駕馭利刃:兵擊運動中的生物力學(二)


3樓貓 發佈時間:2022-06-12 18:27:37 作者:Huiyao117 Language

說在前面

近幾年來兵擊運動逐漸受到越來越多的關注,而包括《騎馬與砍殺》和《駭利四斬》等在內的各種“較為嚴肅”的冷兵器格鬥類遊戲也為玩家們展現了充滿魅力的中世紀劍鬥文化和冷兵器的戰鬥魅力。然而,由於互聯網社區長期以來針對中國傳統武術、歐洲歷史武術HEMA、日本古流武術、日本劍道運動以及冷兵器技擊/兵擊運動存在各種各樣莫名其妙的爭議和偏見,而其中討論最不著邊際的,往往不是基於歷史事件和武器形制的問題,而是如何“正確”使用各類武器的方法,即武術技術本身。
戰鬥藝術的背後凝聚了無數的實踐經驗以及潛藏的生物力學機制,決定武器如何使用的根本因素永遠是手持刀劍的人

戰鬥藝術的背後凝聚了無數的實踐經驗以及潛藏的生物力學機制,決定武器如何使用的根本因素永遠是手持刀劍的人

實際上兵擊運動最早由HEMA這一歷史研究學術活動所興起,穿護具拿鋼劍對抗的本質意義並非競技,而是利用這一平臺對已經遺失或不完整的古代武術進行復原、回溯、驗證和測試,嚴格來講屬於科研工作中建模並測試的過程,只不過目前也發展出了自身的運動體系。
但是即便是在今天,兵擊運動所追求的依舊是基於對古代武術的科學系統復原和再現,因此本系列文章將以現代運動人體科學中常用的分析工具——生物力學,對兵擊運動和古代武術涉及的基本運動學規律進行分析和探討。從科普的角度為對冷兵器戰鬥感興趣的愛好者和玩家們提供參考和幫助,對流傳在互聯網上的各類對兵擊運動的偏差理解進行糾正和解釋。
生物力學絕不僅是讓劍術動作變得帥氣而已,其真正的價值在於如何以最高效且最安全地方式駕馭手中的利刃

生物力學絕不僅是讓劍術動作變得帥氣而已,其真正的價值在於如何以最高效且最安全地方式駕馭手中的利刃

筆者目前正在攻讀北京體育大學運動康復專業的博士學位,並已取得國家衛生健康委員會頒發的康復治療師資格證書,擁有專業運動員的傷後康復、運動防護以及針對普通人群的臨床運動康復的豐富治療經驗。本文的兵擊運動部分經由虎賁騎士團北京紅星隊主力選手兼長劍教練@曲強,以及四川兵擊聯合會暨四川省兵擊運動協會常務委員@陳其超的專業審校。

第二部分:斬擊的生物力學

2.1 斬擊技術原理

一般而言,絕大多數的刀劍類武器均存在通用的結構設計,以側面的刃部和頂端的尖部組成有效的殺傷區域。其中,操控刀劍以側刃部對目標進行打擊的方式即為斬擊(Cut),相較而言,操控刀劍以尖端對目標進行打擊的方式即為刺擊(Thrust)。對於斬擊而言,具體又分為在打擊之後刃部直接深入目標內部或停止運動的劈砍(Chop),以及刃部與目標出現沿刃部方向位移的拖割(Slash)。而斬擊與刺擊的形式也可以相互轉換,例如通過斬擊的方式將劍尖置於先手優勢位置後,再順勢發動刺擊(歐洲劍術常用的反刃斬-刺組合,或中國劍術的“啄擊”等)。而斬擊和刺擊的技術原理,就是操控武器以特定方式進行移動的技藝。
以長劍為例:典型刀劍類武器的基本特徵和構成

以長劍為例:典型刀劍類武器的基本特徵和構成

2.1.1 斬擊的武器運動形式

斬擊是以武器的側刃部進行攻擊的技術,而任何跨越側刃部移動平面的物體都可以被其斬擊。因此,斬擊的有效攻擊範圍是武器側刃部的移動平面。而人體肢體關節運動存在圍繞運動軸進行旋轉的基本特徵,因此通過上肢操控的武器也一般以旋轉運動為主。在此基礎上,斬擊的有效攻擊範圍,即為武器圍繞上肢各個關節進行旋轉的同時,以刃部作為半徑劃出的圓圈或圓弧區域。不同運動軸心會決定不同的刃部運動特徵,絕大多數的斬擊都是上肢多關節的複合複雜動作,運動軸心會持續變化,但是依舊存在主導地位的運動軸心,即肩關節主導的全範圍斬擊、肘關節主導的中小範圍斬擊、以及前臂和腕關節主導的,運動軸通過武器自身的近距離斬擊形式。此外,斬擊後的劈砍往往不涉及進一步的動作,而拖割動作可能還需要武器在運動軸心改變後繼續運動一段距離,但二者均需要一致的武器運動軌跡控制。
斬擊對應的上肢運動軸心

斬擊對應的上肢運動軸心

斬擊動作的運動軸心決定了斬擊的形式和攻擊範圍,而斬擊的打擊效果則取決於另兩個主要的因素。
首先,由於武器側刃部的移動平面構成斬擊區域,而刃部的殺傷原理,是通過將力量集中在極小面積下從而增加壓強切開目標,因此武器側刃部的移動平面必須與刃部自身的平面保持平行,才能使得武器移動的方向和刃部的指向一致,力量全部平行於刃部平面,從而獲得最佳的切割效果。如果運動平面和刃部指向存在偏差,那麼斬擊力量將會存在垂直於刃部平面的偏移量,會導致刃部在接觸後由於偏移量的影響出現翻轉,從而喪失切割的力量。因此,在斬擊技術中,確保武器運動平面和刃部平面保持一致的要求就出現了,即中文術語的“刃筋”,或是歐洲劍術中的“劍刃對齊”(Edge Alignment)概念。
斬擊方向控制與劍刃對齊/刃筋的關係

