陳式太極拳中的力學原理

文/張 杰

陳式太極拳集健身性、技擊性、藝術性于一身，具有剛柔相濟、快慢相間、螺旋纏繞、蓄發并用、沾黏連隨、周身一家、松活彈抖、技擊性強等獨有的特征，融合了中國傳統易學、養生學、兵法、中醫學等學科。本文著重從作用力與反作用力、慣性定律、合力、力矩、能量轉化、杠桿原理、平衡原理、動量定理、摩擦學、圓形定理十個方面分析陳式太極拳中的力學原理。

1.作用力與反作用力

牛頓第三定律：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，作用在一條直線上。

這一定律運用在技擊的實踐中，不管是出拳還是出腿都要有蹬地的動作，蹬地力量有多大，地面的反作用力就有多大，這樣使出的招法才具有更大的威力。在陳式太極拳最主要的步法弓蹬步中，要求前腿的大腿與小腿成直角，起支撐作用，后腿蹬地、扣腳使兩腳平行。行功時腳要五趾抓地，涌泉空虛，而且不能隨意亂動。正所謂“其根在腳，發于腿，主宰于腰，發于脊背，達于肩臂，形于手指”，對方的力量作用到我的身上時，我借助大地的反作用力，最終將其力量反作用于對手身上。只有腳蹬地借助大地的反彈力，才能獲得人體的力源。

2.慣性定律

牛頓第一定律(即慣性定律)反映了物體具有保持原有運動狀態的性質，在不受外力或受外力的合力為零時物體保持原來運動狀態不變。慣性是物體的固有屬性，它與物體的運動狀態無關。慣性的大小僅與物體的質量有關，物體質量越大，運動狀態越難改變，即慣性越大。

在陳式太極拳推手和技擊中，我方通過假動作或技法誘使對方發力后，可利用慣性定律突然撤去該力，從而使對方身體受慣性的支配，不由自主地繼續順著其發力方向位移而失去平衡，我則可以利用對手調整控制重心的時機，使用各種技擊方法制服對方。

3.力的合成

在力學上，作用于物體上同一點的兩個力可以合成為一個力，合力也作用于該點，合力的大小和方向由兩分力為鄰邊所構成的平行四邊行的對角線決定，遵循力的平行四邊形法則。在圖1中，F1、F2為分力，F3為合力。

武澄清講：“四兩撥千斤，合即撥也。此字能悟，真有夙慧者也。”馬虹先生講，要撥開千斤來力，先合住它，而后順著它，順其勢，借其力，在順遂中加一點自己的力，撥開它，使之落空，就可以以小力勝大力。通常講“誰能合，誰能贏”，便是這個道理。

在太極拳技擊中，如圖2，當對方向我施加一個力F1時，我調整身勢，同時向對方施加另一個力F2，在這兩力的作用下會產生一個合力F3，力的方向沿平行四邊形的對角線方向。這個合力將改變原來對方施加于我的力的方向，以化掉對方的力，同時我可以在合力的方向再施加力，使最后的合力牽引對方離開原來的位置。由圖1可以看出，F1和F2的夾角越小，合力F3越大。因此我方施加力時，盡量沿著對方力的方向，把二力的夾角減到最小，從而形成更大的合力，以破壞對方的平衡，達到“引進落空”的目的。

4.力矩旋轉 （力偶）

在力學上把兩個大小相等、方向相反的平行力，稱為“力偶”。力偶能使物體轉動或改變轉動狀態。圖3中F1、F2為一對力偶。力矩M是描述物體轉動效果的物理量，物體轉動狀態發生變化，肯定受力矩的作用。力矩(M)=力(F)×力臂(L)，通過公式可以知道，要使對方發生傾側，就要想辦法增加力或力臂。

在太極拳的技擊中，如對方左手擊我右胸，我右胸應順其來手的方向轉身避讓，使對方不受我身阻力而繼續前進，同時我立即以左手擊對方的右胸，無須用力很大就能使對方身體發生旋轉，隨即在對方的力勢上或化或打，或化打并用，以使對方身體發生傾側，然后趁勢加力于對方身上。

在太極拳單鞭一式動作五中，先走左肩靠，再左膝里扣（或外擺），同時右肘向外擊。主要用法是：當敵向我襲來時，我用左腳將敵人右腿套住配合左肩里扣外翻，敵人向右旋轉引化或要退步時，我乘勢用左肘向敵胸部擊去，或以臂手勁外碾擊向敵人胸頭，左腿與左肩一個往里、一個往外形成對稱剪切勁，以擊倒敵人。

5.能量轉化定理

在只有重力或彈力對物體做功的條件下(或者不受其他外力的作用下），物體的動能和勢能（包括重力勢能和彈性勢能）發生相互轉化，但機械能的總量保持不變，這個規律叫做機械能守恒定律。在陳式太極拳中，主要實現勢能和動能的轉化，將人體的重力勢能或彈性勢能轉化為動能，以達到鍛煉人體機能或技擊的目的。

這種能量的轉化在陳式太極拳中表現得最為明顯，特別是發勁時的“松活彈抖”。松活彈抖發勁是在周身放松的基礎上，由大腦指揮，以腰脊為總樞紐，結合丹田帶動，以螺旋彈抖的形式調動全身力量節節貫穿，集中到一個發射點上，一瞬間以迅雷不及掩耳的速度從肢體的某一部分爆發出來，產生巨大威力。例如掩手肱捶第五個動作中，左手逆纏下沉略向里后，右拳貼胸下逆纏里旋、沉肩、墜肘，里勾腕，再逆纏上翻，這是吸氣蓄勢，動作沉穩；隨即左轉螺旋上升，右胯松，右腳逆纏向右后蹬，左掌半虛握拳逆纏，向左后下偏外發勁，右拳逆纏由左肘下向前略偏右發松活彈抖勁。陳式太極拳中的“欲開先合，欲左先右，欲放先收”，就是通過蓄勢將彈性勢能轉化為動能。

