驾驭利刃:兵击运动中的生物力学(二)


3楼猫 发布时间:2022-06-12 18:27:37 作者:Huiyao117 Language

说在前面

近几年来兵击运动逐渐受到越来越多的关注,而包括《骑马与砍杀》和《骇利四斩》等在内的各种“较为严肃”的冷兵器格斗类游戏也为玩家们展现了充满魅力的中世纪剑斗文化和冷兵器的战斗魅力。然而,由于互联网社区长期以来针对中国传统武术、欧洲历史武术HEMA、日本古流武术、日本剑道运动以及冷兵器技击/兵击运动存在各种各样莫名其妙的争议和偏见,而其中讨论最不着边际的,往往不是基于历史事件和武器形制的问题,而是如何“正确”使用各类武器的方法,即武术技术本身。
战斗艺术的背后凝聚了无数的实践经验以及潜藏的生物力学机制,决定武器如何使用的根本因素永远是手持刀剑的人

战斗艺术的背后凝聚了无数的实践经验以及潜藏的生物力学机制,决定武器如何使用的根本因素永远是手持刀剑的人

实际上兵击运动最早由HEMA这一历史研究学术活动所兴起,穿护具拿钢剑对抗的本质意义并非竞技,而是利用这一平台对已经遗失或不完整的古代武术进行复原、回溯、验证和测试,严格来讲属于科研工作中建模并测试的过程,只不过目前也发展出了自身的运动体系。
但是即便是在今天,兵击运动所追求的依旧是基于对古代武术的科学系统复原和再现,因此本系列文章将以现代运动人体科学中常用的分析工具——生物力学,对兵击运动和古代武术涉及的基本运动学规律进行分析和探讨。从科普的角度为对冷兵器战斗感兴趣的爱好者和玩家们提供参考和帮助,对流传在互联网上的各类对兵击运动的偏差理解进行纠正和解释。
生物力学绝不仅是让剑术动作变得帅气而已,其真正的价值在于如何以最高效且最安全地方式驾驭手中的利刃

生物力学绝不仅是让剑术动作变得帅气而已,其真正的价值在于如何以最高效且最安全地方式驾驭手中的利刃

笔者目前正在攻读北京体育大学运动康复专业的博士学位,并已取得国家卫生健康委员会颁发的康复治疗师资格证书,拥有专业运动员的伤后康复、运动防护以及针对普通人群的临床运动康复的丰富治疗经验。本文的兵击运动部分经由虎贲骑士团北京红星队主力选手兼长剑教练@曲强,以及四川兵击联合会暨四川省兵击运动协会常务委员@陈其超的专业审校。

第二部分:斩击的生物力学

2.1 斩击技术原理

一般而言,绝大多数的刀剑类武器均存在通用的结构设计,以侧面的刃部和顶端的尖部组成有效的杀伤区域。其中,操控刀剑以侧刃部对目标进行打击的方式即为斩击(Cut),相较而言,操控刀剑以尖端对目标进行打击的方式即为刺击(Thrust)。对于斩击而言,具体又分为在打击之后刃部直接深入目标内部或停止运动的劈砍(Chop),以及刃部与目标出现沿刃部方向位移的拖割(Slash)。而斩击与刺击的形式也可以相互转换,例如通过斩击的方式将剑尖置于先手优势位置后,再顺势发动刺击(欧洲剑术常用的反刃斩-刺组合,或中国剑术的“啄击”等)。而斩击和刺击的技术原理,就是操控武器以特定方式进行移动的技艺。
以长剑为例:典型刀剑类武器的基本特征和构成

以长剑为例:典型刀剑类武器的基本特征和构成

2.1.1 斩击的武器运动形式

斩击是以武器的侧刃部进行攻击的技术,而任何跨越侧刃部移动平面的物体都可以被其斩击。因此,斩击的有效攻击范围是武器侧刃部的移动平面。而人体肢体关节运动存在围绕运动轴进行旋转的基本特征,因此通过上肢操控的武器也一般以旋转运动为主。在此基础上,斩击的有效攻击范围,即为武器围绕上肢各个关节进行旋转的同时,以刃部作为半径划出的圆圈或圆弧区域。不同运动轴心会决定不同的刃部运动特征,绝大多数的斩击都是上肢多关节的复合复杂动作,运动轴心会持续变化,但是依旧存在主导地位的运动轴心,即肩关节主导的全范围斩击、肘关节主导的中小范围斩击、以及前臂和腕关节主导的,运动轴通过武器自身的近距离斩击形式。此外,斩击后的劈砍往往不涉及进一步的动作,而拖割动作可能还需要武器在运动轴心改变后继续运动一段距离,但二者均需要一致的武器运动轨迹控制。
斩击对应的上肢运动轴心

斩击对应的上肢运动轴心

斩击动作的运动轴心决定了斩击的形式和攻击范围,而斩击的打击效果则取决于另两个主要的因素。
首先,由于武器侧刃部的移动平面构成斩击区域,而刃部的杀伤原理,是通过将力量集中在极小面积下从而增加压强切开目标,因此武器侧刃部的移动平面必须与刃部自身的平面保持平行,才能使得武器移动的方向和刃部的指向一致,力量全部平行于刃部平面,从而获得最佳的切割效果。如果运动平面和刃部指向存在偏差,那么斩击力量将会存在垂直于刃部平面的偏移量,会导致刃部在接触后由于偏移量的影响出现翻转,从而丧失切割的力量。因此,在斩击技术中,确保武器运动平面和刃部平面保持一致的要求就出现了,即中文术语的“刃筋”,或是欧洲剑术中的“剑刃对齐”(Edge Alignment)概念。
斩击方向控制与剑刃对齐/刃筋的关系

