人类走路的时候为什么手脚左右交错摆动？
2024-11-19 阅读 9
更新于 2024年11月21日
因为走路时适当摆臂会节约能量。
人体的结构在力学上不适合“迈左腿时往前摆左臂”的同手同脚步态[1]，这会让脚花费更多的力气来保持平衡，比正常步态更累。在此基础上，实验显示，不摆臂的步态也比正常步态累。数千年前，人们就发现人在行走时会自然地前后摆臂，而且这摆臂不倾向于同手同脚。长距离行走时，人们的肩部会累得酸痛，因此早就有人质疑摆臂：这似乎是一种成本高昂的习惯，会带来反复的肩部运动，浪费能量。
十九世纪以来，一些学者提出，摆臂是人类远古祖先的四肢爬行残留下来的影响。
二十一世纪初，一些科学研究显示，正常的“钟摆式”摆臂可以让行走变得更省力，同手同脚则有旋转问题。
一项小样本研究招募了 10 位志愿者，让他们在行走时使用不同的摆臂方式：同手同脚、手臂静止不动、正常摆臂方式。研究人员测量了不同摆臂方式下志愿者们身体的新陈代谢率和肩部运动所需的力量。
结果显示，正常摆臂和同手同脚都只需要微小的肩部运动；人在迈步时，身体会围绕纵轴旋转，“钟摆式”摆臂可以抵消驱使身体旋转的力矩，帮助分担脚的一部分负担；走路不摆臂会让脚花费额外的力气保持平衡，而同手同脚走路会让驱使身体旋转的力矩进一步增加，额外花费更大：
强行保持手臂静止不动去行走时，人体的代谢率比正常行走要高 12％，相当于其他条件相同时正常行走的速度加快 20％，或是背负 10 千克的背包；强行以同手同脚的方式去行走时，若摆臂高度与正常行走摆臂高度相同，人体的代谢率比正常行走要高 25%~研究报告[2]于 2009 年 7 月 29 日发表在英国《皇家学会生物学分会学报》上。
这项研究的负责人、美国芝加哥大学生物力学专家史蒂文·柯林斯介绍说，他在研制行走机器人时对人的摆臂方式产生兴趣。他最初研制的行走机械模型没有手臂，在模拟行走时经常倾斜或摔倒。他给第二个机械模型安装可自由移动的双臂，发现模型在模拟行走时摆臂方式与人相似。他由此推理：摆臂不是受肩膀运动驱使，而是受人们行走时身体的自然动力驱使。
“这项研究成果证明，摆臂不是人类进化过程的遗迹，”柯林斯说，“它是省力的行走方式的重要组成部分。”
