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太极拳和水压机 ——谈谈太极推手的科学原理

施载煌 世界太极拳网 2017-3-8 13:49:37

　　
（施载煌老师拳照）
（施载煌老师拳照）


　　 一．目睹太极拳“牵动四两拨千斤”

　　 中国独有的太极拳，有着悠久、光辉的历史。目前太极拳虽日益普及，但太极拳的“秘密”和科学原理有待于进一步揭示和论述。

　　 清晨，如果你在上海的外滩、公园和马路旁的人行道上散步的话，随时可以看到许多打着太极拳的人们，也有的是两个人相对而立，互以手相扶，推来推去，忽然一人被推出，甚或跌出一丈远以外，一位壮汉问旁边的人，原来这是太极推手。太极拳真有这样的技能吗？不太相信！究竟太极拳是怎么样的一个东西，在传统太极拳群众运动还没广泛开展的地方，不少人是不了解的。虽然也见到报刊、杂志和单行本上介绍太极拳能够保健身体、医疗疾病，但总不完全相信；至于太极拳还有“任他巨力来打我，牵动四两拨千斤”的功效，就更视为“天方夜谭”了。他们想，你在那儿慢慢摸太极拳，我从背后打你一拳，准定把你打倒。实际上，他们已经把太极拳视为和它的多数练习对象一样，是老弱羸病的东西了。

　　 太极拳为什么有这样在的奇功？原因何在？这必须从理论上加以探讨和论述，才能真正认识事物的本质。没有正确的认识，就没有正确的行动。为了探讨太极拳，这里想从力学、高等数学和机械工程的压力加工方面谈谈对太极推手科学原理的几点体会。

　　 二．太极拳和冲量守恒定律

　　 要解答太极拳能把人发出甚或近一丈远以外的力量从哪儿来，可以从力学上来认识这个问题。质量为M的物体受到力F作用t秒后，得到速度为V的运动（设初速度V0＝0），根据冲量守恒定律，

　　 有关系式：Ft＝MV　

　　 乘积Ft叫做冲量，它是力F在时间t内作用的效果的量度；MV叫做动量。物体受到力的作用时，力的冲量等于物体的动量。

　　 二十世纪七十年代恢复气功、硬功表演之后，我们重新看到这种表演，表演者躺着，肚子上放一块大石，另一个人用大锤击下，大石断裂，但躺着的表演者安然无恙，其中也用了这个原理。抡大锤的人虽然用很大的力打下去，但他在锤头打到大石时，很快就使锤头横向离开大石，也就是使力对石块的作用时间t很短，因此石块的动量不大，石块往表演者腹部运动的速度V不大，而巨大的力F使得石块裂开了。抡大锤的人和表演者一样都有技术，所以不可以让任何观众抡大锤。

　　 我们还可以做个实验，一个平衡的天平，我们拿小锤以重的力量短时间敲击天平的一边，同样的原因天平不会失去平衡或只略摇晃几下就恢复平衡；如果在天平的一边放上一个极小的砝码，天平必然失去平衡。在这里，极小的砝码虽然很轻，但是因它一直放在天平的一边，因此它对天平一边的作用是长时间的（t值很大），其冲量Ft也大，因而使天平失去平衡。

　　 又比方，我们坐长途汽车，汽车熄火了，司机请乘客都下车推汽车，从来没有看见大家短时间用力，推一下，停一下，再推一下，再停一下，如此反复，这样是推不动汽车的；大家都是长时间推，汽车慢慢前行，终于使内燃机又启动了，就是这个原理。

　　 太极拳就是以长时间的作用力来获得大的冲量Ft，从而使对方退出甚或跌出近一丈远以外的。以冲击力击人，其结果可能使对方青肿红痛、皮开肉绽，而一般不是击出甚远（拳击运动中也有把人击出甚远的，但不是靠大的冲量，而是靠巨大的力，还靠击中对方太阳穴、下鹗等要害部位，使人头晕目眩、昏厥跌出的）；太极拳则是可以发人甚远而不甚伤其皮肉，因此是一种老、弱皆宜的运动项目（推手时可采用只动摇其重心而不发出对方的练习方法）。

