识得力学 跳得芭蕾

    娜塔莉·波特曼因主演《黑天鹅》获得了今年的奥斯卡最佳女演员奖。芭蕾是优雅的艺术，电影中运用得当的特效也相当完美地展示了舞者优美的体态和舞姿。在现实生活中，有一位特别的芭蕾舞教师——实验高能物理学家肯尼思·洛斯（Kenneth Laws）。

    却说这贵气迫人的芭蕾发端于中世纪，在路易十四时期的法国达到顶峰——以风流爱美、穷极奢侈著称的国王在舞蹈这件事情上花费不计其数，一手开创了舞蹈音乐学院。

    三百多年后，肯尼思的儿子、女儿开始学习芭蕾。儿子只坚持了1年半，女儿坚持了7年。在舞蹈中心观看孩子们辛勤练习的时候，一些看似不可思议的现象让物理学家老爸突然灵光乍现——有的舞者可以在舞台上自由地跳跃，伸展双腿，甚至像对抗重力半悬在空中；有的舞者可以旋转得像个陀螺，一圈一圈把观众转得眼花缭乱。他们是如何做到的呢？

    肯尼思通过分析，揭示出这是对重力、摩擦力、力矩、角动量的精确掌握才能达到的效果。1986年，他出版了一本书The Physics of Dance（《舞蹈的物理学》）。如今，他已经成为最出色的芭蕾舞教师之一。1996—1997年间他到霍普学院开设了芭蕾课程，2001年在本校也开始讲授。他经常现身说法，并让一位芭蕾舞者和他合作为观众讲解知识，听上去实在令人啧啧称奇。

    先让我们听听他是如何解释“一字飞腿”（grand jete）的。这是一个能营造出某种“漂浮凝固”在空中的感觉——舞者的重心在空中形成一条抛物线，至少一条腿始终与这条线相切，以保持头部和躯干平衡。一般的芭蕾舞老师总会让你练习练习再练习，可肯尼思首先为你解释原理：能否将这个动作演绎完美取决于舞者的起跳速度。简单地说，如果舞者向上的初速能够达到32英尺/秒，重心就将获得1秒钟的上升时间，之后是1秒钟的下降，倘若初速只有16英尺/秒，那么整个时间过程也将减为一半。

    再说说“弗韦泰转”（fouette turn）。《黑天鹅》中尼娜变身后长出一身黑羽，出场过程便是以这一连串的“弗韦泰转”完成的。肯尼思解释说，做这个动作时，舞者必须通过不停地甩腿来获得动量进行360度旋转，一遍遍地获取由站立腿推地产生的转矩，另通过动力腿的圆周摆动来增加旋转动力和速度。

    肯尼思还研究过的问题还包括舞者身体状况和演出难度之间的关系。他说，一般来说，如果舞者的高度增加10%，重量就会增加33%，惯性距增加61%，跳到自身高度30%所需能量增加46%，周期增加5%。所以个子高的芭蕾舞者，好看是好看，却要通过比其他人多出许多的努力才能够达到相同的水准。

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