斬擊方向控制與劍刃對齊/刃筋的關係

2.1.2 斬擊的能量傳遞

影響斬擊打擊效果的第二個因素,是質量分佈所決定的動能傳遞大小,這是一個基於武器自身設計的固有因素,而非生物力學因素。斬擊中武器的運動軌跡依軸心的不同大致形成一個不斷變化的圓環或圓圈,而在角速度相同的情況下,遠離運動軸心的點位線速度越大,即斬擊時的劍刃運動速度越快,打擊效果越好。然而,在絕大多數情況下,劍身的質量分佈並不均勻,往往是越靠近劍尖,劍身質量越小,此外劍身的彈性情況也會影響動能的傳遞效率。因此,綜合劍身質量分佈(質量)和劍刃位置(速度),再考慮到武器本身材料的彈性性質,我們可以在劍刃上找到一個動能傳遞效率最高的區域,大多數位於劍身的前1/4-1/3左右。這個區域也就是中文/日本術語的“物打”區域,或是歐洲劍術中的“打擊中心區”(Center of Percussion, COP)概念。對於物打區域目前存在很多誤解和混淆,筆者推薦著名HEMA學術團體Scholagladiatoria的解釋視頻,由b站up主白藥君進行了轉載和翻譯,特此致謝。
擊打中心點/物打點確定的力學原理

擊打中心點/物打點確定的力學原理

由於歷史上同種類型(例如單手劍或雙手刀等待)的刀劍長度相對固定,因此在進行同一動作的斬擊過程中,劍身上下各個區域的移動速度也都有一致的分佈。因此,如果希望儘可能的增加斬擊的動能傳遞效率,就意味著需要儘量增加劍尖或前部等線速度較快區域的質量分佈,這就導致了刀劍整體重心向劍尖移動,遠離操控手的現象。
這種武器的設計即為優化斬擊能力,但同時也導致了刀劍中線遠離操控手和運動軸心,使其相對人體的上肢形成的槓桿阻力臂增加,更加費力,例如中國的環首刀、雁翎刀以及日本打刀等。相反,由於刺擊的有效攻擊範圍是劍尖指向的移動範圍,即和武器長軸一致的一條運動線,此時整個劍刃的動能都會通過劍尖傳遞至目標上,因而可以使用質量分佈更遠離劍尖的劍身,從而使得阻力臂減小,更容易操控劍身進行移動,從而有利於刺擊的方向控制,例如歐洲地區的迅捷劍、側劍、中國的漢劍和明清單手劍等。
武器自身的形制與力學特徵相關

武器自身的形制與力學特徵相關

此外,對於劈砍和拖割技術,其二者都是斬擊接觸目標之後的不同變化,因此對於在斬擊過程中的基礎參數,即對目標的能量傳遞上一致的。而在接觸目標的同時,劈砍會迅速停止運動,從而將動能以極短地時間傳遞至目標,從而帶來極大的衝擊威力;而拖割則會繼續保持一段時間的持續運動,讓劍刃在目標上進行滑動,雖然衝擊力量因時間延長而減少,但是可以有效增加殺傷範圍和傷口區域,且連續的劍刃運動不易被打斷,可以在拖割完成後繼續揮舞武器進行下一輪打擊。為此,適用於拖割的刀劍其刀刃的曲度相對更大,更易在接觸目標後保持刃部的連續運動,這也是中亞地區彎刀和歐洲軍刀等武器特徵的影響因素之一。
因此,綜上所述可以發現,斬擊的主要影響因素包括:武器運動的軸心及其所決定的運動軌跡和斬擊平面、武器運動的軌跡和劍刃平面是否一致、以及武器質量分佈的特徵及其所決定的槓桿阻力臂大小。前兩個因素主要對應的生物力學因素是上肢各關節在操控武器時的神經肌肉控制能力,即動作的精確性、協調性和穩定性;而最後一個因素則主要受到斬擊過程中力量傳遞的影響,即利用全身肌肉和上肢肌肉協同收縮向武器傳遞動能的技巧。
別被迅捷劍的外表欺騙了,這是一把相當沉重的單手武器,其可以發揮靈動刺擊和斬擊的原因是質量的分佈設計,而非總質量很小。因此,使用迅捷劍的劍士依舊需要極佳的上肢肌肉控制以及軀幹動力鏈的傳遞,才能發揮出武器真正的效能

別被迅捷劍的外表欺騙了,這是一把相當沉重的單手武器,其可以發揮靈動刺擊和斬擊的原因是質量的分佈設計,而非總質量很小。因此,使用迅捷劍的劍士依舊需要極佳的上肢肌肉控制以及軀幹動力鏈的傳遞,才能發揮出武器真正的效能

2.2 斬擊的生物力學特徵

首先,根據上文和第一部分的說明,絕大多數斬擊的動作都會跨越中線,因此在斬擊過程中,操控武器的上肢的運動軌跡或是其延長線也必然會跨越身體中線(小幅度斬擊的上肢自身不一定跨過中線,但是其運動的趨勢會跨過中線),即整個上肢需要完成以肩關節作為主導的螺旋對角線的運動模式,即涉及從左到右,從右到左,從上到下和從下到上四個方向運動的合成過程。
對角線交叉的四方向斬擊分別由水平方向的左右運動,和垂直方向的上下運動合成而來

對角線交叉的四方向斬擊分別由水平方向的左右運動,和垂直方向的上下運動合成而來

而由於我們握持刀劍的方式以正握/拳握法為主,即刀刃處於上肢的橈側,因此發動正刃(遠離自身的刃)斬擊時,一定對應上肢肘關節伸展和腕關節尺偏的動作,而反刃則對應肘關節屈曲和腕關節橈偏的動作,之後再和肩關節的動作進行整合。而以指握法為主的另一種斬擊則會另外進行討論。此外,對於單手刀劍而言,主要是控劍的上肢自身完成對角線運動,而雙手刀劍的主控劍手和單手刀劍基本一致,而副手則同樣需要完成和主手相反方向的對角線運動以輔助動作進行。下文以單手刀劍為主要例子,雙手刀劍的副手將會視情況進行補充說明。

