戴景烈

太極拳內(nèi)功的形成和本質(zhì)用壓強(qiáng)（包括大氣壓強(qiáng)）、流速、動能、動量和激波五個(gè)物理原理結(jié)合循環(huán)系統(tǒng)的生理原理，不僅能解釋清楚，而且還能把所有與太極拳（包括其他內(nèi)家拳、禪功、氣功）有關(guān)的任何問題都解釋清楚。簡單地說，太極拳內(nèi)功的形成是古人對壓縮動力學(xué)、激波原理和人體循環(huán)系統(tǒng)的認(rèn)知和開發(fā)運(yùn)用，本質(zhì)是腹部放松擴(kuò)張和收縮擠壓與肺呼吸肌的舒張和收縮同步疊加產(chǎn)生的強(qiáng)大的張力和壓力，通過正確的呼吸方法由肺循環(huán)管道傳導(dǎo)作用于心臟血液，血液在意念引導(dǎo)下定向集中快速流動而產(chǎn)生的變量動能;太極拳的內(nèi)勁則是動能以動量形式傳遞外放的作用力，這一作用力在液體激波作用下發(fā)生應(yīng)力和溫度的數(shù)倍突變躍升。更簡單地說，太極拳的內(nèi)功鍛煉是對循環(huán)系統(tǒng)工作原理的仿生應(yīng)用或深度開發(fā)。

為了說明太極拳內(nèi)功形成的物理和生理原理及其本質(zhì)，可以先忽略循環(huán)系統(tǒng)本身的力，并了解五個(gè)物理原理和人體循環(huán)系統(tǒng)的生理原理。

（1）壓強(qiáng)的原理。當(dāng)儲水的皮球受力的擠壓時(shí)，壓力就會通過皮球表面作用于里面的水，并以壓強(qiáng)的形式傳導(dǎo)。壓強(qiáng)的值為P=F/s，其中P為壓強(qiáng)、F為壓力、S為物體表面積，也就是說當(dāng)物體表面積基本不變的情況下，壓力越大壓強(qiáng)越大。

（2）大氣壓強(qiáng)原理。大氣會從多個(gè)方向?qū)μ幱谄渲械奈矬w產(chǎn)生壓強(qiáng)，稱大氣壓。計(jì)算公式為P=pgh，其中p是大氣密度，g是重力常量，h為高度，地面上標(biāo)準(zhǔn)大氣壓約等于760毫米的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)約等于L 013*10⌒5帕斯卡，通常也叫標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，人體內(nèi)外同時(shí)受到氣壓的作用且恰好都相等。大氣壓強(qiáng)可不小，它相當(dāng)于10米高的水柱對底部產(chǎn)生的壓強(qiáng)。密閉容器中，如果里面的壓強(qiáng)小于大氣壓強(qiáng)，由于存在壓力差，而具有吸力，這就是真空原理。1654年，抽氣機(jī)發(fā)明者奧托·格里克的馬德堡半球?qū)嶒?yàn)，用16匹馬（每邊各8匹）分別反向拉兩個(gè)直徑30厘米銅質(zhì)空心抽出球內(nèi)空氣的緊扣半球，費(fèi)了很大的勁才拉開。真空原理在我國古代也常用，如中醫(yī)的拔罐。

（3）流速原理。按流體力學(xué)原理，流體在單位時(shí)間內(nèi)流過的距離稱流速。斷面平均流速（V）的大小等于通過該斷面的流量（Q）除以斷面面積（A），即V=Q/A（米/秒）。也就是說流速與流量成正比，與斷面面積成反比。

（4）動能原理。物體由于運(yùn)動而具有能量，這就是物體的動能（Ep），動能的數(shù)值等于物體的質(zhì)量（m）與速度（v）平方乘積的二分之一，即Ep=mv2/2，它的國際單位是焦耳（焦）。

動能是標(biāo)量，即只有大小而不存在方向。同時(shí)動能是狀態(tài)能，不能有負(fù)值。質(zhì)量相同的物體運(yùn)動速度越大，它的動能越大，而且以二分之一速度平方數(shù)遞增。動能具有瞬時(shí)性，是指力在一個(gè)過程中對物體所做的功等于在這個(gè)過程中動能的變化。也就是說，合外力對物體做的總功（△w）等于動能的變化（△Ep）等于末動能（Ep）減去初動能（Epo），用公式表示即Wl+W2+W3……=W總，△W：△Ep=Ep-Epo。動能定理適用于物體的直線運(yùn)動，也適用于曲線運(yùn)動;適用于恒力做功，也適用于變力做功。力可以分段作用，也可以同時(shí)作用，只要求出多段的正負(fù)代數(shù)和即可。

（5）動量原理

①動量和沖量

動量：運(yùn)動物體的質(zhì)量和速度的乘積叫做動量。即p=mv。m為質(zhì)量，單位kg：v為速度，單位m/s。動量是矢量，方向與v的方向相同。

沖量：力和力的作用時(shí)間的乘積叫作用力的沖量。即I=Ft。F為力（N），t為時(shí)間（s），沖量也是矢量，它的方向由力的方向決定。

②動量定理：物體所受合外力的沖量等于它的動量的變化。表達(dá)式為Ft=P/-P或Ft=mv-mv。

動量定理研究的對象可以是單個(gè)物體，也可以是物體系統(tǒng)。對物體系統(tǒng)，只需分析系統(tǒng)受的外力，不必考慮系統(tǒng)內(nèi)力，系統(tǒng)內(nèi)力的作用不改變整個(gè)系統(tǒng)的總動量。

