人类走路的时候为什么手脚左右交错摆动？
2024-11-19 阅读 139
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。”
无论如何，不建议世界各地的营养过剩人士靠同手同脚走路锻炼身体。增加脚的负担对体重本就较大的人来说不安全。读者亦可注意到，一边走路一边使用手机通常会影响摆臂，增加走路的能量消耗、脚的负担。
参考^中国一些地方称之为“顺拐”^Dynamic arm swinging in human walking Steven H. Collins, Peter G. Adamczyk and Arthur D. Kuo Published:29 July 2009https://doi.org/10.1098/rspb.2009.0664
很多年前了，常贵田、常宝华和说过一段相声，关于生活中的种种习惯、规矩的。其中有一段就是说摆臂这事。
逗哏的说人走路的时候要摆臂，而且迈左脚时伸右手、迈右脚时伸左手；而且，只要一站住，手也就不摆了。
捧哏的不信，说这规矩不遵守也无妨。于是俩人就演练了下（当然，是捧哏的来）。先是走路时不摆臂，感觉就像诈尸。然后是走起来迈左脚时伸左手、迈右脚时伸右手，俗称顺拐，观众哄堂大笑。再然后是站住了还在摆臂，俩人面对面差点打起来。
所以也不用讲什么大道理，你自己试试不按这么走路就知道了，很别扭。
看来还得我回答呀。别人都是顾左右而言他。
走路时一侧大腿提速时，摆腿的反作用力会围绕身体纵轴产生一个扭转力矩，比如左腿往前摆，身体右侧就要有左转的趋势，没有身体右侧质量提供的反作用力，左腿也就无法摆出去。而右侧身体往左扭得太大，你就会感觉别扭，不舒服，为了减轻这个扭转，右边转动惯量越大越好，转动惯量增大需要提高右边质量，或者使右边的质量分布更加靠右，这是向前摆动右臂就实现了增加右边质量的目的（胳膊和右边身体在力学上结为一体了），如果这时能抬起右臂，使质量分布更加靠右，效果就更明显了，身体左扭的幅度就变小了，就舒服些。
凡事都有突变体哦。
我一个同学就是“上下分体”，平时走路一般不动手。之所以定义他是“分体”，是当年军训练习走步摆臂时，他明显没有其他人的“自然感”---手脚不同步，要分别花精力去管理。
当然了，一点也不耽误人家智力超群。在我的眼里，他肯定自小就理解“双腿交替向前是前进的必须操作”，尽管他“不太知道为什么摆臂”，但就像记住舞蹈动作、游泳动作一样，练习练习就OK了。
其实人的左右摆臂，就和线虫爬行的左右扭动类似，为了运动的平衡与稳定性。
之所以提起线虫，不是又要跟人家虫子攀关系，是因为在这里面比较容易研究“不协调”。
如果你看正常线虫出现的形态，无论是动态、还是动态的一个瞬间，都让人可以意会到“自然S形”。
线虫S形摇摆前进这种S形与物理世界的真实运动有明显的相似性，像波形啊、风吹摆动啊、鱼游摆动啊等等。所谓的“自然感”，估计就是客观存在的运动形态被我们见多了、习以为常的感觉。这里面的力矩、阻力、动力、振动规律等等，可以参考其他大佬的回答。
在线虫里面，如果破坏了特定的神经元、或者突变特定的基因，线虫会出现运动不协调----不再是优美的S形曲线，有可能变成各种奇特的运动方式：比如慢吞吞、生无可恋的一拱一拱、转圈等。
比如有的突变类型叫dumpy，从名字来看，就是线虫本身变得又短又胖，行动能力也大不如从前，不仅爬的慢、还很不情愿。显微镜下看过去，就是一片哀鸿遍野的感觉（除了有点胖这个特征不太应景儿）。
悲催的dumpy还有一种突变体叫roller，这种线虫本身活动热情很高，吃得香爬的欢快。
这种线虫最爱原地画圈圈，画多了，还会在自己身体周围做出一个“圆圆的窝”，就是窝里面的大肠杆菌被吃净或推到了窝外。
萌萌的roller造成dumpy和roller的原因可以有很多，病因多、表型细微差别也很多。比如说，roller可能有转幅大小、扭动频率的差别，病因的差别，时期的差别等等。
但主要是线虫形态过于单调、物理基础不够多，没有那么多复杂的特征可以让人一眼识别出来。这些差别，也远远没有重大到让人去专门定义“五度扭转突变体”、“十度右旋突变体”、“三分之一缩短肥胖突变体”。（跑偏一句，hopefully有了AI的帮助，可以精确鉴定这些不同之处~）
这就不像在我们尊贵的高等动物里，“运动不协调”这种统称，可以细分为很多种类。不同种类的不协调更有很多病因，比如有小脑性共济失调 、前庭综合征 、脊髓疾病、周围神经病等等。
所以呢，左右摆臂也不100%完全是自然规律，但如果考虑平衡性、稳定性、追求高块钱稳准狠什么的，在物理和生物角度可能确实得研究一下摆臂细节。
可能是两种原因
第一种重症肌无力
第二种脊髓型颈椎病
去医院的神经内科看看吧
人类走路时手脚左右交错摆动，主要有以下几方面原因：
1. 进化因素：
- 人类的祖先猿猴是四肢着地的动物，它们行走时前后肢交替跨步具有规律，这种步态由动物脊髓的“节律发生器”控制。随着进化，猿猴逐渐直立行走，前肢变成了人的双臂，但这种交替运动的模式被保留下来。所以人类走路时手脚左右交错摆动是进化过程中形成的自然习惯。
2. 保持平衡：
- 走路时，身体的重心会随着步伐不断变化。手脚左右交错摆动可以将重心保持在身体的中心，从而更稳定地前行。如果双手不摆动，身体容易左右晃动，难以保持平衡。例如，当我们一只脚向前迈出时，身体重心会向这一侧偏移，此时对侧手臂的向前摆动可以产生一个反向的力，帮助平衡身体重心，使我们能够稳定地行走。
3. 节省能量：
- 走路时肌肉会产生力量来推动身体前进，手脚左右交错摆动可以利用手臂的摆动来抵消一部分身体的摆动，从而将一部分身体的运动能量转化为前进的推动力，减轻腿部肌肉的负担，节省能量，提高行走效率。
4. 神经系统控制：
- 大脑通过神经系统控制着我们的肌肉运动。当我们走路时，大脑会发出信号让肌肉产生相应的运动。手脚按照一定的节奏左右交错摆动是神经系统自动调节的结果，如果不按照这种节奏摆动，大脑就会调整信号以保持平衡。