斩击方向控制与剑刃对齐/刃筋的关系

2.1.2 斩击的能量传递

影响斩击打击效果的第二个因素,是质量分布所决定的动能传递大小,这是一个基于武器自身设计的固有因素,而非生物力学因素。斩击中武器的运动轨迹依轴心的不同大致形成一个不断变化的圆环或圆圈,而在角速度相同的情况下,远离运动轴心的点位线速度越大,即斩击时的剑刃运动速度越快,打击效果越好。然而,在绝大多数情况下,剑身的质量分布并不均匀,往往是越靠近剑尖,剑身质量越小,此外剑身的弹性情况也会影响动能的传递效率。因此,综合剑身质量分布(质量)和剑刃位置(速度),再考虑到武器本身材料的弹性性质,我们可以在剑刃上找到一个动能传递效率最高的区域,大多数位于剑身的前1/4-1/3左右。这个区域也就是中文/日本术语的“物打”区域,或是欧洲剑术中的“打击中心区”(Center of Percussion, COP)概念。对于物打区域目前存在很多误解和混淆,笔者推荐著名HEMA学术团体Scholagladiatoria的解释视频,由b站up主白药君进行了转载和翻译,特此致谢。
击打中心点/物打点确定的力学原理

击打中心点/物打点确定的力学原理

由于历史上同种类型(例如单手剑或双手刀等待)的刀剑长度相对固定,因此在进行同一动作的斩击过程中,剑身上下各个区域的移动速度也都有一致的分布。因此,如果希望尽可能的增加斩击的动能传递效率,就意味着需要尽量增加剑尖或前部等线速度较快区域的质量分布,这就导致了刀剑整体重心向剑尖移动,远离操控手的现象。
这种武器的设计即为优化斩击能力,但同时也导致了刀剑中线远离操控手和运动轴心,使其相对人体的上肢形成的杠杆阻力臂增加,更加费力,例如中国的环首刀、雁翎刀以及日本打刀等。相反,由于刺击的有效攻击范围是剑尖指向的移动范围,即和武器长轴一致的一条运动线,此时整个剑刃的动能都会通过剑尖传递至目标上,因而可以使用质量分布更远离剑尖的剑身,从而使得阻力臂减小,更容易操控剑身进行移动,从而有利于刺击的方向控制,例如欧洲地区的迅捷剑、侧剑、中国的汉剑和明清单手剑等。
武器自身的形制与力学特征相关

武器自身的形制与力学特征相关

此外,对于劈砍和拖割技术,其二者都是斩击接触目标之后的不同变化,因此对于在斩击过程中的基础参数,即对目标的能量传递上一致的。而在接触目标的同时,劈砍会迅速停止运动,从而将动能以极短地时间传递至目标,从而带来极大的冲击威力;而拖割则会继续保持一段时间的持续运动,让剑刃在目标上进行滑动,虽然冲击力量因时间延长而减少,但是可以有效增加杀伤范围和伤口区域,且连续的剑刃运动不易被打断,可以在拖割完成后继续挥舞武器进行下一轮打击。为此,适用于拖割的刀剑其刀刃的曲度相对更大,更易在接触目标后保持刃部的连续运动,这也是中亚地区弯刀和欧洲军刀等武器特征的影响因素之一。
因此,综上所述可以发现,斩击的主要影响因素包括:武器运动的轴心及其所决定的运动轨迹和斩击平面、武器运动的轨迹和剑刃平面是否一致、以及武器质量分布的特征及其所决定的杠杆阻力臂大小。前两个因素主要对应的生物力学因素是上肢各关节在操控武器时的神经肌肉控制能力,即动作的精确性、协调性和稳定性;而最后一个因素则主要受到斩击过程中力量传递的影响,即利用全身肌肉和上肢肌肉协同收缩向武器传递动能的技巧。
别被迅捷剑的外表欺骗了,这是一把相当沉重的单手武器,其可以发挥灵动刺击和斩击的原因是质量的分布设计,而非总质量很小。因此,使用迅捷剑的剑士依旧需要极佳的上肢肌肉控制以及躯干动力链的传递,才能发挥出武器真正的效能

别被迅捷剑的外表欺骗了,这是一把相当沉重的单手武器,其可以发挥灵动刺击和斩击的原因是质量的分布设计,而非总质量很小。因此,使用迅捷剑的剑士依旧需要极佳的上肢肌肉控制以及躯干动力链的传递,才能发挥出武器真正的效能

2.2 斩击的生物力学特征

首先,根据上文和第一部分的说明,绝大多数斩击的动作都会跨越中线,因此在斩击过程中,操控武器的上肢的运动轨迹或是其延长线也必然会跨越身体中线(小幅度斩击的上肢自身不一定跨过中线,但是其运动的趋势会跨过中线),即整个上肢需要完成以肩关节作为主导的螺旋对角线的运动模式,即涉及从左到右,从右到左,从上到下和从下到上四个方向运动的合成过程。
对角线交叉的四方向斩击分别由水平方向的左右运动,和垂直方向的上下运动合成而来

对角线交叉的四方向斩击分别由水平方向的左右运动,和垂直方向的上下运动合成而来

而由于我们握持刀剑的方式以正握/拳握法为主,即刀刃处于上肢的桡侧,因此发动正刃(远离自身的刃)斩击时,一定对应上肢肘关节伸展和腕关节尺偏的动作,而反刃则对应肘关节屈曲和腕关节桡偏的动作,之后再和肩关节的动作进行整合。而以指握法为主的另一种斩击则会另外进行讨论。此外,对于单手刀剑而言,主要是控剑的上肢自身完成对角线运动,而双手刀剑的主控剑手和单手刀剑基本一致,而副手则同样需要完成和主手相反方向的对角线运动以辅助动作进行。下文以单手刀剑为主要例子,双手刀剑的副手将会视情况进行补充说明。