2.2.1 斬擊動作的上肢運動模式

以主手側肩關節為軸心,整個上肢操控斬擊的動作都可以在垂直軸和水平軸上分解為兩組動作,肩關節的內收/外展(對應左右方向運動)和肩關節的屈曲/伸展(對應上下方向運動),而其他類型的斬擊,則是在肩關節運動的基礎上繼續整合肘關節、腕關節和前臂為軸心的運動。同時,在正握狀態下的正刃斬擊還對應肘關節伸展和腕關節尺偏,反刃斬擊則對應肘關節屈曲和腕關節橈偏。由於肘關節自身為單軸關節只能完成屈伸,所以在真正的螺旋對角線運動中,由於上肢運動軌跡在合成之後是斜向的,還需要通過肩關節和前臂進行內旋/外旋的調整,將肘關節伸展的運動面旋轉到與上肢移動方向平行,這樣就可以確保斬擊動作的一致性和刃筋的正確性。(以前臂旋轉為軸心的斬擊為例外,因為前臂軸心斬擊的握持劍方法出現變化)
另一個視角看對角線交叉斬擊運動:每一個斬擊路徑都是由上肢各個關節的協同運動合成而來

另一個視角看對角線交叉斬擊運動:每一個斬擊路徑都是由上肢各個關節的協同運動合成而來

在力量傳遞方面,基本上所有的斬擊力量都可以在基礎上看作上肢在水平和垂直兩個方向上移動力量的合成。而結合第一部分提及的軀幹動力鏈概念,可以發現來自軀幹的力量傳遞最終以胸椎的水平旋轉和肩胛骨前伸/後縮運動出現,其中胸椎的水平旋轉主要加速上肢的水平移動,而肩胛骨的複合運動可以同時影響上肢在水平和垂直方向的運動模式。因此,在斬擊動作的上肢對角線運動中,軀幹的力量傳遞在水平方向的部分佔據主導(即肩關節的內收/外展),而垂直方向則是次要部分(肩關節的屈曲/外展)。這就意味著斬擊動作中,其水平成分可以獲得軀幹旋轉的直接支持,而垂直成分的支持較少。
主要的三種形式斬擊的生物力學特徵:包括動作模式,動作模式決定的斬擊性質,以及軀幹旋轉/動力鏈條能量傳遞的角色

主要的三種形式斬擊的生物力學特徵:包括動作模式,動作模式決定的斬擊性質,以及軀幹旋轉/動力鏈條能量傳遞的角色

因此,斬擊動作一般存在如下的基本生物力學特徵:對於上肢而言,所有參與運動軸構成的關節的運動可以最終合成斬擊的方向,即肩關節的內收/外展和屈曲/伸展(也包括少量的肩關節內旋/外旋);肘關節的屈曲/伸展配合腕關節的尺偏/橈偏;以及前臂的旋前/旋後等;而對於軀幹運動鏈而言,斬擊的方向在水平面上和軀幹的旋轉方向趨於一致,而在矢狀面(即垂直上下運動)上受到旋轉方向的影響較少,進而,斬擊中軀幹和上肢在水平面上的旋轉力量也佔據了相對的主導地位。
值得注意的是,在所有斬擊動作中,肩關節、肘/腕關節和前臂其實都會參與運動,只不過不同的模式下佔主導角色(即主要運動軸)的關節不一樣,而主要關節運動軸與軀幹旋轉運動軸之間的關係(是否平行),則決定了力量傳遞效能的差異。
一個完整的斬擊必然需要肩胛骨、肩、肘、腕等諸多關節運動的共同參與,只不過部分斬擊過程中存在肩關節、肘關節、腕關節和前臂主導的情況,但主導不意味著全部,肩關節主導的斬擊在部分階段依舊需要肘/腕關節大角度的屈伸。例如圖中左側著紅黑色切口服的劍士,其正準備打出一記肩關節主導的怒擊,但在起始階段,肘關節也需要處於大角度屈曲位,且準備進行伸展動作

一個完整的斬擊必然需要肩胛骨、肩、肘、腕等諸多關節運動的共同參與,只不過部分斬擊過程中存在肩關節、肘關節、腕關節和前臂主導的情況,但主導不意味著全部,肩關節主導的斬擊在部分階段依舊需要肘/腕關節大角度的屈伸。例如圖中左側著紅黑色切口服的劍士,其正準備打出一記肩關節主導的怒擊,但在起始階段,肘關節也需要處於大角度屈曲位,且準備進行伸展動作

其中,肩關節為主導的斬擊主要涉及肩關節水平方向的內收/外展和垂直方向的屈曲/伸展動作的直接合成,加以部分旋轉動作幫助調整肘關節伸展運動面的方向。此時肩關節(水平)內收和外展的運動軸和軀幹旋轉運動軸接近平行,因此軀幹旋轉可以直接為肩關節的內收和外展運動提供力量支持。
肩關節主導斬擊的生物力學性質(該圖內容較多,後續章節會繼續深入解釋)

肩關節主導斬擊的生物力學性質(該圖內容較多,後續章節會繼續深入解釋)

而在肘/腕關節主導的斬擊中,特別是單手刀劍,其為追求攻擊範圍,一般會保持主手側的肩關節前屈,而肘關節本身只能以屈伸的方式進行斬擊而無法進行水平方向運動,因此還需要進行肩關節水平內收/外展、旋轉以及前臂旋轉的方式幫助調整斬擊方向,而此時肘關節運動軸和軀幹旋轉則不完全平行,因此後者主要影響同側上肢的前後位移,對於斬擊的水平方向運動提供的支持就相對較少。
肘/腕關節主導斬擊的生物力學性質(該圖內容較多,後續章節會繼續深入解釋)

