戴景烈

太极拳内功的形成和本质用压强（包括大气压强）、流速、动能、动量和激波五个物理原理结合循环系统的生理原理，不仅能解释清楚，而且还能把所有与太极拳（包括其他内家拳、禅功、气功）有关的任何问题都解释清楚。简单地说，太极拳内功的形成是古人对压缩动力学、激波原理和人体循环系统的认知和开发运用，本质是腹部放松扩张和收缩挤压与肺呼吸肌的舒张和收缩同步叠加产生的强大的张力和压力，通过正确的呼吸方法由肺循环管道传导作用于心脏血液，血液在意念引导下定向集中快速流动而产生的变量动能;太极拳的内劲则是动能以动量形式传递外放的作用力，这一作用力在液体激波作用下发生应力和温度的数倍突变跃升。更简单地说，太极拳的内功锻炼是对循环系统工作原理的仿生应用或深度开发。

为了说明太极拳内功形成的物理和生理原理及其本质，可以先忽略循环系统本身的力，并了解五个物理原理和人体循环系统的生理原理。

（1）压强的原理。当储水的皮球受力的挤压时，压力就会通过皮球表面作用于里面的水，并以压强的形式传导。压强的值为P=F/s，其中P为压强、F为压力、S为物体表面积，也就是说当物体表面积基本不变的情况下，压力越大压强越大。

（2）大气压强原理。大气会从多个方向对处于其中的物体产生压强，称大气压。计算公式为P=pgh，其中p是大气密度，g是重力常量，h为高度，地面上标准大气压约等于760毫米的水银柱产生的压强约等于L 013*10⌒5帕斯卡，通常也叫标准大气压，人体内外同时受到气压的作用且恰好都相等。大气压强可不小，它相当于10米高的水柱对底部产生的压强。密闭容器中，如果里面的压强小于大气压强，由于存在压力差，而具有吸力，这就是真空原理。1654年，抽气机发明者奥托·格里克的马德堡半球实验，用16匹马（每边各8匹）分别反向拉两个直径30厘米铜质空心抽出球内空气的紧扣半球，费了很大的劲才拉开。真空原理在我国古代也常用，如中医的拔罐。

（3）流速原理。按流体力学原理，流体在单位时间内流过的距离称流速。断面平均流速（V）的大小等于通过该断面的流量（Q）除以断面面积（A），即V=Q/A（米/秒）。也就是说流速与流量成正比，与断面面积成反比。

（4）动能原理。物体由于运动而具有能量，这就是物体的动能（Ep），动能的数值等于物体的质量（m）与速度（v）平方乘积的二分之一，即Ep=mv2/2，它的国际单位是焦耳（焦）。

动能是标量，即只有大小而不存在方向。同时动能是状态能，不能有负值。质量相同的物体运动速度越大，它的动能越大，而且以二分之一速度平方数递增。动能具有瞬时性，是指力在一个过程中对物体所做的功等于在这个过程中动能的变化。也就是说，合外力对物体做的总功（△w）等于动能的变化（△Ep）等于末动能（Ep）减去初动能（Epo），用公式表示即Wl+W2+W3……=W总，△W：△Ep=Ep-Epo。动能定理适用于物体的直线运动，也适用于曲线运动;适用于恒力做功，也适用于变力做功。力可以分段作用，也可以同时作用，只要求出多段的正负代数和即可。

（5）动量原理

①动量和冲量

动量：运动物体的质量和速度的乘积叫做动量。即p=mv。m为质量，单位kg：v为速度，单位m/s。动量是矢量，方向与v的方向相同。

冲量：力和力的作用时间的乘积叫作用力的冲量。即I=Ft。F为力（N），t为时间（s），冲量也是矢量，它的方向由力的方向决定。

②动量定理：物体所受合外力的冲量等于它的动量的变化。表达式为Ft=P/-P或Ft=mv-mv。

动量定理研究的对象可以是单个物体，也可以是物体系统。对物体系统，只需分析系统受的外力，不必考虑系统内力，系统内力的作用不改变整个系统的总动量。

动量定理不仅适用于恒定的力，也适用于随时间变化的力。对于变力，动量定理中的力F应理解为变力在作用时间内的平均值。

③动量守恒定律：一个系统不受外力或者所受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变。物体2把多少机械运动传递给物体1，物体2将失去等量的动量，传递的结果是两者的总动量保持不变。表达式：m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'。