2.2.1 斩击动作的上肢运动模式

以主手侧肩关节为轴心,整个上肢操控斩击的动作都可以在垂直轴和水平轴上分解为两组动作,肩关节的内收/外展(对应左右方向运动)和肩关节的屈曲/伸展(对应上下方向运动),而其他类型的斩击,则是在肩关节运动的基础上继续整合肘关节、腕关节和前臂为轴心的运动。同时,在正握状态下的正刃斩击还对应肘关节伸展和腕关节尺偏,反刃斩击则对应肘关节屈曲和腕关节桡偏。由于肘关节自身为单轴关节只能完成屈伸,所以在真正的螺旋对角线运动中,由于上肢运动轨迹在合成之后是斜向的,还需要通过肩关节和前臂进行内旋/外旋的调整,将肘关节伸展的运动面旋转到与上肢移动方向平行,这样就可以确保斩击动作的一致性和刃筋的正确性。(以前臂旋转为轴心的斩击为例外,因为前臂轴心斩击的握持剑方法出现变化)
另一个视角看对角线交叉斩击运动:每一个斩击路径都是由上肢各个关节的协同运动合成而来

另一个视角看对角线交叉斩击运动:每一个斩击路径都是由上肢各个关节的协同运动合成而来

在力量传递方面,基本上所有的斩击力量都可以在基础上看作上肢在水平和垂直两个方向上移动力量的合成。而结合第一部分提及的躯干动力链概念,可以发现来自躯干的力量传递最终以胸椎的水平旋转和肩胛骨前伸/后缩运动出现,其中胸椎的水平旋转主要加速上肢的水平移动,而肩胛骨的复合运动可以同时影响上肢在水平和垂直方向的运动模式。因此,在斩击动作的上肢对角线运动中,躯干的力量传递在水平方向的部分占据主导(即肩关节的内收/外展),而垂直方向则是次要部分(肩关节的屈曲/外展)。这就意味着斩击动作中,其水平成分可以获得躯干旋转的直接支持,而垂直成分的支持较少。
主要的三种形式斩击的生物力学特征:包括动作模式,动作模式决定的斩击性质,以及躯干旋转/动力链条能量传递的角色

主要的三种形式斩击的生物力学特征:包括动作模式,动作模式决定的斩击性质,以及躯干旋转/动力链条能量传递的角色

因此,斩击动作一般存在如下的基本生物力学特征:对于上肢而言,所有参与运动轴构成的关节的运动可以最终合成斩击的方向,即肩关节的内收/外展和屈曲/伸展(也包括少量的肩关节内旋/外旋);肘关节的屈曲/伸展配合腕关节的尺偏/桡偏;以及前臂的旋前/旋后等;而对于躯干运动链而言,斩击的方向在水平面上和躯干的旋转方向趋于一致,而在矢状面(即垂直上下运动)上受到旋转方向的影响较少,进而,斩击中躯干和上肢在水平面上的旋转力量也占据了相对的主导地位。
值得注意的是,在所有斩击动作中,肩关节、肘/腕关节和前臂其实都会参与运动,只不过不同的模式下占主导角色(即主要运动轴)的关节不一样,而主要关节运动轴与躯干旋转运动轴之间的关系(是否平行),则决定了力量传递效能的差异。
一个完整的斩击必然需要肩胛骨、肩、肘、腕等诸多关节运动的共同参与,只不过部分斩击过程中存在肩关节、肘关节、腕关节和前臂主导的情况,但主导不意味着全部,肩关节主导的斩击在部分阶段依旧需要肘/腕关节大角度的屈伸。例如图中左侧着红黑色切口服的剑士,其正准备打出一记肩关节主导的怒击,但在起始阶段,肘关节也需要处于大角度屈曲位,且准备进行伸展动作

一个完整的斩击必然需要肩胛骨、肩、肘、腕等诸多关节运动的共同参与,只不过部分斩击过程中存在肩关节、肘关节、腕关节和前臂主导的情况,但主导不意味着全部,肩关节主导的斩击在部分阶段依旧需要肘/腕关节大角度的屈伸。例如图中左侧着红黑色切口服的剑士,其正准备打出一记肩关节主导的怒击,但在起始阶段,肘关节也需要处于大角度屈曲位,且准备进行伸展动作

其中,肩关节为主导的斩击主要涉及肩关节水平方向的内收/外展和垂直方向的屈曲/伸展动作的直接合成,加以部分旋转动作帮助调整肘关节伸展运动面的方向。此时肩关节(水平)内收和外展的运动轴和躯干旋转运动轴接近平行,因此躯干旋转可以直接为肩关节的内收和外展运动提供力量支持。
肩关节主导斩击的生物力学性质(该图内容较多,后续章节会继续深入解释)

肩关节主导斩击的生物力学性质(该图内容较多,后续章节会继续深入解释)

而在肘/腕关节主导的斩击中,特别是单手刀剑,其为追求攻击范围,一般会保持主手侧的肩关节前屈,而肘关节本身只能以屈伸的方式进行斩击而无法进行水平方向运动,因此还需要进行肩关节水平内收/外展、旋转以及前臂旋转的方式帮助调整斩击方向,而此时肘关节运动轴和躯干旋转则不完全平行,因此后者主要影响同侧上肢的前后位移,对于斩击的水平方向运动提供的支持就相对较少。
肘/腕关节主导斩击的生物力学性质(该图内容较多,后续章节会继续深入解释)

肘/腕关节主导斩击的生物力学性质(该图内容较多,后续章节会继续深入解释)