6.杠桿原理

杠桿原理亦稱“杠桿平衡條件”。要使杠桿平衡，作用在杠桿上的兩個力的大小跟它們的力臂成反比，即動力×動力臂=阻力×阻力臂，用代數式表示為F1×L1=F2×L2，其中，F1表示動力，L1表示動力臂，F2表示阻力，L2表示阻力臂。杠桿的三要素為力點、支點、重點，支點離重點愈近，離力點愈遠，起重時愈省力；反之，支點離重點愈遠，離力點愈近，起重時愈費力。

7.平衡原理

物體有三種平衡狀態：穩定平衡，不穩定平衡和隨遇平衡。物體的重心越低，底面積越大，平衡性越高。

練武者大多要練樁功，有的還要練沉氣功夫，運用時可以降低重心來提高自己的穩定性。但是人兩腳所占的面積是有限的，相應來說穩定性也是有限的，因此僅僅靠降低重心而不知彌補底面積上的不足，還是很難保持身體的穩定。陳式太極拳中，從預備式到收勢總是以上身為軸，立身中正，虛領頂勁，而重心又是偏于一腳，虛實互換，輕沉兼備，靠兩腳的隨時變換虛實以適應身體穩定的需要，也就是底面積時時隨重心移動而變動，這可以理解為增大了底面積(穩定性提高了)，保持了動態平衡。

陳式太極拳中的步法多是“八不八，丁不丁”的斜行步，凡左腳站成外開型，右腳腳尖要里扣，形成兩腳斜行平行步，同時兩腳前后不是站在同一豎線上，而是騎著一條線進退。這樣一是可使步法進退靈活，二是能使支撐面的有效面積盡可能達到最大。根據人體力學，兩腳平行、五趾抓地能保持人體最好的平衡。

陳式太極拳習練時要求走低架，因為走低架時下肢運動量大，持續長時間鍛煉能掌握“活樁式”的低架子，自然做到全身放松、上身中正安舒、沉肩墜肘、含胸塌腰、屈膝松胯、意注丹田、氣沉丹田、五趾抓地、涌泉穴虛。從技擊上講，這種上輕下沉、重心下移的練法，有利于穩固下盤，必泰然“使人若不倒翁”，從而保持自己的平衡。

8.動量定理

動量定律：物體在時間T內動量的變化量等于物體所受合外力的沖量，Ft=MV1-MV0，其中V1指變化后的速度，V0是變化前的速度。

習外家拳的人用拳擊人出手快、力量大，由動量定理可知，用這種拳法擊人盡管作用力F很大，但由于作用時間極小，被擊中的對手本身獲得的速度也就很小，因此往往只能打痛被擊中部位，卻很難將其擊倒、打翻在地，給對手造成的威脅相應較小。而太極拳則取長避短，利用走、黏等技法，拿住對方手臂之后不是立即松開而是繼續加力，而是將力較長時間作用于對手身上，由F△T=M△V不難得出，這時對手被動獲得的速度△V較大，其被擊出或打翻在地的可能性也較大，受到的損傷也較大，因而加強了技擊效果。陳照奎先生講“來之歡迎，去之歡送”，舍己從人，隨曲就伸，不丟不頂，就是讓Ft起作用。

9.摩擦原理

根據摩擦定律，最大靜摩擦力的方向與相對滑動趨勢相反，摩擦力的大小與兩物體間的正壓力大小成正比，即Fmax=F×N。正壓力N是由自身體重和外界施于物體的法向分力組成，因而要使最大靜摩擦力Fmax增加，就要使對方施加于我身之力轉為法向分力，這樣可以增大最大靜摩擦力，自己才站得穩。

不論是在推手中還是技擊中，要想方設法將對方施于我身之力，通過調整姿勢、坐腰轉胯、含胸拔背、氣沉丹田，轉化為我的法向壓力，從而增大自己的靜摩擦力，使自己站得更穩，處于順勢，立于不敗之地。

“下塌外碾”是陳式太極拳中非常重要的一個手法，當我方手搭到敵人身上，不論哪個部位，不論何種勁，都先向下沉，連意念力都沉到敵人的腳跟上，然后走一個向外下弧線發勁，從整體上形成一個向下、向外、沉乎乎的弧形滾動勁，迫使敵方拔根，減小其法向壓力，從而使其靜摩擦力減小，迫使敵方失去平衡。

10.圓形定理

陳式太極拳不論動作大小、快慢，都要求做到非圓即弧、觸處成圓。陳照奎先生把人的腰和丹田部位比作輪子的主軸，只有保持軸心（或圓心）的中正，旋轉的輪子才能穩定有力。軸心（或圓心）擺動，身體左歪右斜，必定降低軸心的立體螺旋力量，人體易失平衡，對健身和技擊都不利。

陳鑫《太極拳圖譜》講：“至疾至迅，纏繞回環，離形得似，何非月圓，精練已極，極小亦圓。”“越小小到沒有圈時，應歸太極真神妙。”拳諺云：“要想拳練好，先把圈練小。”練到化境，太極拳就成了有圈不見圈，在同一個弧線中完成化和打，一氣呵成沒有停頓，積全身之力發于一點勢不可擋。圓弧形和螺旋形轉動靈活、不滯不澀、變化多端，可隨身體的任何一個小小的扭轉而改變招法，所以在用招時不易落空，破招時易于防守。陳式太極拳之所以能變被動為主動、后發而先至，正是身體各個關節巧妙運用圓形定理的結果。