武术有其神奇如魔法的⼀⾯。那些精通武术的⾼⼿,仿佛拥有超能⼒,摆脱了物理学定律的束缚。1964年的国际空⼿道锦标赛上,李⼩⻰让“⼨拳”名声⼤噪,他的拳头在出拳时离对⼿仅2.54厘⽶(1英⼨)远,却击出了极强的威⼒。常理来说,⼨内发⼒,似乎⽆法形成极⼤冲击⼒。假如⼀个普通⼈要挥拳打⼈,他⾸先要将拳头往回收⼀段距离,才能再⽤⼒挥出拳来。以2.54厘⽶的超短距离出拳,就好⽐不弯腰的跳⾼,怎可能产⽣效果?
美国东南路易斯安那⼤学的物理学者瑞德·阿兰(Rhett Allain)琢磨了⼨拳的奥义,并撰写⽂章,细致⽽⽣动地科普了这套拳法物理。
⾸先来介绍⼀下两个重要的物理学概念:⼒和动量。假如两个物体以某种⽅式发⽣相互作⽤,譬如推着彼此,那么我们可以把这种相互作⽤建模为⼀种⼒。显然,你必须有⾄少两个物体,才能有相互作⽤。当物体A推物体B时,物体B在以相同强度的⼒反推物体A。
⽤物理学的图示来描述的话,就是下⾯这样:要记住,⼒是相互作⽤的⼀项性质,⽽不是物体的⼀项性质。对⼀个物体施加的⼒改变物体的动量,动量等于物体的质量乘以物体速度的积。静⽌物体的动量为零。假如有来⾃不⽌⼀个相互作⽤的不⽌⼀道⼒施加在⼀个物体之上,那么⼒的总和(或称为净⼒)改变物体的动量。
从物理学视⻆看,任何⼀种出拳都可能很复杂。
作为分析者,我们要尽可能简化问题,简化⽅式就是将⼨拳纳⼊到由⼀个出拳者和⼀个挨拳者构成的系统中来考虑。鉴于李⼩⻰⼨拳打⻜空⼿道冠军乔·刘易斯(Joe Lewis)的名场⾯,我们假设系统中的出拳者叫“李”,挨拳者叫“乔”。我们可以忽略李-乔系统内部相互作⽤产⽣的任何⼒,换⾔之,忽略⼨拳的⼒。剩下的是什么⼒?
只有两种外部的相互作⽤:第⼀种,他们与地球相互作⽤产⽣的、将他们向下拽拉的重⼒;第⼆种,地板与系统之间的相互作⽤,包括地板将系统往上推的⼒,以及因摩擦产⽣的侧向的⼒。
这是读者⼀直在等待的内容,所以我把它放在⽂章的最后。我早已估算出,李⼩⻰的拳头施加的打击⼒⼤约为694⽜顿。正如我之前说过的,令⼈印象深刻的不是这个⼒,⽽是短短⼀英⼨——也就是2.54厘⽶——的出拳距离。
让我们来将它和正常距离下的出拳做个⽐较。假定乔想要回敬⼀拳给李⼩⻰。我们可以很有把握地假设,并⾮⼨拳⾼⼿的乔也能打出694⽜顿的打击⼒,但他的拳头只能在500厘⽶左右⽽⾮2.54厘⽶的距离内逐渐加速。