而以前臂为轴心的情况则更为特殊,由于这种斩击多采用指握法的形式握持刀剑,此时刀刃的指向与上肢长轴呈平行,即相对于正握法整个剑身旋转了90度,由刃部向前变成了面部向前。因此其刀刃的斩击方向和前臂的旋转方向一致,不需要再进行肘关节的屈伸和腕关节的尺偏或桡偏动作。此时,不同的斩击动一般会将前臂置于垂直位或水平位两个模式:
在垂直位置时,肩关节和肘关节屈曲,将前臂调整到垂直位,而主要的斩击力量是前臂旋转和肩关节的内收/外展辅助。而前臂旋转轴心与躯干旋转轴心几乎完全平行,辅助的肩关节水平内收/外展的轴心也同样和躯干旋转保持平行,这样会更大程度上利用躯干旋转带来的力量支持,典型的例子就是长剑剑术的“交击“动作,又被戏称为”直升机旋翼“。
前臂主导交击的生物力学性质(该图内容较多,后续章节会继续深入解释)

前臂主导交击的生物力学性质(该图内容较多,后续章节会继续深入解释)

而在水平位置时,躯干旋转的作用主要就是帮助调整此时的斩击指向,即正面面对对手时剑刃的旋转类似”雨刮器“,而当斜侧面面对对手时,剑刃即可打出充分的垂直方向运动打击。值得注意的是,由于斩击平面垂直于前臂长轴,因此躯干旋转方向会和最终斩击方向相反!即躯干向左侧旋转,斩击平面会指向右侧,反之亦然。
而主要的斩击力量是前臂旋转和肩关节的水平内旋/外旋辅助,此时躯干旋转的影响就很小了。此外,由于曲击的斩击轴心是矢状轴,其会导致双侧上肢出现同向运动,即双侧肩关节同时出现一定幅度的水平内收/外展,配合双侧肩胛骨同时前伸/后缩,因而此时双侧胸肌/背肌的共同收缩就成了主要的力量辅助来源。典型的例子是长剑剑术的”曲击“动作。(在下文的对应章节会详细解释)
前臂主导曲击的生物力学性质(该图内容较多,后续章节会继续深入解释)

前臂主导曲击的生物力学性质(该图内容较多,后续章节会继续深入解释)

2.2.2 斩击动作的下肢运动模式

值得注意的是,真正的完整斩击必然不仅仅涉及上肢的动作模式和胸椎层面的躯干旋转,结合动力链分析也必然囊括骨盆-髋关节的运动以及下肢的辅助移动和支撑。而在第一部分已经明确,斩击的主要力量还是以躯干动力链的传递,即躯干旋转的力量作为上肢动作模式的根本支撑,因此下肢运动和躯干旋转的配合就成为了在移动和步伐中完成高效斩击动作的关键。由于躯干旋转的方向不变,即骨盆旋转的方向是根据斩击方向确定而非下肢运动,因此这就导致了斩击过程中存在两种主要的下肢步伐形式,即同侧迈步模式(骨盆旋转方向和下肢移动趋势一致)和对侧迈步模式(骨盆旋转方向和下肢移动趋势相反)
如果我们双脚平行自然站立,那么骨盆从右向左旋转的时候,右侧髋关节会出现伸展趋势,左侧髋关节会出现屈曲趋势(远固定动作模式)的现象,如果此时进行斩击,那么躯干旋转下就会出现同侧髋伸展,对侧髋屈曲的现象。而在同侧迈步中,以德国长剑的全斩(Oberhau)为例,右手作为主手,在屋顶架势操控长剑从右上侧斩至左下侧,斩击方向从右向左,躯干/骨盆旋转从右向左,此时右腿向前迈步(或左腿向后迈步)。此时同侧髋关节小幅度屈曲,对侧髋关节小幅度伸展,这里似乎与前文提及的髋关节运动不同,原因是我们正常迈步时,骨盆并不会出现大幅度旋转,同侧屈曲对侧伸展幅度更大,而由于在斩击中因躯干旋转需要,主动加入了主动的骨盆旋转,就会导致同侧屈曲幅度减少(同侧伸展趋势)和对侧伸展幅度减少(对侧屈曲趋势)的现象(其实是骨盆跟随下肢移动方向旋转)。此时,由于髋关节运动角度减少,髋周围参与收缩的肌肉长度变小,因此其收缩力量减少,但收缩速度和关节灵活性会增加,更有利于轻松完成较小幅度的骨盆旋转。
同侧迈步的生物力学机制

同侧迈步的生物力学机制

而在对侧迈步中,同样以全斩为例,斩击方向从右向左,躯干/骨盆旋转从右向左,此时如果左腿向前迈步(或右腿向后迈步),那么斩击同侧的髋关节会出现更大角度的伸展,对侧的髋关节会出现更大角度的屈曲(即骨盆旋转和下肢移动方向相反,需要更大的髋关节活动)。这就导致髋周围参与收缩的肌肉被预先拉长,增加下一次收缩力量,而增加的张力也更有助于维持关节稳定,但收缩速度会显著减缓。对侧迈步更有利于完成较大幅度的骨盆旋转,以实现较高水平的力量传递过程。因此,对侧迈步在对力量打击要求更高的全甲对抗中更为常见,而同侧迈步更多见于只需要小幅度骨盆旋转的无甲对抗环境之中。
对侧迈步的生物力学机制