動量定理不僅適用于恒定的力，也適用于隨時(shí)間變化的力。對于變力，動量定理中的力F應(yīng)理解為變力在作用時(shí)間內(nèi)的平均值。

③動量守恒定律：一個(gè)系統(tǒng)不受外力或者所受外力之和為零，這個(gè)系統(tǒng)的總動量保持不變。物體2把多少機(jī)械運(yùn)動傳遞給物體1，物體2將失去等量的動量，傳遞的結(jié)果是兩者的總動量保持不變。表達(dá)式：m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'。

④碰撞

碰撞是物體間發(fā)生的時(shí)間極短的相互作用過程。碰撞分“彈性碰撞”和“非彈性碰撞”。任何碰撞都遵守動量守恒定律和能量守恒定律。

碰撞的特點(diǎn)是物體間的相互作用突然發(fā)生，作用時(shí)間很短，作用力很大，且遠(yuǎn)大于系統(tǒng)受的外力。在碰撞過程中，系統(tǒng)的總動能不可能增加，一般有所減少而轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。物體的相互碰撞時(shí)出現(xiàn)的力即沖擊力，也叫撞擊力。從動力學(xué)角度講，力反映了動量傳遞的快慢情況，因?yàn)镻=mv=Ft，即F=p/t，當(dāng)時(shí)間t越短，則F越大，碰撞的撞擊力或沖擊力大的原因即此。

反沖現(xiàn)象。反沖現(xiàn)象是指在系統(tǒng)內(nèi)力作用下，系統(tǒng)內(nèi)一部分物體向某方向發(fā)生動量變化時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)其余部分物體向相反方向發(fā)生動量變化的現(xiàn)象。如噴氣式飛機(jī)、火箭等，在反沖現(xiàn)象中系統(tǒng)的動量是守恒的。

動量和沖量的關(guān)系。動量是瞬時(shí)量，是表示質(zhì)量機(jī)械運(yùn)動狀態(tài)的物理量，即隨時(shí)可變方向。動量也是狀態(tài)量，是指某一時(shí)刻或某一位置時(shí)物體的動量。沖量則是過程量。動量和沖量數(shù)值和方向相等，即p=mv=Ft=I。

動能和動量的關(guān)系。動能是表示某一時(shí)刻物體具有做功的本領(lǐng)，它描述的是物體運(yùn)動狀態(tài)的物理量，動能的變化表現(xiàn)為力對空間的累積效應(yīng)，其變化與外力做的功相等;它跟速度變化過程無關(guān)，也與運(yùn)動方向無關(guān)，動能是標(biāo)量。動量是從機(jī)械運(yùn)動傳遞的角度來研究，動量的變化表現(xiàn)為對時(shí)間的累積效應(yīng)，其變化與外力的沖量相等;動量是矢量，與方向有關(guān)。動能和動量可以相互換算，由動能換算為動量，由動量換算為動能。

（6）激波和液體激波原理

激波是氣體、液體和固體介質(zhì)中應(yīng)力（或壓強(qiáng)）、密度和溫度在波陣面上發(fā)生突躍變化的壓縮波，又稱沖擊波。激波可視為由無窮多的微弱壓縮波疊加而成。為更好的認(rèn)識激波，可以了解一下激波管試驗(yàn)。激波管是19世紀(jì)末法國化學(xué)家P·維埃耶為研究礦井中的爆炸，制成第一根激波管并成功做了實(shí)驗(yàn)。激波管是一根兩端封閉的柱形長管，中間用膜片隔成兩段，分別充以模擬要求的高壓驅(qū)動氣體和低壓被驅(qū)動氣體，膜片破裂后，高壓氣體膨脹，產(chǎn)生向低壓氣體一端快速運(yùn)動的激波，并產(chǎn)生向低壓氣體一端傳播的膨脹波。激波的壓縮作用會使實(shí)驗(yàn)氣體的參量有相應(yīng)變化例如壓強(qiáng)和溫度有較大提高，這里激波的能量與高低壓氣體壓力差有關(guān)。

液體中的激波就是液體在緊縮到某一水平后都會愈來愈難以緊縮，當(dāng)一度陸續(xù)變遷的緊縮應(yīng)力波在液體上流傳時(shí)，液體的這種非線性緊縮特點(diǎn)使得高振幅處的波速大于低振幅處的波速，后加載的高振幅處的擾動將追上先加載的低振幅處的擾動，波形后緣變得愈來愈陡，最后發(fā)生應(yīng)力、密度和溫度的突躍。液體波速較慢，容易產(chǎn)生激波;突然關(guān)閉或打開水管閥門、高速撞擊等都能產(chǎn)生激波。水利科學(xué)中的水錘效應(yīng)，就是水的激波效應(yīng)，其急劇增大的瞬間壓力，可以超過正常壓力的幾倍、幾十倍甚至幾百倍;水錘壓力有一套復(fù)雜的計(jì)算公式，這里不加以羅列說明。氣體和固體不容易產(chǎn)生激波;氣體波速快（音速），須突破音速才能產(chǎn)生激波，日常生活中最常見的氣體激波有飛行器超音速飛行產(chǎn)生的音爆和炸彈爆炸等;固體激波常見于地震和地下核爆炸等。

（編輯/劉強(qiáng)）