人類(lèi)直立行走起源于樹(shù)棲雙臂臂行猜想與相關(guān)古人體演化力學(xué)論證.pdf

1、直立行走使得人體和人類(lèi)社會(huì)開(kāi)始走向了獨(dú)特的演化之路，它既是人類(lèi)起源的標(biāo)志，又是人類(lèi)演化的生物學(xué)基礎(chǔ)。
　　但人類(lèi)究竟是如何演化出直立行走行為的呢？人們從多個(gè)角度為此提出了各式各樣的假說(shuō)和理論，其中較為系統(tǒng)且有一定合理性的理論竟然多達(dá)30多種，遺憾的是，大多數(shù)認(rèn)真思考過(guò)這個(gè)問(wèn)題的人們特別是人類(lèi)學(xué)學(xué)者們都覺(jué)得這些假說(shuō)缺乏強(qiáng)有力的說(shuō)服力，人類(lèi)直立行走的演化依然是一難解之謎。
　　本文從運(yùn)動(dòng)力學(xué)的角度結(jié)合古人類(lèi)化石特征對(duì)古人類(lèi)樹(shù)棲運(yùn)

2、動(dòng)方式作出了一個(gè)合理猜測(cè)-----雙臂擺蕩是樹(shù)棲時(shí)期人類(lèi)祖先經(jīng)常性采用的運(yùn)動(dòng)模式，并運(yùn)用力學(xué)基本原理對(duì)人體由此導(dǎo)致的適應(yīng)性演變進(jìn)行了較為詳細(xì)的力學(xué)分析，較為充分的論證了古人類(lèi)這種樹(shù)棲運(yùn)動(dòng)方式是直立行走行為的合適過(guò)渡，古人類(lèi)雙臂擺蕩行為是后來(lái)直立行走演化的直接原因。
　　正是由于古人類(lèi)為適應(yīng)雙臂擺運(yùn)動(dòng)方式導(dǎo)致的身體結(jié)構(gòu)優(yōu)化，使得其上肢長(zhǎng)度短于下肢，而且軀干短于上肢，這種體型使得人類(lèi)無(wú)法像非洲大猿一樣用指背行走，也不能像猩猩和猴類(lèi)一樣

3、用拳或掌行走。另一方面，雙臂擺動(dòng)要求古人類(lèi)髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)完全打開(kāi)伸直，腰椎也必須形成特殊的 S形曲線，這些都為直立行走打下了基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)半直立人體模型進(jìn)行數(shù)值模擬應(yīng)力分析，我們發(fā)現(xiàn)半直立其實(shí)是一種很不穩(wěn)定的力學(xué)結(jié)構(gòu)，其大量的肌群處于緊張用力對(duì)抗自身重力的狀態(tài)。由此，所有認(rèn)為古人類(lèi)經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間的半直立狀態(tài)最后終于站起來(lái)的假設(shè)我們認(rèn)為都是不可靠的。故人類(lèi)并不是在稀樹(shù)草原上努力克服重力站起來(lái)的，而是樹(shù)枝上擺動(dòng)時(shí)受重力和離心力共同拉伸作用而直立

4、的。
　　本文從力學(xué)的角度，結(jié)合古人類(lèi)化石詳細(xì)介紹了人體各個(gè)部位骨骼的演化與雙臂擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系，并對(duì)現(xiàn)代人體長(zhǎng)度比例做了詳細(xì)測(cè)量以驗(yàn)證本文的理論預(yù)測(cè)。
　　此外，通過(guò)建立力學(xué)模型對(duì)以下一些有趣的問(wèn)題做出了合適的分析和解答：
　　(1)與親緣關(guān)系最近的黑猩猩相比較，人類(lèi)的身體為何如此修長(zhǎng)？
　　(2)為什么唯有人體的上肢短于下肢，軀干短于上肢？而其他猿類(lèi)的上肢都要長(zhǎng)于下肢。
　　(3)人類(lèi)的大拇指為什么這

5、么長(zhǎng)，而手掌卻較短？在確認(rèn)古人類(lèi)經(jīng)常性制作和拿握工具之前他們就已經(jīng)進(jìn)化出了長(zhǎng)而彎曲的大拇指，一些著名古人類(lèi)的拇指化石甚至顯示其長(zhǎng)度明顯超過(guò)現(xiàn)代人。
　　(4)為何唯有人類(lèi)的頸部如此細(xì)長(zhǎng)？
　　(5)為何人類(lèi)的肩膀?qū)掗煟乇潮馄剑?br>　　(6)為何人類(lèi)的肩胛骨平行于背面而不是像其他猿類(lèi)一樣與背面斜交？
　　(7)為何人類(lèi)的腰腹如此細(xì)長(zhǎng)靈活？一些古人類(lèi)腰椎化石顯示其可能具有6節(jié)腰椎，(古化石 STS14，Lucy等)甚

6、至胸椎和骶椎也具有腰椎的功能，而黑猩猩只有兩節(jié)可自由活動(dòng)的腰椎。
　　(8)為何人類(lèi)的脊椎要有如此多前后方向的彎曲？
　　(9)化石顯示古人類(lèi)的髖部比現(xiàn)代人還要寬闊的多，可是當(dāng)初人類(lèi)的大腦較小，如果不是生育要求所致又不利于行走，是什么原因致使其進(jìn)化出如此寬闊的髖部？
　　(10)古人類(lèi)足跡化石顯示，人類(lèi)的足弓至少已有三百二十萬(wàn)年歷史，比人類(lèi)狩獵歷史還要久遠(yuǎn)得多，那我們的足弓是如何形成的？
　　(11)人類(lèi)足部與四