肘/腕關節主導斬擊的生物力學性質(該圖內容較多,後續章節會繼續深入解釋)

而以前臂為軸心的情況則更為特殊,由於這種斬擊多采用指握法的形式握持刀劍,此時刀刃的指向與上肢長軸呈平行,即相對於正握法整個劍身旋轉了90度,由刃部向前變成了面部向前。因此其刀刃的斬擊方向和前臂的旋轉方向一致,不需要再進行肘關節的屈伸和腕關節的尺偏或橈偏動作。此時,不同的斬擊動一般會將前臂置於垂直位或水平位兩個模式:
在垂直位置時,肩關節和肘關節屈曲,將前臂調整到垂直位,而主要的斬擊力量是前臂旋轉和肩關節的內收/外展輔助。而前臂旋轉軸心與軀幹旋轉軸心幾乎完全平行,輔助的肩關節水平內收/外展的軸心也同樣和軀幹旋轉保持平行,這樣會更大程度上利用軀幹旋轉帶來的力量支持,典型的例子就是長劍劍術的“交擊“動作,又被戲稱為”直升機旋翼“。
前臂主導交擊的生物力學性質(該圖內容較多,後續章節會繼續深入解釋)

前臂主導交擊的生物力學性質(該圖內容較多,後續章節會繼續深入解釋)

而在水平位置時,軀幹旋轉的作用主要就是幫助調整此時的斬擊指向,即正面面對對手時劍刃的旋轉類似”雨刮器“,而當斜側面面對對手時,劍刃即可打出充分的垂直方向運動打擊。值得注意的是,由於斬擊平面垂直於前臂長軸,因此軀幹旋轉方向會和最終斬擊方向相反!即軀幹向左側旋轉,斬擊平面會指向右側,反之亦然。
而主要的斬擊力量是前臂旋轉和肩關節的水平內旋/外旋輔助,此時軀幹旋轉的影響就很小了。此外,由於曲擊的斬擊軸心是矢狀軸,其會導致雙側上肢出現同向運動,即雙側肩關節同時出現一定幅度的水平內收/外展,配合雙側肩胛骨同時前伸/後縮,因而此時雙側胸肌/背肌的共同收縮就成了主要的力量輔助來源。典型的例子是長劍劍術的”曲擊“動作。(在下文的對應章節會詳細解釋)
前臂主導曲擊的生物力學性質(該圖內容較多,後續章節會繼續深入解釋)

前臂主導曲擊的生物力學性質(該圖內容較多,後續章節會繼續深入解釋)

2.2.2 斬擊動作的下肢運動模式

值得注意的是,真正的完整斬擊必然不僅僅涉及上肢的動作模式和胸椎層面的軀幹旋轉,結合動力鏈分析也必然囊括骨盆-髖關節的運動以及下肢的輔助移動和支撐。而在第一部分已經明確,斬擊的主要力量還是以軀幹動力鏈的傳遞,即軀幹旋轉的力量作為上肢動作模式的根本支撐,因此下肢運動和軀幹旋轉的配合就成為了在移動和步伐中完成高效斬擊動作的關鍵。由於軀幹旋轉的方向不變,即骨盆旋轉的方向是根據斬擊方向確定而非下肢運動,因此這就導致了斬擊過程中存在兩種主要的下肢步伐形式,即同側邁步模式(骨盆旋轉方向和下肢移動趨勢一致)和對側邁步模式(骨盆旋轉方向和下肢移動趨勢相反)
如果我們雙腳平行自然站立,那麼骨盆從右向左旋轉的時候,右側髖關節會出現伸展趨勢,左側髖關節會出現屈曲趨勢(遠固定動作模式)的現象,如果此時進行斬擊,那麼軀幹旋轉下就會出現同側髖伸展,對側髖屈曲的現象。而在同側邁步中,以德國長劍的全斬(Oberhau)為例,右手作為主手,在屋頂架勢操控長劍從右上側斬至左下側,斬擊方向從右向左,軀幹/骨盆旋轉從右向左,此時右腿向前邁步(或左腿向後邁步)。此時同側髖關節小幅度屈曲,對側髖關節小幅度伸展,這裡似乎與前文提及的髖關節運動不同,原因是我們正常邁步時,骨盆並不會出現大幅度旋轉,同側屈曲對側伸展幅度更大,而由於在斬擊中因軀幹旋轉需要,主動加入了主動的骨盆旋轉,就會導致同側屈曲幅度減少(同側伸展趨勢)和對側伸展幅度減少(對側屈曲趨勢)的現象(其實是骨盆跟隨下肢移動方向旋轉)。此時,由於髖關節運動角度減少,髖周圍參與收縮的肌肉長度變小,因此其收縮力量減少,但收縮速度和關節靈活性會增加,更有利於輕鬆完成較小幅度的骨盆旋轉。
同側邁步的生物力學機制

同側邁步的生物力學機制

而在對側邁步中,同樣以全斬為例,斬擊方向從右向左,軀幹/骨盆旋轉從右向左,此時如果左腿向前邁步(或右腿向後邁步),那麼斬擊同側的髖關節會出現更大角度的伸展,對側的髖關節會出現更大角度的屈曲(即骨盆旋轉和下肢移動方向相反,需要更大的髖關節活動)。這就導致髖周圍參與收縮的肌肉被預先拉長,增加下一次收縮力量,而增加的張力也更有助於維持關節穩定,但收縮速度會顯著減緩。對側邁步更有利於完成較大幅度的骨盆旋轉,以實現較高水平的力量傳遞過程。因此,對側邁步在對力量打擊要求更高的全甲對抗中更為常見,而同側邁步更多見於只需要小幅度骨盆旋轉的無甲對抗環境之中。
對側邁步的生物力學機制

