第二章　重力和質量、杠桿和壓力

試著站起來

如果我告訴你，當你以某種方式坐在椅子上，即使沒被繩子綁著，你也會站不起來，你肯定會覺得我是在開玩笑。不信？那我們就來試試。請你以圖13所示的姿勢坐著，挺直身體，也別把腳伸到椅子下面。你現在試著站起來，怎么樣，是不是不管你怎么使勁都站不起來？也就是說，如果你不把腳移到椅子下面或者身體向前傾，你是不可能站起來的。

圖13　不可能站起來的姿勢

在我解釋為什么之前，你得先知道關于物體，以及人是如何保持平衡的。只有經過這一物體的重心引出的與地面垂直的垂線落在這個物體支撐面之內，該物體才能保持平衡。例如圖14中的圓柱毫無疑問是會倒下去的。但如果圓柱體的底面足夠寬，使得它的重心垂線能夠落在底面之內，那它就不會倒下。著名的比薩斜塔和博洛尼亞斜塔，以及阿爾漢格爾斯克斜塔（圖15），雖然是傾斜的，但卻沒有倒下，也是因為這個原因。當然還有一個次要的原因，這些建筑物的地基都挖得很深。

圖14　這個圓柱一定會倒下，因為它的重心垂線落在底面之外

圖15　俄羅斯的阿爾漢格爾斯克斜塔

人能站穩是因為從人體重心引出的垂線沒有超過雙腳在地面圈出的范圍，如圖16所示。也就是說，雙腳外緣在地面占有的面積越小，就越難保持平衡，單腳站立就比雙腳站立更難，走鋼絲更是難上加難，這是因為支撐面過小。你們是否注意過那些老水手的走路姿勢？他們一生大部分時間都生活在顛簸的船上，為了保持身體的平衡，他們會盡可能張開雙腿以增加雙腳間的距離，長此以往便形成了習慣，到了陸地上也會保持那樣的走路姿勢。

圖16　人站立時，身體重心的垂線必須落在雙腳的范圍內

從另一方面來說，長時保持在平衡狀態下的身體，會顯得十分優美。有些少數民族的人習慣將重物置于頭頂走路，他們的身體看起來健碩有力，姿勢也十分優美。當把重物放在頭頂上時，他們的頭顱和身體必須保持筆直狀態，因為頭頂的重物使他們的重心比平常更高，這樣重心垂線就很容易偏離支撐面的范圍，人體就沒辦法保持平衡了。

現在回到最開始的那個問題。人坐下后身體的重心大約在靠近脊椎骨，比肚臍高20厘米的位置，所以沿重心向下引垂線，必然會落到椅子下方，雙腳后面的位置。所以我們如果想站起來，必須身體前傾，使重心前移或者把腳移到椅子下，使重心垂線落在雙腳范圍內，不然我們是沒辦法以那個姿勢從椅子上站起來的。