对侧迈步的生物力学机制

此外,由于同侧迈步和对侧迈步存在下肢支撑的差异,因此其主导的下肢肌肉发力也存在区别。主要情况下的斩击都是前进方向上的斩击,即同侧迈步对应同侧下肢向前,对侧迈步对应对侧下肢向前,由于骨盆旋转和髋关节运动本身的规律是一定的,因此在同侧迈步向前时,主要依靠对侧下肢提供支撑,此时对侧髋关节处于屈曲趋势,主要的力量肌群来自对侧的髂腰肌;相反,在对侧迈步向前时,主要依靠同侧下肢提供支撑,此时同侧髋关节处于伸展趋势,主要的力量肌群来自同侧的臀大肌。
退步斩击的话双侧则对应相反。因此从肌肉功能的角度来看,相对强大的臀大肌占据主导的对侧迈步,也比相对较弱的髂腰肌占据主导的同侧迈步要具有力学结构上的优势。而现代缺乏针对性训练的人群普遍存在骨盆前倾等功能性障碍,存在臀大肌激活不足,髂腰肌过度激活和紧张的状态,这也是下肢迈步动作影响斩击的重要影响因素。因此,加强臀大肌和髂腰肌的功能训练,是剑士打出优秀斩击的有力保障。

2.2.3 斩击动作的肌肉控制

最后,人体关节周围对称的肌肉配布存在普遍的生物力学规律,一般而言对于上肢特别是涉及肩关节的运动,主要存在胸肌肌群和背肌肌群的对称配布,其在部分运动中,互为主动肌和拮抗肌的关系。而以斜方肌、背阔肌、菱形肌、肩胛提肌,三角肌后束和肱三头肌为主的背肌部分,在正常状态下应当比胸大肌,胸小肌,三角肌前束和肱二头肌为主的胸肌部分,有着力量和神经控制水平的优势,优秀的背肌控制不仅仅可以改善圆肩驼背等体态问题,也可以更好地在各类运动中帮助肩关节和肩胛骨维持稳定。
正握斩击对应的左侧优势情况

正握斩击对应的左侧优势情况

而对于下肢而言,同样配布在背侧的臀大肌、梨状肌、臀中/小肌和腘绳肌的大腿/髋关节后侧肌群,也应当比在前侧的髂腰肌和股四头肌存在力量和收缩平衡的优势,充分激活的臀肌不仅仅可以改善骨盆前倾等体态问题,更重要地是在运动中积极维持骨盆的旋转能力,最大程度减少腰椎旋转代偿的需求,减少腰部所承受的负荷刺激,是预防各类腰痛问题的首要干预目标之一。因此,在斩击和刺击等动作分析中,我们一般将上肢由背肌主导的模式,和下肢由臀肌主导的模式称为优势模式,一般涉及双手武器两侧协同运动时的主导侧的判断(动作的主导手可能是优势手,但是力量的主导手有时候可能是辅助手),在下文具体的动作分析中也会加以指出。
正握斩击对应的右侧优势模式

正握斩击对应的右侧优势模式

下文将针对最常见的每一种斩击动作开展全面的运动生物力学动作分析,包含全身各个主要关节和运动环节的具体运动方式,参与收缩的主动肌群,参与辅助的拮抗肌和稳定肌群,以及分析此类斩击最主要的力量来源和控制技巧。单手刀剑以杜萨克为示例,双手刀剑以德国长剑为实例,在后文涉及刺击动作的部分,单手刀剑即迅捷剑/侧剑为示例。

2.2.4 补充知识点

补充知识点1:肩关节的内收和外展问题
在斩击过程中肩关节的内收和外展运动会随着肩关节屈曲和伸展动作不断变化,即内收和外展运动的平面会从额状面逐步变成水平面,再回到额状面。而在大多数的斩击情况下,肩关节的内收和外展是在接近水平位的平面进行的,因此实际上占比更多的是肩关节水平内收和水平外展。但为避免歧义,下文依旧以肩关节内收和外展指代整个过程,但会在涉及到肌肉收缩的动作分析上标出水平外展和水平内收,以防止出现歧义。
补充知识点2:肩关节和肩胛骨
肩关节还有一个名称为盂肱关节,即肱骨头与肩胛骨盂唇组成的球窝关节。如果固定肩胛骨不动,可以发现这个关节的活动度其实不大,由于上方存在肩峰结构以及背侧的肩胛骨会限制肱骨的旋转。因此,真正赋予肩关节活动优势的是肩胛骨的辅助运动,肩胛骨通过肩胛胸壁关节和胸壁产生滑动关系,通过肩锁关节与锁骨连接,锁骨通过胸锁关节与胸骨连接,而这一套系统使得肩胛骨可以实现前伸,后缩,上抬,下降,上回旋和下回旋的复杂动作,其就可以大幅度扩展肩关节的活动范围。
例如当我们侧平举后继续向上举起肩部直到头顶时,可以发现在肩部上抬的同时,肩胛骨也会随着一同上抬和上回旋,术语称肩肱节律。而这就弥补了肩峰结构阻挡的问题,而如果肩胛骨无法顺利完成这个动作,那么肩峰可能与肱骨出现撞击从而导致疼痛和炎症的肩峰下撞击综合症,常见于羽毛球和排球等需要将上肢举过头顶的运动,实际上兵击运动也不例外,因此肩胛骨的运动和激活在训练中是需要关注的。
补充知识点3:肩袖肌群
由冈上肌、冈下肌、小圆肌和肩胛下肌组成的肩袖肌群在几乎所有的剑术运动中都十分重要,因为它们负责在肩关节进行各类运动时帮助维持肩关节的稳定。和髋关节较深的关节窝配较小关节头的稳定结构不同,肩关节的关节窝浅而关节头大,相较于髋关节的活动度更好但稳定度更低,因此需要周围大量的韧带和肌肉结构帮助稳定。其中冈上肌是肩外展的启动机,冈下肌和小圆肌参与肩关节的伸展、内收和外旋动作,而肩胛下肌可以使得肩关节内收和选内,从各个运动轴对肩关节形成保护。可以说,肩袖肌群本身的神经肌肉控制水平和力量状态在肩关节主导的运动中非常重要,兵击运动中很常见因肩袖肌群功能障碍导致的肩袖撕裂或关节唇损伤等情况,因此这个方面需要引起重视。
此外,肩袖肌群还主导了肩关节的内旋和外旋动作,其在上文中提及的,在肩关节主导和肘/腕关节主导的斩击中担负起了帮助旋转上肢以调整肘关节屈伸运动平面的重任。特别是在肘腕关节主导的斩击中,肩关节的旋转幅度和重要性更大,其需要率先调整和肘关节运动平面后才能打出刃筋和方向正确的斩击。因此,肩袖肌群的功能同样是优秀的剑士所必须重点关注和训练的内容。
补充知识点4:多关节肌的神经控制
在后文的表中可以看到,很多肌肉同时参与了不同关节的运动,甚至参与的关节运动之间可能还有冲突。这是因为肌肉的收缩方向、力度和速度是受到运动神经元的控制的,而对于跨过多个关节的肌肉,其在不同关节处收缩带来的影响也不一样,因此神经肌肉控制系统是一套非常先进的自我检视和协调运转体系,绝非简单的动作训练即可干预。

