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。
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。
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。
随着国内外兵器文化和历史研究的不断演进,以欧洲历史武术(Historical European Martial Arts, HEMA)为主体,囊括中国传统武术和日本武术等多种武术技击体系的兵击运动逐渐步入了大众的视野。
作为对目前早已消逝和变迁的真实古代兵器武艺的历史研究方式,兵击运动在创立之初,即作为对古代使用兵器进行技击的武术体系进行基于历史文献的复原、验证和重构的实践手段。因此,在拥有了完善的安全器械和护具保障下的兵击运动,得以通过实战对抗的方式,为武术历史的研究提供可供参考的模型。而进一步通过现代运动科学的手段,对兵击运动的模型进行生物力学分析,也正是揭开那些隐藏在晦涩文献和模糊记忆之中的武术真相的终极手段。
从人类文明进入工业文明到第六次军事变革正在进行的今天,传统意义上的冷兵器技击技巧早已失去了其在战场对抗中的价值,而除了少数基于身体和部分工具性武器(匕首和棍棒等)的武术外,绝大多数的中外古代武术体系也在岁月中失去了真实的全貌。幸运的是,今天的体育人文社会学和历史学的相关学者,依旧可以基于部分遗留的武术典籍进行复原和回溯工作,从古代武术家的绘画和文字描述中窥见那些训练身体并使用武器的艺术。
即便如此,无论是保存较为完善的国内武术典籍,还是部分尚处于翻译整理状态的欧洲剑客笔记,这些资料往往都只能囊括部分技术体系和武器类型,而曾经在上千年的岁月中流传的绝大多数武术技艺都已经彻底消逝。
而现代兵击运动则正是在这一学术研究的背景下出现,通过安全器械和对抗环境下去对现有的历史研究成果进行验证和解读,甚至是加以补充和完善那些在典籍中无法明确的技术和方法。因此,兵击运动的剑士们首先是历史学家或是体育专家,穿上护具跟随典籍和文字挥舞长剑,并试图模拟古代的剑客破敌制胜的完美一击。在近乎完全自由的形式和高度模拟真实武器的钢制训练剑的帮助下,兵击运动的确给予了兵器历史研究最为理想的研究模型。
然而,受限于种种客观的历史原因,多数来自古代的兵器典籍往往不会完整记录所有的动作细节和关键点,而缺乏现代运动科学和医学支持的古代剑客们也无法通过精准的文字表述那些他们从一次次训练和战斗中所总结出的兵器技艺的全貌。即便如此,作为人类在上一个千年中投入精力最多的体育运动,武术本身对身体能力的开发、训练和应用技巧早已成为完善的体系,虽然不如现代专业体能或康复训练那么科学系统,但是其依旧遵循基本的人体运动规律。因此,挖掘和验证武术动作中的生物力学特征,也许正是弥补和完善这些兵器武艺真实面貌的有力手段。
由于长期以来体育和历史学界对于武术研究的客观现状,以及各类影视游戏文化作品的创作影响,兵器武术这一话题在中外互联网中一直处于难以正常交流和科普的尴尬地位。而兵击运动的出现,则得以为各种武术流派和体系提供了一个可以客观实验的拟真模型和竞赛平台,推动了武术相关科研和训练的发展和进步。而在兵击运动中引入基于运动科学的生物力学分析体系,将进一步系统化和规范化这一研究模型的应用方式和模拟效果,对亟待验证的种种兵器技击武艺提供除了实战对抗和动作套路测试之外,更具说服力的生物力学证据支持,真正揭示各类武术对身体功能的运用思路,方式方法和长处短处。
本文将以运动人体科学的分析工具对现代兵击运动的基本生物力学特征进行分析,对现代兵击运动和兵器历史研究中所发掘和确立的种种技术动作进行生物力学角度的验证和研判,以现代兵击运动中最常见的斩击、刺击和武器相交(交剑)三个技术体系和对抗状态为模型,为兵器武术构建基础性、通用性和普遍性的生物力学解读,并基于该解读提出针对兵击运动的专项训练、康复训练以及运动防护的设计思路。
