方左手以 横力将对方捋向左方 图 、图 是我方左手翻腕扣住对方并向左下方采 引 由此可见攻防含义体现于一个运动过程定式只是这个过程的结束位置 在套 图 收脚
46、抱球图 剪掌出脚图 野马分鬃定式 4 太极拳力学 图 云手中位 图 向右 图 左云 图 左云捋 图 左云采位 路中做定式要到位 到位才能把全部的攻防含义体现出来 从养身的角度来看 只有到位才能做好动作的全过程 在意念中要想象定式的实现这样从一个定式 到另一个定式才能把套路做到位 只有把套路做到位才能把两个定式间的全过 程体现出来 但是达到定式时不必停顿定式不是亮相 打太极拳讲究行云流水 定式到位时应同时启动下一式 从攻防含义上讲一招结束应同时启动下一招不 留给对方任何可乘之机 分招 分招是有自己的承转、准备、发招、定式的有攻防含意的运动过程 分招是组 合招式的一部分 太极拳有典型的组合招式 例
47、如杨式揽雀尾由四个分招组合而 成 掤、捋、挤、按 分招捋包括图 图 间的全部动作过程和本分招定 式(图 ) 前分招定式(图 )并不属于本分招 5 太极拳词汇的力学含义 图 定式 图 开始捋 图 捋定式 分动 为了练习方便一个招式常被分成几个分动 分动的定式是该分动的最后位 置 分动包括前分动定式和本分动定式间的全部动作和本分动定式 例如杨式左 野马分鬃可划分成三个分动即收脚抱球(图 图 )、剪掌出脚(图 图 )、弓步分掌(图 图 ) 分动不一定有明确的攻防含义 例如一分动收 脚抱球是一个承转准备过程 分动可以有明确的攻防含义 例如三分动弓步分掌 用左脚套住对方用左臂挒对方 打太极拳讲究一动无有
48、不动一静无有不静 一 动无有不动是说动的时候要全身各部分一起动 例如左野马分鬃一分动收脚抱球 要同时做体、脚、手、眼的动作: 上体微右转 重心移向右脚 左脚收起 右手向左向上画圆弧 左手向下向右画圆弧 眼随视右掌 不但要同时做还要将各部协调起来做这是一个过程见图 、图 一 静无有不静是说到位时要全身各部一起到位例如一分动抱球的定式要同时让体、 脚、手、眼到位(见图 ): 6 太极拳力学 上体右转到位 重心移到右脚 左脚提至右脚旁一拳宽半拳高处 右手向右向上画圆弧 左手向下向右画圆弧 两掌心斜相对呈抱球状 眼随视右掌到位 分动的定式为本招定义了一系列中间位置分动本身定义了两分动定式间的 运动过程
49、 不同的参考资料把招式划分成不同的分动系列 可根据几个准则来界 定分动: 分动实现有意义的动作 如承转、准备、发招等 分动的名称体现分动的主要特点 分动的定式是力学上平衡的姿势 在演练太极拳时和招式的定式一样达到分动定式时不必停顿分动定式不 是亮相 打太极拳要行云流水 分动定式到位时应同时启动下一分动 攻防含义 太极拳的招式及其过程中会有攻防含义 太极拳的战略原则是沾连粘随战 术原则是掤、捋、挤、按、采、挒、肘、靠运行原则是前进、后退、左顾、右盼、中定这 些原则都符合力学原理 太极拳可用短劲和长劲来攻攻是试图破坏对方的平衡 不是打伤对方 防是要维持我方平衡对方攻我方时我方要维持平衡我方攻对方 时我方也要维持平衡 可见攻和防是一个事物的两个方面要攻中有防防中有 攻 短劲 短劲也称为寸劲、弹抖劲等 短劲的力学名称是爆发劲 短劲是由肌肉的突 发能量引起后