2.3 肩关节主导的斩击

无论是单手还是双手刀剑,其要实现最大范围的斩击往往需要上肢各关节的充分伸展,即主手一侧肩胛骨的前伸以及肩关节的屈伸,而肘关节和腕关节则在正刃斩击中始终保持伸展和尺偏趋势。而在上肢最大伸展时武器剑尖部分与中线的交点即为长点(Longpoint),以长点位作为持剑架势不仅仅流行于欧洲的双手长剑和单手刀剑,在中国对于单手剑的使用也同样强调长点的使用。
长点位既是武器斩击所能覆盖的最远距离,也是武器的刺击所能抵达的最远距离,因此在长点位及其附近展开的斩击和刺击都需要上肢各关节的充分位移,因而此时斩击的运动轴心也多为肩关节所主导。
画面左侧着黄黑切口服的剑士正以屋顶式准备,向对手打出一记由肩关节主导的全斩斩击

画面左侧着黄黑切口服的剑士正以屋顶式准备,向对手打出一记由肩关节主导的全斩斩击

2.3.1 肩关节主导斩击的动作模式

肩关节主导的单手和双手斩击往往都是远距离甚至是抵达长点的大范围斩击,需要整个上肢完全伸展,因此末端关节的移动速度也是最快的,相对具备最大的动能储备,能够带来威力十足的打击效果,其动作起点也处于肢体靠近身体的区域,可以直接发动斩击。相对的,由于末端关节移动速度更快,且此时刀剑重心因上肢完全伸展从而远离肩关节轴心,因此动作的阻力臂相对较大,斩击动作的加速和减速过程需要更大的肌肉力量作为支持。
这就意味着肩关节主导的斩击更倾向于连贯变向运动,在动作加速时不断调整方向以挥舞出大范围的连续斩击,而在进行变速变向运动时,则首先需要激活斩击动作的拮抗肌群,通过离心收缩进行减速,而肩胛骨和肩周围较强的肌肉也足以承担减速的挑战。因而,以肩关节位主导的斩击更加依赖胸椎旋转和肩胛骨前伸/后缩的动力链传递和控制水平,在其辅助之下完成斩击的加减速以及变向过程。

2.3.2 肩关节主导斩击的力量传递

在肩关节主导的斩击中,加速过程需要积极的胸椎旋转和肩胛骨运动动力,但由于上肢活动范围足够,因此胸椎和肩胛骨还是以肌肉收缩传递弹性势能的方式来加速上肢运动,其本身并不需要过大幅度的旋转和移动,反而对其神经肌肉控制水平提出了较高要求。同时,主导肩关节水平内收和外展两个方向的胸肌肌群和背部肌群则分别扮演了两种斩击动作的上肢主动肌肉,负责在收缩的同时也将来自躯干旋转的力量传递至上肢的移动之中。
而对于双手武器而言,同侧和对侧相互对称配置的肌肉则会协同收缩,例如同侧胸肌收缩进行肩关节内收,而对侧背肌收缩进行肩关节外展,两侧协同发力会进一步增强躯干旋转对上肢交叉运动的力量传递,相较于单手武器有着更轻松和更高效的力量控制。
肩关节主导斩击可以直接分解出水平方向的运动,即肩水平内收/外展,其与斩击运动一致的躯干旋转轴平行,可以接收来自躯干旋转——肩胛骨前伸/后缩提供的力量支持

肩关节主导斩击可以直接分解出水平方向的运动,即肩水平内收/外展,其与斩击运动一致的躯干旋转轴平行,可以接收来自躯干旋转——肩胛骨前伸/后缩提供的力量支持

2.3.3 肩关节主导的正刃斩击动作

以肩关节为主导的斩击广泛存在于各类古代兵器武术体系中,本文章暂以德国剑术体系的“梅耶方块”概念以构建简化和通用化的斩击路线,并且以右手统一持剑作为主手侧/同侧,以左手为辅助手(双手剑)或固定叉腰手(单手刀剑)作为对侧。其中,肩关节的斩击存在四个相互交叉的基本方向,分别对应4种基本斩击(下文为叙述方便,也会用1-4号斩击作为指代),即:
  • I号斩击:右上斩至左下
  • II号斩击:左下撩至右上(中文术语习惯将自下而上的斩击称为撩击)
  • III号斩击:右下撩至左上
  • IV号斩击:左上斩至右下
这四种斩击不仅是肩关节主导的形式,其也有肘/腕关节主导的形式。前者往往斩击范围大,从身体一侧完全斩击到另一侧,后者一般是围绕中线进行的小幅度斩击。此外,肩关节主导的斩击也有半程形式,即停留在长点位,但是基本的动作模式和全程版本一致。只不过停留在长点位或角锥位置后,就需要改为肘/腕关节主导的形式重新启动新的斩击。在启动新的斩击过程中,也可以随时调整回到肩关节主导的大范围模式。
梅耶方块示意图:由数字排列而成的就是四方向斩击,从外圈到内圈的方向,按照数字顺序依次进行斩击,完成四轮斩击后就是一次完整的梅耶方块练习