在目前HEMA等以复原古代兵器武术为主的学术活动中,主要关注的是13至19世纪的世界各国冷兵器的使用方法和技术手段,以单手或双手操控的短兵为主,同时包含对各类长杆兵器和弓弩类兵器的研究和讨论。而其中最为主要的研究目标,即各类单/双手刀剑的使用方式存在一定的通用原则和规律,即最为基本的中线原则、武器指向性原则、范围和距离原则、角锥原则等等(见表1)。
而在基本的对抗原则和规律之下,各类武器因其所设计面对的使用场景、对抗目标和战术环境存在较大差别,逐渐演变和发展出属于自身的独特技术体系。尽管如此,由于各类兵器的最终依旧靠人体自身的生物力学结构才能使用,因此,即便不同的兵击技术体系对战斗方式和人体生物力学的利用方法各不相同,但是依旧会遵守基本的生物力学原则,在针对性开发人体运动功能的基础上最大化地发挥武器自身的战斗效能。
包括各类长杆武器和单/双手刀剑在内的所有近战兵器的对抗模式都符合四个基本的战术原则,即中线原则,武器指向性原则,范围和距离原则,以及实战意义巨大的角锥原则。而这种四种原则进一步确定了所有兵击体系的基本技术特征,以及相应地,对人体自身的运动能力的要求。(为方便叙述,下文统一以剑士代称使用武器对抗的兵击运动员)
四种原则中,中线原则和角锥原则需要剑士上肢的螺旋对角线运动动作控制来实现对武器运动轨迹的整体操控;武器指向性原则需要剑士上肢进行变向运动以满足对武器运动轨迹的快速调整;而范围和距离原则需要剑士在武器有效打击范围内的不同距离内,将全身优势肌肉的力量高效传递至上肢和武器中,从而实现足够的打击力量、穿透效能和杀伤效果。因此,剑士需要通过遵循生物力学规律的训练,才能满足兵击对抗技术原则中对武器使用能力的要求,利用自身的肌肉力量和神经控制功能,进一步发挥操控武器的效能,并在训练、比赛和对抗过程中最大限度地减少运动损伤的发生。
为了满足在保护自己的前提下命中对手这一要求,剑士必须遵守中线原则,即在绝大多数情况下都应当使得武器的运动路径通过中线,若有必要,甚至还需要将武器尖端或刃部占据中线的方式构建角锥结构,将对手武器置于角锥(中线)之外而形成先手优势。
因此,在绝大多数情况下剑士都需要将单侧或双侧的上肢移动跨过自己身体的中轴线,使得武器可以从身体的一侧通过斩击或刺击移动到另一侧,即实现了通过中线的原则,而在生物力学的角度上,剑士完成了上肢跨越身体中线的对角线运动。而到了进一步的角锥原则时,剑士必须根据对手武器的位置随时转动剑身来构筑角锥,这就需要上肢在满足对角线运动的同时控制武器的旋转,进行围绕矢状轴的内旋或外旋,即螺旋动作。
实际上,上肢的螺旋对角线运动是构成遵循中线和角锥原则的所有斩击和刺击动作的核心,即必须跨越身体自身的中轴线,而这就意味着上肢必然要围绕两个以上的运动轴进行运动,即在矢状轴上进行内收/外展动作,在水平轴上进行前屈/后伸动作,如果需要操控剑刃进行正/反刃切换或换边刺击,则还需要上肢在额状轴上进行旋转动作。此外,由于斩击和刺击的运动轨迹复杂多变,对应的三个运动轴的指向也会随时变化。因此,剑士对上肢螺旋对角线运动模式的控制能力就成为了影响其对抗中剑术发挥的关键因素。
螺旋对角线动作模式属于人体发育过程中最高等级的阶段,是需要多关节多运动轴共同协同运动的复杂动作模式,在运动过程中肢体的位置和指向不断变化,关节运动方向和角度也会随着动作的进程时刻调整。因此,在进行螺旋对角线动作模式的时候,剑士的上肢关节周围的各个肌肉群组都需要较高的神经控制水平,保证协调收缩来实现正确的关节移动,从而满足动作的需求。(见表2)
从整体运动的角度而言,中线和角锥原则定位了武器运动轨迹控制的要求,而在人体运动过程中操控引导武器正确运动方向的结构则主要是神经肌肉控制水平较高的上肢各关节。然而,上肢关节周围肌肉自身力量水平有限,因此武器打击所需要的力量主要来自躯干和下肢的力学传递,上肢在运动链条的末端则主要起到引导的作用,而这一部分内容会在下文中继续加以阐述。