　　 三．太极拳和定积分

　　
图一
图一


　　
图二
图二


　　 要说明太极拳能把人发出甚或近一丈远以外的力量从哪儿来，我们也可以用高等数学中的定积分。图一是太极拳的作用力图线。图中，纵座标轴0F是作用力，横座标轴0t是该力的作用时间，连续函数　(t)是曲线的方程，积分下限为0，代表力开始作用的时间；积分上限为ξ1，代表力作用终止的时间，(t)dt从0到ξ1的定积分　(t)dt，在数值上等于由连续曲线　(t)和横座标轴0t以及在t＝0与t＝ξ1处的两根纵座标所围成的面积U1，从高等数学知道，U1在数值上等于该力的冲量。图一中，面积U1是力乘时间，是功。同样的，如果采用冲击力，也可以得到图二的作用力图线，该力的冲量是U2。太极拳的作用力虽然比冲击力小，但其作用时

　　 间长得多（ξ1»ξ2）（冲击力往往是在很短的时间内作用，很快就消除的），因此图中U1＞U2。从图一、图二的阴影面积可知，要得到大的冲量有两种方法，一种是练习力量，以使F的数值增大，因而U也变大；一种是加长力的作用时间，同样可以使U变大，太极拳就是应用后一种方法的运动项目。

　　
（施载煌老师拳照）
（施载煌老师拳照）


　　 四．太极拳和水压机

　　 锻锤和水压机是锻造的主要机器设备，锻锤的作用力是冲击力，速度很快，锤头下落时储藏有很高的动能；水压机的作用力是静压力，速度缓慢，空程向下时，没什么力量，在压到锻件时，工作缸通入高压水，才开始发出巨大的力量。

　　 锻锤的最大速度可达9公尺／秒，因而使其打击力大约有“落下部份重量”的700~1000倍，三吨锻锤（落下部份重量是三吨）的作用力是2100~3000吨（随着其工作物质蒸汽或压缩空气的动力参数的不同而不同），和2500吨水压机的压力2500吨差不多，但是2500吨水压机经常锻造的钢锭的重量是6~20吨，能延伸的最大钢锭达50吨，而采用冲击力的三吨锻锤能锻的最大钢锭只有1.5吨。这是因为水压机的工作行程的时间以百分之几或十分之几秒计算，在某些情况下，还可能以几秒计算，而锻锤的作用时间是以千分之几秒来计算的。这就是太极推手不用大力却得到大冲量的原因。

　　 从力的作用性质和冲量这个意义上来看，我们可以把太极拳比喻为水压机，而长拳比喻为锻锤。太极拳虽然缓慢，但有极大的冲量。

　　 这里谈了太极拳在冲量方面的特点和优点，并不是否认其它拳种的特点和优点，至今能生存下来的数以百计的拳种正因为都有自己的特点和优点才没有被淘汰掉。

　　 五．“力从人借”　、“先化后发”

　　 上面所谈的太极拳的冲量并不是在太极推手中每时每刻都存在的，而只是在发劲时才存在的。在太极推手的过程中，不是以“发”为主，而是以“化”为主，先“化”然后再“发”的。对方巨力过来，太极拳绝不以力相顶，否则还是壮欺弱、有力胜无力之技了；却是如同八路军独创的游击战“敌进我退、敌退我进”的战术，以“化”为主，先“化”然后“发”的。“舍己从人”，“力从人借”。此时，由于借力发人，则不仅有大的作用时间t,同时又有大的作用力（我之力加上从对方那儿借来的回到他自身上的力），于是冲量Ft便更大了。所以和经常练习太极推手的人推手，你会感到他力气很大，其实他并没有用多大的力，他是用“化”和“借”的方法，使你的力落空或实际上发挥不出来，甚至把你的力借过去变成他的力还到你自身上，你还误以为他很有力气呢。

　　 六．太极拳和板车轮

　　
图三
图三


　　 那么，太极拳又是怎样“化”和“借”的呢？主要　是采用了“活似车轮”的运动方法。为了说明这个问题，我们打一个比喻。图三中，把一个焊有板车轮的轮轴装在钢架上，假设轮轴和钢架也是焊死的，当足够大的力F1作用于轮子上时，轮子连同轮轴、钢架将往0a方向倾倒。如果轮轴和钢架之间有滚动轴承，当力F2作用于轮子上时，该力没有通过轮轴0,则轮子和轮轴将顺时针方向旋转。一般人都是使自己成为前一种结构（轮轴同板车轮和钢架是焊死的），当F1来时，即反向以力相顶，如力小于彼，只好后倒。太极拳则像是轮子、轮轴可以在钢架上旋转的结构，在这里，腰是轮轴，轮子是双手，钢架是双腿。太极推手时，人以力推我总是朝着我的轴心0（如图三F1所示），我就“敌进我退”，“随人所动”，上身后坐，则腰从0点移至01点，此时力F1便不通过我的轴心（而在Cb1线上）了，我以右手掤着，顺其势右捋右转腰，则力F1便落空了。所以“走架打手行功要言”中说：“主宰于腰，上于两膊相系，下于两腿相随”。立如平准，活似车轮，彼落空时，我如在F1方向上用左手轻加上一力，我之力加上彼之F1力将都成为作用于彼身上的力了，对方只有往0a方向前栽了。

