【技術討論系列2】跑步的動力源

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跑步的動力源

——跑步技術討論系列（二）

上篇文章我們討論了步幅的問題，得出結論：步幅是速度的結果，而非原因。這一篇，我們來探討速度的問題，跑步速度從哪裡來，驅動人體加速的動力源頭在哪裡。

跑步，本質是在重力場中實現的平移。重力是驅動平移的源動力。如果不能理解這個說法，你可以站起來試一試，當你想往前移動的時候，哪個元素不可或缺？是抬腿嗎？是擺臂嗎？是肌肉用力蹬地嗎？都不是！是傾斜，只有身體前傾，才能向前移動！前傾時，體重與身體支撐線之間出現夾角，體重朝傾斜方向產生分力，原有的「體重-支持」平衡被打破，身體「被迫」平移尋找新的平衡。重力是驅動物體「重心」移動的那個唯一的「外力」。

前傾使體重分解出向前的分力，這就是平移的動力來源，它的大小是mg*sinα，其中m為人體質量，g為重力加速度，α為前傾角。這個力量能給人體帶來的加速度為g*sinα。顯然，驅動身體平移的加速度，只與前傾角度有關，前傾角越大，驅動身體平移的加速度也越大。

這是個簡單的物理學原理，不作過多解釋，但需要強調兩點：

第一，在利用體重實現加速的過程中，必須要有一個支撐點。我們需要特別注意「支撐」的價值：沒有支撐，重力無法把人體質量變為可感知、可利用的體重。沒有支撐，身體無依無靠，肌肉毫無用武之地，人體不可能做出任何改變「運行狀態」的動作——在地球上，這個「運行狀態」就是在重力作用下不斷接近地心的狀態。支撐，在本質上是阻止身體無限落下（接近地心）的力量，它從屬於重力，但它為肌肉做功、利用重力創造基礎條件。有了支撐，我們才能透過肌肉做功，運用體重，使身體朝預期目標方向移動。

第二，支撐點和身體重心的位置關係，決定了驅動力的方向和作用效果：支撐點在身體重心後方，體重驅動身體加速向前；支撐點在重心前方，體重分解力向後，人體在靜止狀態下會後仰（向後平移），在向前平移過程中重力的分力會體現為「剎車」減速效應。

人們利用體重實現平移加速的動作，在跑步中體現為前傾，身體圍繞支撐點旋轉落下。由於支撐點的位置對重力作用效果有直接影響，跑步技術中非常重要的一環就是處理「支撐點與重心的位置關係」問題。這是一個有趣的話題，目前跑者群體對這個命題已經沒有太多爭議：支撐點位置（跑步中的觸地點）是否合理，對跑步效率、觸地方式、運動損傷有直接影響。

事實上，討論支撐點（觸地點）與重心的關係問題，隱含著一個命題，即承認重力是驅動物體發生平移的動力來源。問題的關鍵是，這個力量是否是跑步平移的唯一動力源？因為在跑步中，我們非常容易看到一個現象：跑者在離地前下肢關節打直，用力蹬地，以期獲得跑得更快的「動力」來源。這不僅出現在普通跑者、精英選手身上，即使在某些專業教練的言談思維中，也都在討論著如何推蹬，如何擴大步幅，以及如何加強下肢力量訓練。

在討論跑步動力來源的時候，「推蹬」，是個繞不開的問題。

討論推蹬問題，首先要弄明白跑步時的加速階段在哪裡。無論推蹬有效還是無效，它一定發生在跑步過程中的加速期，即從支撐點與重心在同一鉛垂線（跑步的起始位置、關鍵跑姿）到兩腳離地前（加速期結束點）這一段時間裡，見下圖紅色框內部分。在體重達到支撐點正上方之前（如果有這個階段），根據上面的討論，這段時間內，跑者處於減速階段；當跑者雙腳同時離地後，不可能推蹬，也不可能加速。

根據人體肌肉能夠發力做功的基本條件，從跑步初始位（支持點與重心處在同一條直線上）到雙腳離地前的運動過程，又可以分為兩個階段，一個階段肌肉可以發力，另一個階段肌肉不可能發力做功。劃分的依據是1倍體重：當腿部肌肉支撐負荷大於等於1倍體重，肌肉可以正常工作，使身體圍繞支撐點旋轉加速；當腿部肌肉負荷小於1倍體重，肌肉即使用力，也無法實現加速效果。

腿部肌肉負擔的體重小於1倍體重，意味著身體已經失去支撐，沒有支撐，重力無法引導身體旋轉，無法產生向前的分解力，也就失去了做功的基礎。失去支撐時，也同時失去重量（失重），此時肌肉自然的本能反應是停止工作。所有肌肉、肌腱等組織，都會本能地配合體重的變化，進入鬆弛狀態，在肌電圖上顯示為靜默狀態。也就是說，在支撐點重量小於1倍體重的階段，肌肉自然鬆弛，這是一個失重狀態。這個狀態無異於從金茂大廈88樓墜落的過程，也無異於漂浮在外太空的狀態，這時肌肉的自然狀態為放鬆休息，你可以主動發力，讓肌肉緊繃起來，但這絲毫不能起到任何改變身體運行狀態的作用。這跟前面論述中的第一點一致，沒有支撐，就沒有肌肉做功的基礎。