在兵击的对抗过程中,双方的武器必然追求将自身的有效杀伤部位命中对方的身体,在实践中则体现为不断尝试将剑刃或剑尖以斩击或刺击的方式指向对方躯干。然而,由于中线原则的存在,双方的武器会经常在中线附近出现碰撞,出现相互争夺中线控制权的现象。在这一过程中,一旦一方剑士通过调整武器角度或运动轨迹,成功将其指向对手的同时,让对手的武器无法指向自己,则实现了主动态势(或先手优势,此处先手不是先出手的意思,而是在对抗中处于主动的状态,可以命中或即将命中对手,迫使后者处于被动防御状态),取得了对抗的上风和主动权。
在对抗过程中将自身武器指向对方并且迫使对方武器远离自己的技术就成为了各路兵击武术流派所钻研的真正核心(本文不会讨论具体剑术流派的先手-后手转换技巧和复杂招式),而在这种主动和被动交替变化的对抗中,再复杂的技术也离不开一种重要的动作模式,即变向运动模式。变向运动同属于较复杂的生物力学运动模式类型,主要体现在关节在运动过程中出现运动轨迹和运动方向的快速变化。而这种变向运动才是在对抗中实现武器指向性控制和主被动争夺的基础。
连贯变向运动:在连贯的动作中持续快速调整关节运动方向,保持运动速度不变或稳定,在兵击对抗中常常表现为围绕一个动作轴心不断变化方向的正/反刃连续斩击动作;
变速变向运动:而第二种则是更为剧烈的方向变化,首先减速停止目前的动作后再朝另一个方向加速运动,在兵击对抗中更为常见,包括快速的变向斩击、变向刺击、小幅度剑尖环绕动作等。(见表3)
因此,这种变向动作模式不仅和螺旋对角线动作一样,需要剑术具备优秀的神经肌肉控制能力、本体感觉反馈和肢体协调性来满足对关节运动方向的准确调整,还需要在变速变向运动中拥有运动速度控制的能力,即肌肉的力量速度素质。在持续加速或稳定速度中,关节运动的主动肌往往只需要保持向心收缩即可,但是在急减速运动时,主动肌必须进行快速离心收缩(收缩的过程中肌肉拉长,具体详见下文)以迅速停住武器,并立刻重新开始向心收缩来加速新的运动方向。在此过程中,不仅仅需要肌肉优秀的爆发力和力量耐力,还需要在快速离心收缩时参与关节运动稳定的维持,否则关节周围软组织结构会因关节运动加减速时轨迹的偏移,面临巨大的损伤风险。
在武器的有效攻击范围内才能有命中对手和施加打击的可能性,而在此基础上,在不同距离和对手的武器碰撞或命中对手躯体所带来的打击效果自然千差万别,因此,兵击对抗的武器使用不仅仅追求以合适的方式取得命中(中线和指向性原则),同样也追求在不同的距离范围内取得有效的打击效果和杀伤力。目前的历史武术研究领域中所指的兵击对抗多为模拟不穿着盔甲环境的无甲决斗,在这种情境下武器只需要存在确实的打击命中即可判定有效,然而在模拟穿着全身盔甲的全甲对抗环境中,对武器命中对手之后带来的打击效果则有着更高的要求。
在不同情境下,剑士的武器打击目标一般包括三个类型,即对手的武器(武器相交),对手的无防护躯干(无甲环境)以及对手有盔甲保护的躯干(全甲环境)。在武器相交的情境下,两把武器往往会以交点作为支点形成杠杆系统,此时剑士需要利用武器的力量施加和杠杆控制(移动武器取得杠杆优势)将对方的武器偏移中线,从而取得优势;而在武器接触至躯干目标时,为实现尽量大的杀伤,剑士必须尽可能加速剑刃的斩击或刺击速度,而在接触后还需要稳定躯干和持剑肢体以确保力量可以传导至目标之上,获得有效的打击或冲击效果。在这一环节中,武器在碰撞前需要尽可能累积动能而实现快速移动,在武器碰撞之后,强大的动能将会以撞击形变的方式重新转换为势能,并实现有效打击。
因此,如何在不同的距离下增加武器运动的动能和打击力量,就成为了解决操控武器命中之后的又一个重要挑战。实际上,肌肉本身的能量形式以弹性势能进行储存,其中以主动收缩产生的弹性形变为主导,以肌肉纤维组织自身的固有弹性为辅助。肌肉收缩后驱动关节运动即为弹性势能向动能转移的态势。而躯干动力链条,即为将身体内优势肌肉收缩产生的弹性势能以关节协同运动的方式逐步转移为关节运动的动能,并最终实现末端运动环节的动能积攒,产生高速的肢体运动。
