為什麼人的肌肉是收縮產生拉力,而非舒張產生"撐力"?
01-13
不知道其他生物有沒有產生"撐力"的肌肉。
也不是太清楚肌肉在進化學上的演變。如果肌肉能做到像挖機那樣,只一根汽缸桿控制拉伸,就好比只有肱二頭肌,就能控制肘關節的屈伸。這種機制是否更具備進化學上的優勢?比如能耗,效率等等。 如果那樣,生物世界會是什麼樣子呢?
這個其實你看看起重機就明白了,吊起同樣的重量,大起重臂的液壓支撐桿多粗,而卷揚機帶動吊鉤的鋼絲繩多細。最重要的是 拉力是近端向心,推力是遠端離心,由遠至近的向心,根本不怕歪邪的分力,由近至遠的離心,一但有分力是致命的,因為力矩大,要更大的其它方向穩定力才能控制。 而且這更導致了 拉力可以高速,推頂力量沒法高速,這麼大的優劣差距,估計任何生物都不會選撐力的肌肉。
首先你得相信,人類即使多麼聰明,目前也無法超越數十億年自然進化的試錯成本,在人類出現之前,肌肉這種功能組織就已經形成了普遍現有的形態。
至於為何沒有進化出靠推力的肌肉組織,是因為兩塊肌肉互相拮抗是更經濟的辦法,進化總是會選擇相對成本更低的方式。
舉個例子,比如你說的肘關節
如果整個手臂只有一塊肌肉包裹著骨骼,像氣缸那樣的做功,那不只是肌肉組織,人體的整個結構都會發生改變,我很難想像當你抓取東西的時候你的肌肉會是一個活動的狀態,像氣缸桿一樣上下滑動,雖然這是一塊肌肉,但是穩定性是極差的,也無法做出旋轉的動作,而且主動推和主動拉發力完全不同,身體就需要兩幅神經系統來配合,大腦是否能接受處理的了多出一倍的信息,生物個體是否能採取到多出一倍的熱量來維持主動推的系統。
而更重要的是,氣缸桿只適合於一根直桿,是非常低級的設計,大腿骨和手臂骨尚且好說,人的軀幹,脊椎,面部,手指這些結構複雜肌肉繁雜的區域,如何用這樣低級的設計來完成?你是否能腦補當手開始運動時,你的皮膚下面會出現無數蠕動的小蟲一般的肌肉節點,像引擎活塞一樣上下運動,牽拉拮抗這麼簡單的形態不用,用複雜其數倍不止的系統,恐怕出錯的可能性也會數倍增長,你能想像簡單的一個動作,就有可能出現各種抽筋嘛?
所以不要隨意懷疑大自然的造物,那都是經過生死考驗在當下環境得出的最優解,所有過時的不合適的早就死在演化之路上了。如果靠伸長產生力量需要肌肉本身具有足夠抵抗彎曲的剛性強度。就好比千斤頂能頂起汽車,首先要保證千斤頂的支撐桿足夠結實,不會在重壓下扭曲折斷。氣缸桿也是個好例子。如果肌肉真長那樣,人們受傷不但會骨折,還會「肉折」。相反,靠收縮產生力量不存在這個問題,力量會自然將肌肉綳直,只要肌肉和肌腱本身在力的方向上足夠抗拉即可。所以我們可以靠軟乎乎的肌肉力拔千鈞。所以,進化自然朝著更有效率的方向演變。
最基本的解剖學和運動生理學概念都不對。以你說的肘關節為例,簡單來講,肘關節的屈由肱二頭肌收縮控制引發,伸由肱三頭肌收縮控制引發,二者互為拮抗,主動發力肌群做功時拮抗肌群相對放鬆同時維持穩定性,之所以有這樣的不同是由於肌肉起止點差異造成的。
材料力學上,細長桿件受壓可能失穩。
將撐力保持在一條直線上比將拉力保持在一條直線上難太多
賽博坦星。?
如果是撐力,人的胳膊腿得多粗啊。。。。。。
請搜索「肌絲滑動學說」
肌肉是柔軟的,就像是皮筋。皮筋能產生強大的拉力,但不能產生支撐力。
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