对自己一生中每天都要做成千上万遍的事情,我们应该是非常熟悉了。几乎所有人都会这么认为,但实际上并非如此。最好的例子就是行走和奔跑,还有什么能比这两种运动更让我们熟悉的呢?但是,说实在的,又有多少人明确知道,我们在行走和奔跑时是怎样移动自己身体的,这两种运动究竟又有什么不同呢?让我们来听一下生理学上是怎样定义行走和奔跑的吧,我相信对大多数人来说,这样的描述还是很新鲜的。
假设一个人用一只脚站立着,比如是右脚,自己想象一下,他抬起了脚跟,同时躯干向前倾斜。这时,行走的人在脱离支撑点时,除体重之外,对支撑点还要施加额外的压力。从这里可以看出,人在走路时对地面的挤压要超过站立时(图17)。
图17 在行走时人体姿势的连续变换
在这样的姿势下,从人体重心引出的垂直线很显然要越出支撑面的范围,这时人就会向前倒。但是,就在刚刚要开始跌倒的时候,原来停在空中的左脚很快移到了前面,并且落在了重心垂直线前面的地面上,从而使重心垂直线落在了两个支撑脚重新圈出的面积范围内。这样,身体平衡重新恢复,人也就向前迈出了一步。图18上面那条曲线对应其中一只脚,下面的曲线对应另外一只脚。直线对应的是脚支撑在地面时的瞬间,而弧线则对应的是非支撑脚的运动瞬间。从图中可以看出,在时间段a,双脚都支撑在地面上;而在时间段b,A脚在空中,而B脚继续支撑着人体;在时间段c,双脚重新站立在地面上。人行走得越快,时间段a和c就越短(可以与图20中的奔跑示意图对比着来看)。
图18 人行走时双脚运动的图示
这个人当然可以继续保持这个十分乏味的姿势,但如果他还想要继续前进,就需要把身体再次向前倾,使从身体重心引出的垂直线超出支撑范围,并在就要向前跌倒的时候重新向前迈出一只脚,但这时已经不是伸出左脚,而是要伸出右脚,于是就又向前迈出了一步,就这样一步一步向前行进。所以,行走可以看做是一连串重复的动作:前倾,然后及时地把后面的脚放到前面作为支撑……
图19为人的奔跑图。在奔跑时人体姿势的连续变换,存在双脚都不进行支撑的瞬间。
图19 人是怎样奔跑的
让我们更加细致地分析一下这个情形。假设第一步已经迈出了,在这一瞬间,右脚还与地面有接触,而左脚已经落在前方的地面上。
从图20可以看出,人奔跑的时候,存在双脚同时腾空的瞬间(b、d、f)。这就是奔跑与行走的区别。
图20 人奔跑时双脚运动的图示(可以与图18对比来看)
但是,如果这一步迈得不是很小,右脚脚跟就应该是已经抬起来的,因为正是这个抬脚跟的动作使身体向前倾,从而破坏了身体平衡。左脚是脚跟先着地的,紧接着整个左脚脚掌落在地面上,而右脚就会完全腾空,这时,左腿的膝部还是略微弯曲的,但在股四头肌收缩的作用下就会伸直,并在这一瞬间变成垂直状态。这样,半弯曲的右脚就可以向前运动,不至于接触地面,并随着身体向前,正好在准备迈出下一步之前落在地面上。
这个时候的左脚,只有脚趾还踩在地面上,它会紧跟着抬起到空中,并重复与右脚类似的一连串动作。
奔跑与行走的区别在于,原来站在地面上的那条腿,凭借肌肉的强力收缩,会突然伸长并将身体向前抛出,在这一瞬间身体会完全腾空,而当身体还在空中时,另外一只脚就会快速地移动到前方,然后脚落在地面上。这就是说,奔跑可以看作是从这只脚到另外一只脚的一连串的跳跃。
至于人在平地上行走时所消耗的能量,并不像某些人想的那样等于零:因为人每走一步,他的重心都会提高几厘米。通过计算可以得出,人在平地上行走时所做的功,差不多相当于把步行之人抬起到与他所走距离相等高度时所做的功的1/15。该计算过程可以在1914年出版的V.P .格里亚奇金教授的小册子《生物发动机的功》中找到。