实际上,这种将下肢和躯干优势肌肉的弹性势能转移到上肢运动动能的动力链,广泛存在于网球、羽毛球、拳击等常见运动类型中,而兵击运动额外还需要进一步考虑武器碰撞后的能量变化。因此从整体上来讲,兵击的能量传递过程是从剑士躯干和下肢的优势肌肉收缩带来的弹性势能为起点,通过躯干动力链条将动能转移到自由上肢,在进一步将动能加速武器的运动,最后在武器碰撞或命中目标后重新转化为势能,即肌肉势能——肢体动能——武器动能——打击势能的通路。(见表4)
具体而言,兵击涉及的剑术动作讨论虽然包括全身运动,但主要关注点依旧是上肢运动,而几乎所有的斩击和刺击动作都以上肢的推/拉为核心,兼顾肩、肘、腕关节的旋转和内外展等以达成螺旋对角线动作。所以绝大多数的剑术动作依旧满足下肢/躯干传递至上肢的动力链方向,而这种生物力学工具本身又有着旋转传递、自下而上、逐步加速的鲜明特征:
上肢推拉动作本身的直接力量来源是躯干的水平旋转,因为人体肌肉存在围绕脊柱对称配布的特征,双侧同时反向收缩可以产生最大程度的旋转力量传递,而躯干旋转的力量传递也是几乎所有运动类型中最为高效的传递形式。躯干动力链上有两个运动环节主要负责旋转力量的传递,即胸椎区域和骶髂关节-骨盆-髋关节区域:胸椎的旋转主要依赖椎旁肌肉和双侧肩胛骨的协调辅助,将旋转力量通过肩胛骨前伸/后缩等方式传递至上肢;而骨盆-髋关节区域则主要依靠双侧髋关节的交替屈伸,带动骨盆区域进行旋转,并将力量通过骶髂关节连接传递至腰椎。二者中间的腰椎则像传动轴一样自身保持稳定,将骨盆区域的旋转力量传递至胸椎。因此腰椎区域需要在运动过程中避免自身的旋转,即反应稳定性要求较高,一般通过核心肌群和呼吸控制维持腹内压的稳定并随时对外部的力量刺激做出回应和调整,从而确保力量传递的顺畅和安全。
臀肌和下肢肌肉几乎是所有运动过程中最主要的力量来源,以臀肌直接驱动的骨盆-髋关节旋转复合体为上位躯干和下肢运动带来了澎湃的动力支持。在兵击等以上肢动作为主的运动中,下肢的运动主要提供支撑和辅助移动角色,因此,在下肢处于远固定情况下,包括臀大肌、臀中小肌、梨状肌、腘绳肌以及髂腰肌等双侧髋关节周围肌肉协同收缩产生了屈伸动作,实现了骨盆旋转,并通过骶髂关节-腰椎-胸椎的传递链条将力量自下而上送至肩胛骨和自由上肢骨,而肩胛骨-盂肱关节通过特定的协同规律(包括肩肱节律等)实现了上肢屈/伸、内/外展和旋转动作的实现。
在整个运动链条中,除去腰椎自身几乎没有旋转扮演传动轴角色外,从骨盆-髋关节、胸椎-肩胛胸壁关节一直到自由上肢各个关节,其动作过程中的关节运动幅度逐步增加,即肢体移动速度不断提升,肌肉收缩产生的弹性势能逐步转换为肢体运动的动能,以肢体高速运动的方式传递到武器上,驱动了武器的运动和打击效果。(见表5)
而当考虑到不同距离范围内的动力传递,则需要进一步明确在对应剑术动作中动力链功能的差异,每个运动环节的具体运动形式也会各不相同,但总体上依旧符合运动链的基本原则,例如环节运动幅度的大小会决定力量传递的形式偏重(运动幅度小积攒弹性势能,而运动幅度大则累积动能),远距离和近距离存在明显的差别:(见表6)
接近武器最大攻击范围的斩击或刺击,自然也有着最大幅度的上肢关节运动角度,往往需要肘关节伸直和肩关节大幅度的屈伸运动。在这种情境下,骨盆-髋关节、腰椎和胸椎的力量传递的运动幅度较小,弹性势能储存较多,脊椎和髋关节周围的肌肉以稳定性收缩为主,而直到肩胛骨和自由上肢时才以大幅度关节运动的形式转化为动能,有着力量传递效率高,末端肢体活动范围和速度大的特点,在对抗中可以占据先发制人和快速命中的优势,往往对应那些追求武器指向性/先手优势的斩击或是刺击动作,例如欧洲长剑的“怒击”技巧等,它们往往要求更大的上肢移动幅度,和更稳定的躯干控制能力。