對側邁步的生物力學機制

此外,由於同側邁步和對側邁步存在下肢支撐的差異,因此其主導的下肢肌肉發力也存在區別。主要情況下的斬擊都是前進方向上的斬擊,即同側邁步對應同側下肢向前,對側邁步對應對側下肢向前,由於骨盆旋轉和髖關節運動本身的規律是一定的,因此在同側邁步向前時,主要依靠對側下肢提供支撐,此時對側髖關節處於屈曲趨勢,主要的力量肌群來自對側的髂腰肌;相反,在對側邁步向前時,主要依靠同側下肢提供支撐,此時同側髖關節處於伸展趨勢,主要的力量肌群來自同側的臀大肌。
退步斬擊的話雙側則對應相反。因此從肌肉功能的角度來看,相對強大的臀大肌佔據主導的對側邁步,也比相對較弱的髂腰肌佔據主導的同側邁步要具有力學結構上的優勢。而現代缺乏針對性訓練的人群普遍存在骨盆前傾等功能性障礙,存在臀大肌激活不足,髂腰肌過度激活和緊張的狀態,這也是下肢邁步動作影響斬擊的重要影響因素。因此,加強臀大肌和髂腰肌的功能訓練,是劍士打出優秀斬擊的有力保障。

2.2.3 斬擊動作的肌肉控制

最後,人體關節周圍對稱的肌肉配布存在普遍的生物力學規律,一般而言對於上肢特別是涉及肩關節的運動,主要存在胸肌肌群和背肌肌群的對稱配布,其在部分運動中,互為主動肌和拮抗肌的關係。而以斜方肌、背闊肌、菱形肌、肩胛提肌,三角肌後束和肱三頭肌為主的背肌部分,在正常狀態下應當比胸大肌,胸小肌,三角肌前束和肱二頭肌為主的胸肌部分,有著力量和神經控制水平的優勢,優秀的背肌控制不僅僅可以改善圓肩駝背等體態問題,也可以更好地在各類運動中幫助肩關節和肩胛骨維持穩定。
正握斬擊對應的左側優勢情況

正握斬擊對應的左側優勢情況

而對於下肢而言,同樣配布在背側的臀大肌、梨狀肌、臀中/小肌和膕繩肌的大腿/髖關節後側肌群,也應當比在前側的髂腰肌和股四頭肌存在力量和收縮平衡的優勢,充分激活的臀肌不僅僅可以改善骨盆前傾等體態問題,更重要地是在運動中積極維持骨盆的旋轉能力,最大程度減少腰椎旋轉代償的需求,減少腰部所承受的負荷刺激,是預防各類腰痛問題的首要干預目標之一。因此,在斬擊和刺擊等動作分析中,我們一般將上肢由背肌主導的模式,和下肢由臀肌主導的模式稱為優勢模式,一般涉及雙手武器兩側協同運動時的主導側的判斷(動作的主導手可能是優勢手,但是力量的主導手有時候可能是輔助手),在下文具體的動作分析中也會加以指出。
正握斬擊對應的右側優勢模式

正握斬擊對應的右側優勢模式

下文將針對最常見的每一種斬擊動作開展全面的運動生物力學動作分析,包含全身各個主要關節和運動環節的具體運動方式,參與收縮的主動肌群,參與輔助的拮抗肌和穩定肌群,以及分析此類斬擊最主要的力量來源和控制技巧。單手刀劍以杜薩克為示例,雙手刀劍以德國長劍為實例,在後文涉及刺擊動作的部分,單手刀劍即迅捷劍/側劍為示例。

2.2.4 補充知識點

補充知識點1:肩關節的內收和外展問題
在斬擊過程中肩關節的內收和外展運動會隨著肩關節屈曲和伸展動作不斷變化,即內收和外展運動的平面會從額狀面逐步變成水平面,再回到額狀面。而在大多數的斬擊情況下,肩關節的內收和外展是在接近水平位的平面進行的,因此實際上佔比更多的是肩關節水平內收和水平外展。但為避免歧義,下文依舊以肩關節內收和外展指代整個過程,但會在涉及到肌肉收縮的動作分析上標出水平外展和水平內收,以防止出現歧義。
補充知識點2:肩關節和肩胛骨
肩關節還有一個名稱為盂肱關節,即肱骨頭與肩胛骨盂唇組成的球窩關節。如果固定肩胛骨不動,可以發現這個關節的活動度其實不大,由於上方存在肩峰結構以及背側的肩胛骨會限制肱骨的旋轉。因此,真正賦予肩關節活動優勢的是肩胛骨的輔助運動,肩胛骨通過肩胛胸壁關節和胸壁產生滑動關係,通過肩鎖關節與鎖骨連接,鎖骨通過胸鎖關節與胸骨連接,而這一套系統使得肩胛骨可以實現前伸,後縮,上抬,下降,上回旋和下回旋的複雜動作,其就可以大幅度擴展肩關節的活動範圍。
例如當我們側平舉後繼續向上舉起肩部直到頭頂時,可以發現在肩部上抬的同時,肩胛骨也會隨著一同上抬和上回旋,術語稱肩肱節律。而這就彌補了肩峰結構阻擋的問題,而如果肩胛骨無法順利完成這個動作,那麼肩峰可能與肱骨出現撞擊從而導致疼痛和炎症的肩峰下撞擊綜合症,常見於羽毛球和排球等需要將上肢舉過頭頂的運動,實際上兵擊運動也不例外,因此肩胛骨的運動和激活在訓練中是需要關注的。
補充知識點3:肩袖肌群
由岡上肌、岡下肌、小圓肌和肩胛下肌組成的肩袖肌群在幾乎所有的劍術運動中都十分重要,因為它們負責在肩關節進行各類運動時幫助維持肩關節的穩定。和髖關節較深的關節窩配較小關節頭的穩定結構不同,肩關節的關節窩淺而關節頭大,相較於髖關節的活動度更好但穩定度更低,因此需要周圍大量的韌帶和肌肉結構幫助穩定。其中岡上肌是肩外展的啟動機,岡下肌和小圓肌參與肩關節的伸展、內收和外旋動作,而肩胛下肌可以使得肩關節內收和選內,從各個運動軸對肩關節形成保護。可以說,肩袖肌群本身的神經肌肉控制水平和力量狀態在肩關節主導的運動中非常重要,兵擊運動中很常見因肩袖肌群功能障礙導致的肩袖撕裂或關節唇損傷等情況,因此這個方面需要引起重視。
此外,肩袖肌群還主導了肩關節的內旋和外旋動作,其在上文中提及的,在肩關節主導和肘/腕關節主導的斬擊中擔負起了幫助旋轉上肢以調整肘關節屈伸運動平面的重任。特別是在肘腕關節主導的斬擊中,肩關節的旋轉幅度和重要性更大,其需要率先調整和肘關節運動平面後才能打出刃筋和方向正確的斬擊。因此,肩袖肌群的功能同樣是優秀的劍士所必須重點關注和訓練的內容。
補充知識點4:多關節肌的神經控制
在後文的表中可以看到,很多肌肉同時參與了不同關節的運動,甚至參與的關節運動之間可能還有衝突。這是因為肌肉的收縮方向、力度和速度是受到運動神經元的控制的,而對於跨過多個關節的肌肉,其在不同關節處收縮帶來的影響也不一樣,因此神經肌肉控制系統是一套非常先進的自我檢視和協調運轉體系,絕非簡單的動作訓練即可干預。