④碰撞

碰撞是物体间发生的时间极短的相互作用过程。碰撞分“弹性碰撞”和“非弹性碰撞”。任何碰撞都遵守动量守恒定律和能量守恒定律。

碰撞的特點是物体间的相互作用突然发生，作用时间很短，作用力很大，且远大于系统受的外力。在碰撞过程中，系统的总动能不可能增加，一般有所减少而转化为内能。物体的相互碰撞时出现的力即冲击力，也叫撞击力。从动力学角度讲，力反映了动量传递的快慢情况，因为P=mv=Ft，即F=p/t，当时间t越短，则F越大，碰撞的撞击力或冲击力大的原因即此。

反冲现象。反冲现象是指在系统内力作用下，系统内一部分物体向某方向发生动量变化时，系统内其余部分物体向相反方向发生动量变化的现象。如喷气式飞机、火箭等，在反冲现象中系统的动量是守恒的。

动量和冲量的关系。动量是瞬时量，是表示质量机械运动状态的物理量，即随时可变方向。动量也是状态量，是指某一时刻或某一位置时物体的动量。冲量则是过程量。动量和冲量数值和方向相等，即p=mv=Ft=I。

动能和动量的关系。动能是表示某一时刻物体具有做功的本领，它描述的是物体运动状态的物理量，动能的变化表现为力对空间的累积效应，其变化与外力做的功相等;它跟速度变化过程无关，也与运动方向无关，动能是标量。动量是从机械运动传递的角度来研究，动量的变化表现为对时间的累积效应，其变化与外力的冲量相等;动量是矢量，与方向有关。动能和动量可以相互换算，由动能换算为动量，由动量换算为动能。

（6）激波和液体激波原理

激波是气体、液体和固体介质中应力（或压强）、密度和温度在波阵面上发生突跃变化的压缩波，又称冲击波。激波可视为由无穷多的微弱压缩波叠加而成。为更好的认识激波，可以了解一下激波管试验。激波管是19世纪末法国化学家P·维埃耶为研究矿井中的爆炸，制成第一根激波管并成功做了实验。激波管是一根两端封闭的柱形长管，中间用膜片隔成两段，分别充以模拟要求的高压驱动气体和低压被驱动气体，膜片破裂后，高压气体膨胀，产生向低压气体一端快速运动的激波，并产生向低压气体一端传播的膨胀波。激波的压缩作用会使实验气体的参量有相应变化例如压强和温度有较大提高，这里激波的能量与高低压气体压力差有关。

液体中的激波就是液体在紧缩到某一水平后都会愈来愈难以紧缩，当一度陆续变迁的紧缩应力波在液体上流传时，液体的这种非线性紧缩特点使得高振幅处的波速大于低振幅处的波速，后加载的高振幅处的扰动将追上先加载的低振幅处的扰动，波形后缘变得愈来愈陡，最后发生应力、密度和温度的突跃。液体波速较慢，容易产生激波;突然关闭或打开水管阀门、高速撞击等都能产生激波。水利科学中的水锤效应，就是水的激波效应，其急剧增大的瞬间压力，可以超过正常压力的几倍、几十倍甚至几百倍;水锤压力有一套复杂的计算公式，这里不加以罗列说明。气体和固体不容易产生激波;气体波速快（音速），须突破音速才能产生激波，日常生活中最常见的气体激波有飞行器超音速飞行产生的音爆和炸弹爆炸等;固体激波常见于地震和地下核爆炸等。

（编辑/刘强）