梅耶方块示意图:由数字排列而成的就是四方向斩击,从外圈到内圈的方向,按照数字顺序依次进行斩击,完成四轮斩击后就是一次完整的梅耶方块练习

此外,由于I-IV号斩击都属于对角线运动,因此上肢实际上的移动方向是斜向的,对应每个斩击时,肩关节需要进行相对应的旋转来对齐肘关节伸展的运动面和刀刃的运动方向,特别是正刃/反刃斩击中肘关节屈伸方向完全相反,因此关节平面的指向也完全不同。这个过程在肩关节主导和肘/腕关节主导的正握斩击中共同存在,但在后者的斩击过程中更为明显。因此关于肩关节和前臂旋转来调整肘关节屈伸运动平面的内容,表5会进行简述,而具体内容会在下一章论述肘/腕关节主导的斩击的过程中加以重点阐释。

2.3.4 反刃斩击动作说明

需要额外说明的是,对于长剑、侧剑等本身存在大量反刃技巧的武器,其生物力学的规律也是在基本一致的前提下存在部分差异。反刃斩击主要利用靠近自身一侧的剑刃发动斩击,一般和正刃斩击处于相反的路径,从某种角度而言,常规的四方向反刃斩击实际上就是对应正刃斩击轨迹动作的“倒放“,有不清楚的读者可以自己尝试:
  • I号反刃斩击:右上斩至左下,视作II号正刃斩击的反动作
  • II号反刃斩击:左下撩至右上,视作I号正刃斩击的反动作
  • III号反刃斩击:右下撩至左上,视作IV号正刃斩击的反动作
  • IV号反刃斩击:左上斩至右下,视作III号正刃斩击的反动作
实际上,如果使得对应正刃斩击进行减速,那么此时减速正刃斩击的肌肉就是参与对应反刃斩击的肌肉群,因此肩关节主导的反刃斩击中,除肩关节自身动作需要转换外,上肢的肘关节会统一从伸展变为屈曲趋势,腕关节会从尺偏变为桡偏趋势,即反刃斩击的主动肌肉正好是正刃斩击的拮抗(对抗)肌肉,反之亦然。
图中左侧身着黄黑色切口服剑士从牛式向下发起了一次反刃的I号斩击,其动作很像II号斩击上撩后的反动作

图中左侧身着黄黑色切口服剑士从牛式向下发起了一次反刃的I号斩击,其动作很像II号斩击上撩后的反动作

以下本文将以双手长剑斩击为主进行每个基础的正刃斩击的生物力学动作分析,单手刀剑斩击除没有对侧上肢的运动外,其余内容和双手刀剑一致,因此不再额外说明。对于剑等双刃武器可以进行的反刃斩击,由于技术动作差别较大,本文仅在介绍前臂主导斩击的时候对德国长剑的交击和曲击进行简介,而其他的反刃斩击由于和正刃斩击存在对应关系,只需要视作“倒放动作“以及主动肌变成拮抗肌即可,本文不再额外说明。
对于斩击的下肢运动,本文仅分析至髋关节相当于骨盆的运动趋势(即骨盆旋转状态),模拟原地两脚不动的情况,不再区分同侧迈步和对侧迈步,上一章对迈步已经给出了生物力学的分析结果,仅需要对应斩击在水平方向的变化即可查阅获得,因此不再额外说明。

I号斩击动作分析

所有涉及的运动环节和相应肌肉收缩模式见表6
武装剑I号斩击的正刃(向下)+反刃(向上)动作

武装剑I号斩击的正刃(向下)+反刃(向上)动作

I号斩击在水平方向对应躯干右侧旋转,在垂直方向对应肩的伸展(即从上到下),其上肢动作核心是同侧肩关节伸展和内收(即胸肌群主导),对侧肩关节伸展和外展(即背肌群主导),因此,I号斩击在力量上的优势模式实际是左侧的辅助手。即I号斩击是右侧“往前下方推”,左侧“往后下方拉”的动作。
I号斩击的剑术建议:在使用双手武器进行I号斩击时,发力的优势肌肉应当是辅助手所在的左侧背肌。如果是单手武器,那么I号斩击属于力量上较弱的斩击模式,因为缺乏对侧背肌的直接辅助,因此单手武器的I号斩击可更倾向于采用肘/腕关节的主导来增加灵活性,规避力量不足的问题。

II号斩击动作分析

所有涉及的运动环节和相应肌肉收缩模式见表7
武装剑II号斩击的正刃(向上)+反刃(向下)动作

武装剑II号斩击的正刃(向上)+反刃(向下)动作

II号斩击在水平方向对应躯干左侧旋转,在垂直方向对应肩的屈曲(即从下到上),其上肢动作核心是同侧肩关节屈曲和外展(即背肌群主导),对侧肩关节屈曲和内收(即胸肌群主导),因此,II号斩击在力量上的优势模式实际是右侧的持剑手。即II号斩击是右侧“往后上方拉”,左侧“往前上方推”的动作。
II号斩击的剑术建议:在使用双手武器进行II号斩击时,发力的优势肌肉应当是持剑手所在的右侧背肌发力。如果是单手武器,那么II号斩击属于力量上较强的斩击模式,因此单手武器的II号斩击可更倾向于打出以肩关节为主导轴的大范围全力斩击,充分利用力量的优势。