2.3 肩關節主導的斬擊

無論是單手還是雙手刀劍,其要實現最大範圍的斬擊往往需要上肢各關節的充分伸展,即主手一側肩胛骨的前伸以及肩關節的屈伸,而肘關節和腕關節則在正刃斬擊中始終保持伸展和尺偏趨勢。而在上肢最大伸展時武器劍尖部分與中線的交點即為長點(Longpoint),以長點位作為持劍架勢不僅僅流行於歐洲的雙手長劍和單手刀劍,在中國對於單手劍的使用也同樣強調長點的使用。
長點位既是武器斬擊所能覆蓋的最遠距離,也是武器的刺擊所能抵達的最遠距離,因此在長點位及其附近展開的斬擊和刺擊都需要上肢各關節的充分位移,因而此時斬擊的運動軸心也多為肩關節所主導。
畫面左側著黃黑切口服的劍士正以屋頂式準備,向對手打出一記由肩關節主導的全斬斬擊

畫面左側著黃黑切口服的劍士正以屋頂式準備,向對手打出一記由肩關節主導的全斬斬擊

2.3.1 肩關節主導斬擊的動作模式

肩關節主導的單手和雙手斬擊往往都是遠距離甚至是抵達長點的大範圍斬擊,需要整個上肢完全伸展,因此末端關節的移動速度也是最快的,相對具備最大的動能儲備,能夠帶來威力十足的打擊效果,其動作起點也處於肢體靠近身體的區域,可以直接發動斬擊。相對的,由於末端關節移動速度更快,且此時刀劍重心因上肢完全伸展從而遠離肩關節軸心,因此動作的阻力臂相對較大,斬擊動作的加速和減速過程需要更大的肌肉力量作為支持。
這就意味著肩關節主導的斬擊更傾向於連貫變向運動,在動作加速時不斷調整方向以揮舞出大範圍的連續斬擊,而在進行變速變向運動時,則首先需要激活斬擊動作的拮抗肌群,通過離心收縮進行減速,而肩胛骨和肩周圍較強的肌肉也足以承擔減速的挑戰。因而,以肩關節位主導的斬擊更加依賴胸椎旋轉和肩胛骨前伸/後縮的動力鏈傳遞和控制水平,在其輔助之下完成斬擊的加減速以及變向過程。

2.3.2 肩關節主導斬擊的力量傳遞

在肩關節主導的斬擊中,加速過程需要積極的胸椎旋轉和肩胛骨運動動力,但由於上肢活動範圍足夠,因此胸椎和肩胛骨還是以肌肉收縮傳遞彈性勢能的方式來加速上肢運動,其本身並不需要過大幅度的旋轉和移動,反而對其神經肌肉控制水平提出了較高要求。同時,主導肩關節水平內收和外展兩個方向的胸肌肌群和背部肌群則分別扮演了兩種斬擊動作的上肢主動肌肉,負責在收縮的同時也將來自軀幹旋轉的力量傳遞至上肢的移動之中。
而對於雙手武器而言,同側和對側相互對稱配置的肌肉則會協同收縮,例如同側胸肌收縮進行肩關節內收,而對側背肌收縮進行肩關節外展,兩側協同發力會進一步增強軀幹旋轉對上肢交叉運動的力量傳遞,相較於單手武器有著更輕鬆和更高效的力量控制。
肩關節主導斬擊可以直接分解出水平方向的運動,即肩水平內收/外展,其與斬擊運動一致的軀幹旋轉軸平行,可以接收來自軀幹旋轉——肩胛骨前伸/後縮提供的力量支持