　　 七．太极球和“引进落空”

　　 板车轮之能支持载重的板车，是因为钢圈靠拧紧的辐条拉着，因而钢圈有了如同拱桥一样的支承力量，如果没有这个条件，板车一装上重物，轮圈马上塌了。

　　
图四
图四


　　 以图四—1为例，设板车轮只有四根辐条，当F力作用时，四根辐条拉紧力的结果，并不能使轮子可以抵抗F力，而恰恰是和F力一致，使轮子沿AB方向塌扁。轮子转成图四—2所示位置时，四根辐条拧紧力的结果是使轮子在AB方向上有抵抗F力的一定力量。如果象图四—3所示有八根辐条，那么在AB方向上对F力的抵抗力就更大了。当整个轮圈上都布满辐条时（如图三所示），则无论轮子转到何种方位，都有相当均匀的在AB方向上抵抗F力的能力，辐条数越多，在各个方位上轮子对F力的抵抗能力越均匀。太极推手也是这样，手上必须有“沾连粘随”、“不丢不顶”的掤劲，否则对方以力推来时，我之手被对方的手压贴至身前，便易处于劣势（推手专家处于劣势时仍能化解）。以图三为例，当没有掤劲时，就象轮圈失去了拧紧的辐条，在力F1的作用下，C点将因轮圈变形而同0点重合，此时既使我们把重心从0移至01，C点也跟着移至01，仍然不能解除F1力的威胁。太极拳要求“用意不用力”，但是推手时不是全然没有力，而是时常要有掤劲的，所以太极拳也有称为掤拳的。掤时不仅可以向左、向右旋转，也可以倾斜旋转，其结果近乎一个球体，叫做太极球。有掤则能左、右，有掤则有“空”，便能“引进落空”。如同图三轮子的辐条能自伸长缩短的话（推手专家便能做到），则就更加奥妙无穷了，“进为人所不及知，退亦人所受莫名速。”就是说，推手时不是处处用掤的，有时要掤，有时要捋，有时要引进，能做到腰如车轴，手有掤捋，乃有圆活，“触之则旋转自如”。

　　 八．掤劲和力的不同

　　 什么叫做掤劲呢？并不是用力，力是一个矢量，有量值，也有方向。太极拳是不主动用力的，掤劲是一个整劲，它没有方向，你牵它牵不走，推它也推不去。这是因为太极拳是一个球，这个球能移动（“进退顾盼定”的“进退”，如图三之由0点移至01点），又能转动（“触之则旋转自如”），还能自己变大缩小（如图三轮圈能凹凸伸缩）。太极球的这三个运动有如长江大海滔滔不绝，有如长蛇爬虫蜿蜒曲折，其结果使太极拳能寓刚于柔、以柔克刚。以小钢球击砖块，砖块开裂；以小钢球击棉花堆，小钢球为棉花堆所吞没。

　　 例如彼以双手按化我之右手在前左手在后的挤式后（此时彼右手按着我右腕，左手按着我右肘），欲将我向其右后方牵引，在一般人右手必即反向用力抽回，欲拒其牵引力，结果如不是因自己力小被对方牵去，便是被对方改变用力方向，而为对方发出。但太极拳此时并不把右手直接抽回，而是降低重心、左转腰、沉右肩、垂右肘将我之右手前臂外旋顺其势向我之左前方移出，虽然移出并无向左前方之力（是一个整劲），因而对方牵引不去，然后右转腰，牵动我之右手从左前方掤着曲线收回（所谓“画弧”）至胸前，虽然收回也并无向右后方之抽力（也是一个整劲），因此对方此时如欲改为向前的按式，也按不出。