這個階段在哪裡呢？在我們下圖所示的後三幅圖畫過程中。跑者腳掌壓力測試的數據結果顯示：當跑者擺盪腿超過支撐腿的膝關節後，支持腿力量小於1倍體重，人體進入 「失重」狀態，這個階段「不可能用力」推蹬。跑步離地前的三關節伸展看起來是在「用力推蹬」，其發力時機並不在這個時期，這裡展現的圖像只不過是身體前進，而腳步來不及收回，被留在後面的「結果」。

發力推蹬，只可能發生在體重大於等於1倍體重的「支撐期」。人體在跑步時有支撐的「支撐期」在哪裡？在觸地至完成落下加速的階段，下圖綠色框內的部分。結合推蹬發生在加速期的判斷，很容易發現，推蹬動作實際發生的階段，只可能是從重心與支撐點處於同一直線上的跑步起始點，到前傾旋轉加速的這個時間段。這個時間段，恰好是姿勢跑法定義的落下階段（FALL）：在有支撐點的情況下，利用體重圍繞支撐點旋轉落下，這是重力變為平移加速度的實現過程。

事實上，藉助科學設備採集跑者足底的不同方向力量變化數據，對比數據變化節點與跑步姿態，也基本能夠證實：推蹬動作發生在藉助重力旋轉落下的加速期。

跑步中，在利用體重旋轉加速的落下階段，用力推蹬地面，能夠獲得更快的前進動力嗎？答案是否定的！！！落下加速，是身體在重力的牽引下朝目標方向，自然發生的旋轉過程。任何肌肉端的用力、做功，都不可能加快這個過程，更不可能使旋轉過程產生更多向前的分力。相反，腿部用力「推蹬」地面的主動行為，都會導致跑者身體上移，重心起伏，垂直振幅加大，這個過程不能帶給身體更多向前的驅動力，卻會對水平速度造成負面影響。此外，推蹬還會使跑者錯過拉起時機，拖慢重心回復至身體正上方的速度，影響下一次加速效果。

1990年美國運動科學家McClay、Lake和 Cavanagh通過科學實驗揭示了，推蹬只是臆想中的概念，伸展肌群（股前肌）主要的做功時機不在關節打直的伸展器，而是在關節彎曲的支撐期，當下肢關節打直、肌肉伸展時，身體已經失重，體重不在了肌肉就不必繼續用力。這種現象被稱為「伸肌悖論」。

我們也可以看到，在跑步與地面有關的肌肉做功的環節，肌肉的功能都只限於創造支點，支撐體重，肌肉在支撐體重時是被動用力的，不需要任何人為控制，只要體重作用在支撐腳上，肌肉就會下意識地條件反射，用力做功。你可以想像一下，任何時候，只要腳掌接觸地面，你不用主動做任何事情，肌肉都會自動撐住你的體重（相反，體重離開時，肌肉會自動進入休息狀態）。

在肌肉被動用力的階段，不管基於何種目的主動發力，只會大幅增加肌肉的負荷，造成肌肉緊繃或肌纖維損傷。這才是錯誤理念、錯誤技術動作真正危險的地方。跑步過程中許多肌肉端的問題，或許起因不在肌肉本身，而是錯誤的使用方式所致。跑步訓練中，過度聚焦肌肉力量訓練的思維，也並可取。

至此，我想我們已經明確了一個結論：平移的根本動力來自重力，重力通過支持將人體質量轉化為體重，體重是跑步加速的唯一動力來源。推蹬更多是一種「加速幻覺」，它沒有加速效應，卻會阻礙水平方向的移動速度。

明確了跑步加速的唯一動力源，是巨大進步，但這還只是開始。如何把加速動力最大限度轉化為速度輸出，盡量多的加速，盡量少的減速，才是打通理論與實踐、意識與動作之間溝通協調的關鍵所在。

（敬請關注後續技術討論文章）

鹽巴：

姿勢跑法（Pose Method）教練，國內首批認證心率教練；師從徐國峰老師，技術派跑者，對跑步技術有深刻理解。自丹尼爾斯體能訓練體系進入科學跑步世界，推崇以技術訓練驅動長跑體能、肌力訓練的嶄新理念。熟悉Garmin軟硬體平台，教學經驗豐富，獅子訓練營主教練，Garmin（中國）簽約教練，跑步學院姿勢跑法課程教練，擔任過興業銀行、太平洋保險、第一反應、跑步學院訓練營等教練工作。