肩關節主導斬擊可以直接分解出水平方向的運動,即肩水平內收/外展,其與斬擊運動一致的軀幹旋轉軸平行,可以接收來自軀幹旋轉——肩胛骨前伸/後縮提供的力量支持

2.3.3 肩關節主導的正刃斬擊動作

以肩關節為主導的斬擊廣泛存在於各類古代兵器武術體系中,本文章暫以德國劍術體系的“梅耶方塊”概念以構建簡化和通用化的斬擊路線,並且以右手統一持劍作為主手側/同側,以左手為輔助手(雙手劍)或固定叉腰手(單手刀劍)作為對側。其中,肩關節的斬擊存在四個相互交叉的基本方向,分別對應4種基本斬擊(下文為敘述方便,也會用1-4號斬擊作為指代),即:
  • I號斬擊:右上斬至左下
  • II號斬擊:左下撩至右上(中文術語習慣將自下而上的斬擊稱為撩擊)
  • III號斬擊:右下撩至左上
  • IV號斬擊:左上斬至右下
這四種斬擊不僅是肩關節主導的形式,其也有肘/腕關節主導的形式。前者往往斬擊範圍大,從身體一側完全斬擊到另一側,後者一般是圍繞中線進行的小幅度斬擊。此外,肩關節主導的斬擊也有半程形式,即停留在長點位,但是基本的動作模式和全程版本一致。只不過停留在長點位或角錐位置後,就需要改為肘/腕關節主導的形式重新啟動新的斬擊。在啟動新的斬擊過程中,也可以隨時調整回到肩關節主導的大範圍模式。
梅耶方塊示意圖:由數字排列而成的就是四方向斬擊,從外圈到內圈的方向,按照數字順序依次進行斬擊,完成四輪斬擊後就是一次完整的梅耶方塊練習

梅耶方塊示意圖:由數字排列而成的就是四方向斬擊,從外圈到內圈的方向,按照數字順序依次進行斬擊,完成四輪斬擊後就是一次完整的梅耶方塊練習

此外,由於I-IV號斬擊都屬於對角線運動,因此上肢實際上的移動方向是斜向的,對應每個斬擊時,肩關節需要進行相對應的旋轉來對齊肘關節伸展的運動面和刀刃的運動方向,特別是正刃/反刃斬擊中肘關節屈伸方向完全相反,因此關節平面的指向也完全不同。這個過程在肩關節主導和肘/腕關節主導的正握斬擊中共同存在,但在後者的斬擊過程中更為明顯。因此關於肩關節和前臂旋轉來調整肘關節屈伸運動平面的內容,表5會進行簡述,而具體內容會在下一章論述肘/腕關節主導的斬擊的過程中加以重點闡釋。

2.3.4 反刃斬擊動作說明

需要額外說明的是,對於長劍、側劍等本身存在大量反刃技巧的武器,其生物力學的規律也是在基本一致的前提下存在部分差異。反刃斬擊主要利用靠近自身一側的劍刃發動斬擊,一般和正刃斬擊處於相反的路徑,從某種角度而言,常規的四方向反刃斬擊實際上就是對應正刃斬擊軌跡動作的“倒放“,有不清楚的讀者可以自己嘗試:
  • I號反刃斬擊:右上斬至左下,視作II號正刃斬擊的反動作
  • II號反刃斬擊:左下撩至右上,視作I號正刃斬擊的反動作
  • III號反刃斬擊:右下撩至左上,視作IV號正刃斬擊的反動作
  • IV號反刃斬擊:左上斬至右下,視作III號正刃斬擊的反動作
實際上,如果使得對應正刃斬擊進行減速,那麼此時減速正刃斬擊的肌肉就是參與對應反刃斬擊的肌肉群,因此肩關節主導的反刃斬擊中,除肩關節自身動作需要轉換外,上肢的肘關節會統一從伸展變為屈曲趨勢,腕關節會從尺偏變為橈偏趨勢,即反刃斬擊的主動肌肉正好是正刃斬擊的拮抗(對抗)肌肉,反之亦然。
圖中左側身著黃黑色切口服劍士從牛式向下發起了一次反刃的I號斬擊,其動作很像II號斬擊上撩後的反動作

圖中左側身著黃黑色切口服劍士從牛式向下發起了一次反刃的I號斬擊,其動作很像II號斬擊上撩後的反動作

以下本文將以雙手長劍斬擊為主進行每個基礎的正刃斬擊的生物力學動作分析,單手刀劍斬擊除沒有對側上肢的運動外,其餘內容和雙手刀劍一致,因此不再額外說明。對於劍等雙刃武器可以進行的反刃斬擊,由於技術動作差別較大,本文僅在介紹前臂主導斬擊的時候對德國長劍的交擊和曲擊進行簡介,而其他的反刃斬擊由於和正刃斬擊存在對應關係,只需要視作“倒放動作“以及主動肌變成拮抗肌即可,本文不再額外說明。
對於斬擊的下肢運動,本文僅分析至髖關節相當於骨盆的運動趨勢(即骨盆旋轉狀態),模擬原地兩腳不動的情況,不再區分同側邁步和對側邁步,上一章對邁步已經給出了生物力學的分析結果,僅需要對應斬擊在水平方向的變化即可查閱獲得,因此不再額外說明。

I號斬擊動作分析

所有涉及的運動環節和相應肌肉收縮模式見表6
武裝劍I號斬擊的正刃(向下)+反刃(向上)動作

武裝劍I號斬擊的正刃(向下)+反刃(向上)動作

I號斬擊在水平方向對應軀幹右側旋轉,在垂直方向對應肩的伸展(即從上到下),其上肢動作核心是同側肩關節伸展和內收(即胸肌群主導),對側肩關節伸展和外展(即背肌群主導),因此,I號斬擊在力量上的優勢模式實際是左側的輔助手。即I號斬擊是右側“往前下方推”,左側“往後下方拉”的動作。
I號斬擊的劍術建議:在使用雙手武器進行I號斬擊時,發力的優勢肌肉應當是輔助手所在的左側背肌。如果是單手武器,那麼I號斬擊屬於力量上較弱的斬擊模式,因為缺乏對側背肌的直接輔助,因此單手武器的I號斬擊可更傾向於採用肘/腕關節的主導來增加靈活性,規避力量不足的問題。