III号斩击动作分析

所有涉及的运动环节和相应肌肉收缩模式见表8
武装剑III号斩击的正刃(向上)+反刃(向下)动作

武装剑III号斩击的正刃(向上)+反刃(向下)动作

III号斩击在水平方向对应躯干右侧旋转,在垂直方向对应肩的屈曲(即从下到上),其上肢动作核心是同侧肩关节屈曲和内收(即胸肌群主导),对侧肩关节屈曲和外展(即背肌群主导),因此,III号斩击在力量上的优势模式实际是左侧的辅助手。即III号斩击是右侧“往前上方推“,左侧“往后上方拉”的动作。
III号斩击的剑术建议:在使用双手武器进行III号斩击时,发力的优势肌肉应当是辅助手所在的左侧背肌发力。如果是单手武器,那么III号斩击属于力量上较弱的斩击模式,因为缺乏对侧背肌的直接辅助,因此单手武器的III号斩击可更倾向于采用肘/腕关节的主导来增加灵活性,规避力量不足的问题。

IV号斩击动作分析

所有涉及的运动环节和相应肌肉收缩模式见表9
武装剑IV号斩击的正刃(向下)+反刃(向上)动作

武装剑IV号斩击的正刃(向下)+反刃(向上)动作

IV号斩击在水平方向对应躯干左侧旋转,在垂直方向对应肩的伸展(即从上到下),其上肢动作核心是同侧肩关节伸展和外展(即背肌群主导),对侧肩关节伸展和内收(即胸肌群主导),因此,IV号斩击在力量上的优势模式实际是右侧的持剑手。即IV号斩击是右侧“往后下方拉”,左侧“往前下方推”的动作。
IV号斩击的剑术建议:在使用双手武器进行IV号斩击时,发力的优势肌肉应当是持剑手所在的右侧背肌发力。如果是单手武器,那么IV号斩击属于力量上较强的斩击模式,因此单手武器的IV号斩击可更倾向于打出以肩关节为主导轴的大范围全力斩击,充分利用力量的优势。
结合上述分析可以发现,在肩关节为主导的正刃斩击动作中,全部保持了肘关节伸展和腕关节尺偏的原则,而对应在正刃斩击的减速过程时,也会同样统一出现肘关节的屈曲和腕关节的桡偏动作,参与这一过程的肌肉充当了正刃斩击的“刹车器“。同时,对于反刃斩击,在肩关节移动和对应路线的正刃斩击相反外,腕关节的桡偏和肘关节的屈曲就摇身一变成为了主动加速的运动。
实际上,当运动轴心主导变成肘关节和腕关节后,由于其作为小幅度轻力量的灵活斩击,经常在连贯变向和变速变向动作中不断调整斩击方向,因此对于控制肘关节和腕关节的前臂肌肉的收缩和控制能力就变得尤为重要,而其同样也在肩关节主导的斩击中发挥重要的减速和控制作用。
此处以肘/腕关节为例:正刃和反刃斩击在同一轨迹下,方向相反,肌肉配置相反,二者的主动肌互为拮抗肌

此处以肘/腕关节为例:正刃和反刃斩击在同一轨迹下,方向相反,肌肉配置相反,二者的主动肌互为拮抗肌

此外,还可以发现的另一个共同规律,是四方向斩击所对应的优势肌肉侧,并不取决于上下方向的运动,而是左右方向的运动,这一点在肩关节主导的斩击和前臂旋转主导的斩击中更为明显,因为其更需要借助来自胸椎旋转和肩胛骨运动的力量传递。因此,在实际的训练过程中,剑士只需要首先明确斩击的水平方向,即可明确该将注意力放在哪一侧的背肌或胸肌之上,配合与斩击方向一致的躯干旋转,就可以在尽可能轻松的前提下打出足够威力的斩击。
(未完待续)

结语

实际上,兵击运动和古代兵器武术中,每一种武器的使用、训练和战斗方式的背后,都有着独特的生物力学规律作为主导,去决定剑士该如何运动关节,调动肌肉,操控长剑并取得胜利。而在此之中,剑士执行剑术动作、在动作中灌注全身力量、以及在交剑后捕捉反馈并随时调整动作策略的能力则取决于其神经肌肉控制的水平。而这也正是人类自身使用武器,并在使用武器的过程中学会操控自己的身体,并最终实现“人剑合一”的魅力所在。
因此,在HEMA等涉及历史武术复原和对抗的学术活动中,以运动人体科学的角度进行动作分析,很可能有助于帮助解释部分因古籍缺失所导致的对剑术动作的误解或使用上的种种问题,给予研究者以窥探古代武术动作原理和剑术思路的现代科学工具。同时,对剑术动作进行完善的生物力学分析,也有助于剑士的训练和对抗水平的提高,以及尽最大可能减少因不理想的动作或生物力学环境所导致的种种运动损伤,为竞赛规则、安全对抗器械以及防护用具的设计和规范提供参考。
天气太热打海绵剑,没想到打出来一次十分理想的斩击哈哈哈哈,此处非常感谢虎贲骑士团红星队的全甲主力选手@剑胆琴心老师的指教

天气太热打海绵剑,没想到打出来一次十分理想的斩击哈哈哈哈,此处非常感谢虎贲骑士团红星队的全甲主力选手@剑胆琴心老师的指教

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