　　
图五
图五


　　 以图五为例说明。我原是球1，重心于0点，对方以F1力从我之A点（我之右手腕）欲牵引我，此时球体膨胀从球1成为球2，并左转腰　角度，于是A点移动到B点（不是直线移动，图上未示出），因为A点顺其F1力移动（不是全顺，而是主动顺），所以我之重心0仍不移动。此即相当于我“降低重心、左转腰、沉右肩、垂右肘将我之右手前臂外旋顺其势向我之左前方移出”。我顺去的只是整劲的因而能够收回的右手，故身体仍不失平衡。相反，一般人则以右手用力相拒，欲使右手腕与身体距离0A保持不变（即欲保持球1的直径不变），如果彼力大，则球1只好整体移去，即重心0被牵动了。

　　 那么掤劲和力有什么不同呢？掤劲意如同拧紧了辐条、打足了气的轮子（当然远不如轮子那么有劲——两个板车轮能支持几百公斤的重量！），轮子虽然有“掤劲”，但不象一般的力有方向，所以当它不支持重物时，看不出来，重物往板车上一放，它的“掤劲”就出来了。重物越重，其“掤劲”越大。太极推手中，手虽然是做掤的姿势（水平高者，掤的姿势甚至看不出来），但“彼有力，我亦有力，彼无力，我亦无力”，它不是硬掤硬顶，而是手向外掤，意欲粘回，粘着对方之臂或手，掤着转腰，并据情随时变换方向，不使对方在我身上或臂上得有一目标而可以放劲。掤者粘也非抗也，没有一定的有着粘劲的掤劲，转腰就不能很好实现。常见一些初学太极推手的人，老师教他不要用力，但他感觉老师自己手上力很大，总不能理解。在这里老师手上的份量是象板车轮一样没有方向的掤劲，而他手上的份量是有方向的因而能够为人所利用的力。

　　 太极推手之转腰、掤、捋等一切动作，有一点总的要求，是“不丢不顶”　、“随曲就伸”、“勿自伸缩”，“从人不从己”，以逸待劳。主动用力，则虚实为人所知，力为人所借，便为人所制。

　　
（施载煌老师拳照）
（施载煌老师拳照）


　　 九．太极拳和太极推手

　　 太极推手是太极拳的一个主要运动项目。太极拳运动包括有徒手和器械项目，徒手运动中又有单人练习（如太极拳、太极长拳等）、双人练习包括单推手、原地推手、活步推手、大捋、散手。练习太极拳可以保健身体和医疗疾病，练习太极推手可以使练习太极拳的上述作用达到更臻完善的地步。

　　 以腰的转动为例，练习太极拳可以使腰部得到很好的运动，如果再练习太极推手，象上面所说的，要能“化”掉彼劲，就必须有灵活的腰的运动，此时对方之力对我们是一个威胁，压力变成动力，经过太极推手的练习，我们若能“化”掉彼力，腰的运动就得到更好的训练了。

　　 再以腿的用劲为例。练习太极拳要求“松”，但并不是全然放松，例如脚就不是两腿都放松，两腿都放松，手上有劲，则成上实下虚，头重脚轻。我们练习“云手”动作，做完“右云手”时，腰向右拧，重心在右脚，全身向右腿压坐，小腹压着右大腿内侧，同时右手塌腕；然后右脚用力踩地，五脚趾用力抓地，此时右实左虚，右重左轻，右脚越重，左脚越轻，右脚重得下去，左脚便轻得起来，轻则灵，灵则动，于是左脚轻灵地提起向左开出。接着重心由右脚逐渐移往左脚，同时掤着左手转腰，最后腰向左拧，重心移到左脚，全身向左腿压坐，小腹压着左大腿内侧，同时左手塌腕；然后左脚用力踩地，五脚趾用力抓地，此时左实右虚，左重右轻，左脚越重，右脚越轻，左脚重得下去，右脚便轻得起来，轻则灵，灵则动，于是右脚轻灵地提起向左收步。太极拳的特点是重心总是在一个脚上，重心不断地从这个脚转换到那个脚，再从那个脚转换到这个脚，每次转换都要求有上述的脚用力踩地、脚趾用力抓地的过程。练习太极拳，手上虽然不要用力，但腿上却可以是很吃力的，其结果是上三下七、上轻下重、上虚下实，于是浊气下降，清气上升，这正是改善体质所必需的。体弱者，上盛下虚，头重脚轻，常见衰弱的老人，天冷发病时，仰着头，张着嘴，哼哈哼哈，上气接不了下气，呼吸很困难，这就是上盛下虚，浊气上升，一喘不过气来，就很危险了。太极拳练习中，上三下七，气沉丹田，浊气下降，清气上升，同人向衰老转变的方向正是背向而驰的，可以调整失重，保持平衡，可以改变上盛下虚的体质状况，达到健身治病之功效。做到下重的要求之后，手上便可轻可重，此时手用劲则脚更用劲，手重则脚更重，仍然是手上三分，脚下七分。练习太极推手时，则是比起太极拳更进一步地进行了上虚下实、下部坚固的练习，是增强体质、治疗慢性病的有效方法。