II號斬擊動作分析

所有涉及的運動環節和相應肌肉收縮模式見表7
武裝劍II號斬擊的正刃(向上)+反刃(向下)動作

武裝劍II號斬擊的正刃(向上)+反刃(向下)動作

II號斬擊在水平方向對應軀幹左側旋轉,在垂直方向對應肩的屈曲(即從下到上),其上肢動作核心是同側肩關節屈曲和外展(即背肌群主導),對側肩關節屈曲和內收(即胸肌群主導),因此,II號斬擊在力量上的優勢模式實際是右側的持劍手。即II號斬擊是右側“往後上方拉”,左側“往前上方推”的動作。
II號斬擊的劍術建議:在使用雙手武器進行II號斬擊時,發力的優勢肌肉應當是持劍手所在的右側背肌發力。如果是單手武器,那麼II號斬擊屬於力量上較強的斬擊模式,因此單手武器的II號斬擊可更傾向於打出以肩關節為主導軸的大範圍全力斬擊,充分利用力量的優勢。

III號斬擊動作分析

所有涉及的運動環節和相應肌肉收縮模式見表8
武裝劍III號斬擊的正刃(向上)+反刃(向下)動作

武裝劍III號斬擊的正刃(向上)+反刃(向下)動作

III號斬擊在水平方向對應軀幹右側旋轉,在垂直方向對應肩的屈曲(即從下到上),其上肢動作核心是同側肩關節屈曲和內收(即胸肌群主導),對側肩關節屈曲和外展(即背肌群主導),因此,III號斬擊在力量上的優勢模式實際是左側的輔助手。即III號斬擊是右側“往前上方推“,左側“往後上方拉”的動作。
III號斬擊的劍術建議:在使用雙手武器進行III號斬擊時,發力的優勢肌肉應當是輔助手所在的左側背肌發力。如果是單手武器,那麼III號斬擊屬於力量上較弱的斬擊模式,因為缺乏對側背肌的直接輔助,因此單手武器的III號斬擊可更傾向於採用肘/腕關節的主導來增加靈活性,規避力量不足的問題。

IV號斬擊動作分析

所有涉及的運動環節和相應肌肉收縮模式見表9
武裝劍IV號斬擊的正刃(向下)+反刃(向上)動作

武裝劍IV號斬擊的正刃(向下)+反刃(向上)動作

IV號斬擊在水平方向對應軀幹左側旋轉,在垂直方向對應肩的伸展(即從上到下),其上肢動作核心是同側肩關節伸展和外展(即背肌群主導),對側肩關節伸展和內收(即胸肌群主導),因此,IV號斬擊在力量上的優勢模式實際是右側的持劍手。即IV號斬擊是右側“往後下方拉”,左側“往前下方推”的動作。
IV號斬擊的劍術建議:在使用雙手武器進行IV號斬擊時,發力的優勢肌肉應當是持劍手所在的右側背肌發力。如果是單手武器,那麼IV號斬擊屬於力量上較強的斬擊模式,因此單手武器的IV號斬擊可更傾向於打出以肩關節為主導軸的大範圍全力斬擊,充分利用力量的優勢。
結合上述分析可以發現,在肩關節為主導的正刃斬擊動作中,全部保持了肘關節伸展和腕關節尺偏的原則,而對應在正刃斬擊的減速過程時,也會同樣統一出現肘關節的屈曲和腕關節的橈偏動作,參與這一過程的肌肉充當了正刃斬擊的“剎車器“。同時,對於反刃斬擊,在肩關節移動和對應路線的正刃斬擊相反外,腕關節的橈偏和肘關節的屈曲就搖身一變成為了主動加速的運動。
實際上,當運動軸心主導變成肘關節和腕關節後,由於其作為小幅度輕力量的靈活斬擊,經常在連貫變向和變速變向動作中不斷調整斬擊方向,因此對於控制肘關節和腕關節的前臂肌肉的收縮和控制能力就變得尤為重要,而其同樣也在肩關節主導的斬擊中發揮重要的減速和控制作用。
此處以肘/腕關節為例:正刃和反刃斬擊在同一軌跡下,方向相反,肌肉配置相反,二者的主動肌互為拮抗肌

此處以肘/腕關節為例:正刃和反刃斬擊在同一軌跡下,方向相反,肌肉配置相反,二者的主動肌互為拮抗肌

此外,還可以發現的另一個共同規律,是四方向斬擊所對應的優勢肌肉側,並不取決於上下方向的運動,而是左右方向的運動,這一點在肩關節主導的斬擊和前臂旋轉主導的斬擊中更為明顯,因為其更需要藉助來自胸椎旋轉和肩胛骨運動的力量傳遞。因此,在實際的訓練過程中,劍士只需要首先明確斬擊的水平方向,即可明確該將注意力放在哪一側的背肌或胸肌之上,配合與斬擊方向一致的軀幹旋轉,就可以在儘可能輕鬆的前提下打出足夠威力的斬擊。
(未完待續)

結語

實際上,兵擊運動和古代兵器武術中,每一種武器的使用、訓練和戰鬥方式的背後,都有著獨特的生物力學規律作為主導,去決定劍士該如何運動關節,調動肌肉,操控長劍並取得勝利。而在此之中,劍士執行劍術動作、在動作中灌注全身力量、以及在交劍後捕捉反饋並隨時調整動作策略的能力則取決於其神經肌肉控制的水平。而這也正是人類自身使用武器,並在使用武器的過程中學會操控自己的身體,並最終實現“人劍合一”的魅力所在。
因此,在HEMA等涉及歷史武術復原和對抗的學術活動中,以運動人體科學的角度進行動作分析,很可能有助於幫助解釋部分因古籍缺失所導致的對劍術動作的誤解或使用上的種種問題,給予研究者以窺探古代武術動作原理和劍術思路的現代科學工具。同時,對劍術動作進行完善的生物力學分析,也有助於劍士的訓練和對抗水平的提高,以及盡最大可能減少因不理想的動作或生物力學環境所導致的種種運動損傷,為競賽規則、安全對抗器械以及防護用具的設計和規範提供參考。
天氣太熱打海綿劍,沒想到打出來一次十分理想的斬擊哈哈哈哈,此處非常感謝虎賁騎士團紅星隊的全甲主力選手@劍膽琴心老師的指教

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