在靠近身体的小范围内进行的斩击和刺击,由于距离过短而大部分武器本身存在一定长度,为了确保武器尽可能有足够的加速和活动空间,剑士必须将上肢靠近身体对武器进行操作。因此在这种情景下上肢各关节的运动幅度相对较小,且以旋转动作为主,而胸椎和肩胛骨,甚至是骨盆-髋关节等躯干环节也需要增加旋转运动幅度以提高武器最终的移动速度。此时,运动链上的躯干部分的运动幅度增加,弹性势能会更早地转移为动能,但由于末端上肢的运动幅度较小,所以最终弹性势能留存较多。此外,由于武器相交或命中的支点更靠近身体,杠杆优势更大,后续肌肉继续收缩进行力量对抗的能力也越强,在对抗过程中主要占据力量控制和杠杆争夺的优势,往往对应那些控制中线的技巧性斩击或刺击动作,例如欧洲长剑的“曲击”和“交击”技巧等,它们往往要求更稳定的上肢控制能力,和更大的躯干旋转幅度。
综合上文的叙述可以发现,当肌肉力量只有100分的剑士打赢肌肉力量200分的对手时,往往是因为前者可以通过动力链的传递运用全身80分的力量,而对手可能只发挥了上肢区域局部60分的实力。而真正决定运动员动力链力量传递效能的关键因素,也绝不是肌肉力量本身,而是优秀的神经-肌肉控制能力,其掌控了整个动力链条上每一个运动环节的协同工作,并最终确保力量的顺利传递。
除此之外,不同的运动模式需求也会决定不同运动员的运动特点,就像健美运动员和拳击运动员进行拳击对抗,前者的动力链传递是基于慢速的稳定发力过程,而后者则更适应高速状态下连续收缩发力的要求。因此,每一个运动都会根据自身的生物力学特点设计针对性的训练方式,一名剑士的训练策略和一名健身爱好者必然区别明显,甚至是专注于长剑的剑士和军刀的剑士都会因具体动作模式和差异而选择不同的训练路径,其区别绝对不会小于远距离和近距离剑术之间的差异。因此,通过针对性的训练提升剑士的神经肌肉控制能力,基于自身的剑术体系和动作需求设计合理的动力链传递,才能获得最佳的打击效果和竞技能力。
本质上,包括兵击运动在内的各项体育运动或日常体力活动,从生物力学角度而言都面临着两个主要问题,即如何实现运动动作,以及如何在动作中确保力量的控制。简单的运动或体力活动往往动作类型固定单一,力量要求较低,只需要局部的部分肌肉作为主导执行动作控制即可。而一旦涉及复杂且动态的环境,人体必须根据外界环境的刺激和动作的需求时刻调整动作模式,涉及的肌肉和关节运动则是全身范围的协同工作。
同时,当执行动作的过程中存在较高的力量要求,例如剑术、拳击、搬运重物或冲刺跳跃等情境时,来自动作末端肢体的肌肉力量相对不足,还需要全身优势肌肉通过躯干运动链的方式将额外的收缩力量传递到运动的肢体,在此过程之中为确保传递的稳定和效率,在链条上的关节和周围肌肉同样需要严格的协同收缩和控制。
因此,决定兵击等各类运动的运动能力的最关键因素,永远是运动员的动作和力量控制能力,而非肌肉力量素质本身。进一步决定动作和力量控制能力的机制则是运动员中枢神经系统的运动轴控制过程,简要来讲,首先大脑的运动皮层会将运动的指令传递至运动神经元,以及小脑的运动控制区域;其次,接到指令的运动神经元需要尽可能地募集足够的肌纤维收缩以实现肌肉收缩和关节运动;随后,肌肉内的本体感受器会像雷达一样收集肢体运动的信息,并将其上报至小脑的运动控制区域;最后,小脑将比对来自大脑的运动指令和来自肢体的运动信息,分析动作执行是否有偏差,并及时反馈至运动皮层以随时调整运动指令。(见表7)
上文这种运动指令——动作出现——本体感觉反馈——动作调整的环路,正是构成我们完成各种复杂动作模式而不出现差错的原因,是帮助我们在运动中保持稳定不会摔倒,应对环境变化及时调整动作的生理学基础。而被称为“神经-肌肉控制”的这种能力也正是兵击运动生物力学规律背后的执行者,只有优秀的神经肌肉控制才能够最大限度地发挥剑士身体每一块肌肉的功能,最高效能地帮助剑士打出每一次攻击动作,是真正意义上的战斗力倍增器。
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。
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