　　 练习太极推手比太极拳练习有更进一步锻炼身体各部机能从而达到更好的锻炼身体的作用。练习太极拳套路，如果姿势放低，可以锻炼腿劲；练习太极推手还可以锻炼手劲。太极推手很有科学道理，练习起来，趣味兴浓，经常练习可以提高情绪，精神焕发，对病患者来说就更能使其脱离病态心理，有利于保健身体及医疗疾病。

　　 十．太极拳“不可知论”可以休矣

　　 文化大革命后期，或者把太极拳运动神秘化，推行太极拳“不可知论”，或者贬为“四旧”，一棍子打死，妄图破坏广大群众参加太极拳运动。太极拳是我国广大劳动人民在生产斗争中总结、创造出来的宝贵财富，它的运动原理完全符合客观规律，因而能促进人的肌体机能，实现增强体质、医疗疾病和防身的效益。我们应该参加太极拳锻炼，以充沛的精力投身到建设社会主义强国的伟大长征中去。

　　 十一．太极拳的矛盾统一论和辩证唯物论

　　 太极拳练习时要求慢、匀，这是基本练习方法，用时并不是一味地慢，必要时也要快的。武禹襄的“十三势行功心解”曰：“彼不动，己不动，彼微动，己先动。”这里的“彼微动”，虽然是“微”，但这个“微”仍然是极迅速的。“己先动”是“彼微动”（极迅速）时，我以迅雷不及掩耳之势比其“先”至。所以能“先”至，乃因“于彼劲将出未出之际，我劲已接入彼劲，恰好不后不先。”　实际结果是：“彼不动，己不动，彼微动，己先至”。所谓“动急则急应，动缓则缓随”，所谓“后发先至”也。

　　 那么太极拳练习时为什么要缓慢呢？这是因为，只有慢，才能达到“不用力”，才能达到“用意”，只有“用意不用力”，在推手时，才能“听”到对方的劲，才能练习太极拳特有的“化”和“借”。太极推手好的人，其身体各部位灵敏度很高，叫做“眼明手快”，都是锻炼中培养出来的。

　　 “事物总是要走向反面的。”马克思在《资本论》里说：“事物内部矛盾着的两方面，因为一定的条件而各向着和自己相反的方面转化了去，向着它的对立方面所处的地位转化了去。”“事物在现象上往往颠倒地表现出来。”又说：“如果现象形态和事物的本质会直接合而为一，一切科学就都成为多余的了。”

　　 用中国古典哲学“周易”来说，叫做“乐极生悲”、“酒极则乱”、“否极泰来”、“物极必反”。太极拳表面上极柔软，实际上极坚刚，符合古今中外哲理。

　　 这就是太极拳的矛盾统一论，这就是太极拳的辩证唯物论。

　　 十二．太极拳推手学说

　　 我除致力于水压机事业，业余又倾心武术。我发现水压机与煅锤的作用力特点、工作性质、压力作用结果之间的关系有如太极拳和长拳之间的关系，从力学的冲量守恒定律、高等数学的定积分和机械工程的压力加工原理三个角度，剖析太极推手发人甚或一丈远以外的力从何而来；并提出了太极推手“主宰于腰，上于两膊相系、下于两腿相随”、“引进落空”、“力从人借”、“触之则旋转自如”的机械模拟，把体育和工业、武术和机械工程，太极拳和水压机等几门风马牛不相及的科学结合起来研究，总结出它们之间的哲理，大胆地写出了太极拳与力学、高等数学、压力加工原理这一边缘科学研究论著。

　　 何为　“学说”，乃学术上的有系统的主张或见解。

　　 这篇文章的标题既是“太极拳和水压机——谈谈太极推手的科学原理”，也是“太极推手的力学和机械说”，太极推手（的力）学（和机械）说,简称为太极推手学说。