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芭蕾的物理学

旋转的奥秘:读懂牛顿,芭蕾舞可以更美

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作者:Robert Kunzig

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在尝试跳跃旋转(grand jeté en tournant)之前,有几件事你应该知道。首先,不要听信一些芭蕾老师的建议,认为你可以在空中开始旋转。要让身体旋转,你必须施加一个扭矩,或者说是扭转力。一旦你腾空而起,你就无法施加任何扭矩了。但如果你从地面开始旋转,在跳跃的最高点将腿并拢,并将手臂举过头顶,你就可以快速完成180度的旋转,这正是这个动作的目的。肯·劳斯(Ken Laws)说:“这就是物理学。”劳斯是宾夕法尼亚州卡莱尔市狄金森学院的物理学教授。他对芭蕾也有着极大的热情。

二十三年前,当劳斯5岁半的女儿弗吉尼亚(Virginia)表现出学习芭蕾的兴趣(这在一个小女孩身上并不少见)时,她7岁的哥哥凯文(Kevin)也表示想一起学。于是,当时40岁、也许是该“旋转一下”的劳斯决定不落单。他和孩子们一起报名了中央宾夕法尼亚青年芭蕾舞团的课程。“房间里比我高的人,最高也只到我的腰那么高,”他回忆道。凯文一年半后退出了,弗吉尼亚坚持了七年,但劳斯却一发不可收拾。“这让我的生活发生了翻天覆地的变化,”他说。

劳斯从未停止过芭蕾课,有时每周练习长达15小时。他甚至在青年芭蕾舞团有过几次演出,在《睡美人》中扮演求婚的王子。早期,他对老师们那些被他认为是过于感性的指导感到沮丧,于是开始将他的物理学知识应用于跳跃(jeté)、费特(fouetté)和其他芭蕾动作。他写了两本关于这个主题的书,其中一本与美国芭蕾剧院的著名芭蕾舞演员辛西娅·哈维(Cynthia Harvey)合著。在此过程中,他自己也成了一名芭蕾老师。

因此,在一个最近的星期二晚上,劳斯面对着一群来自青年芭蕾舞团的青少年——男孩们穿着黑色紧身衣和白色T恤,显得英俊潇洒;女孩们穿着紧身裙,发髻梳得整齐,显得生动活泼;劳斯本人高大而头发花白,但身材依然挺拔,穿着便装,脚踩芭蕾舞鞋。他教孩子们双人舞——男女双人舞(pas de deux),并试图巧妙地融入一些物理学知识。他说,物理学可以帮助舞者理解,为什么并拢双腿能让她完成一个跳跃旋转(grand jeté en tournant)。或者,为什么当她一只脚尖点地,身体弯曲,另一条腿向后伸直呈阿拉贝斯克(arabesque)姿势站立时,如果她的舞伴给她一个旋转,她会快速地“铅笔式”旋转,如果她挺直身体并将腿收拢。

“我们在这里运用了一个物理原理,”劳斯对班级说。“是什么原理?”

扭矩!”一个年轻人喊道,他的“o”音拖得很长,带着讽刺的意味。显然,劳斯这里并不全是科学书呆子。

他好心地解释道,在这种情况下,扭矩并不是关键。诚然,旋转舞伴臀部的那个男孩施加了一个扭矩,但在此之后,她就只能依靠自己了,而她的角动量基本保持不变(尽管脚尖与地板的摩擦会让她慢慢减速)。她的角动量是她的旋转速率乘以她的转动惯量,而转动惯量取决于她的质量如何分布在她旋转轴周围。如果她的角动量保持不变,但她通过收拢腿来减小了转动惯量,那么她必须旋转得更快——这就是物理学。有几个年轻人似乎真的在听。

角动量守恒也许是芭蕾舞中最重要的物理原理,但芭蕾舞不止有旋转。另一个经典的动作是简单的大跳(grand jeté),这是一个直接的、像瞪羚一样优美的跳跃。哈维,这位于1997年从美国芭蕾剧院退役的舞者,以她的跳跃而闻名;她拥有很长的“滞空时间”,尽管她和其他跳跃者实际上从未真正“滞空”,劳斯说。一旦舞者离开地面,她就像一颗弹道导弹:她的重心会沿着一条固定的抛物线运动。这一点她无法改变,但她可以移动身体的各个部分。当她接近抛物线顶点时,将双腿张开,然后在下降时再次并拢,她会让双腿承担重心大部分的垂直运动。在这一瞬间,她的头部和躯干实际上可以水平移动。观众将注意力集中在身体的这些部分,认为整个舞者都在漂浮。

费特(fouetté)旋转,其完整的理解让劳斯在一个深夜如同被鞭子抽打一般豁然开朗,它制造了一种不同的幻觉:永动机。这是一系列看似永无止境的单脚旋转——在《天鹅湖》的一段中连续32圈——每一圈都伴随着一个短暂的停顿,舞者会张开手臂面向观众。与此同时,她的另一条腿在空中不停地挥动。

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劳斯意识到,那条腿的作用是储存动量。在每次停顿期间,舞者通过从脚尖落地并用整个支撑脚再次发力来恢复动量。但通过保持另一条腿的旋转,她节省了从一次旋转到下一次旋转的动量。为了将动量储存在腿部,当她面向观众时,她会将腿笔直地伸出,远离她的旋转轴;当她背向观众时,她会将腿收回,将动量传递回身体。整个过程流畅且符合物理原理,既优美又经济。当劳斯理解了这一点,他便跳下床,在房间里开始做费特旋转。

《费城问询报》曾以“他想把芭蕾变成一门科学”为题刊登了一篇关于他的报道。劳斯当时恨不得钻进地洞里。他说,事情完全不是这样。吸引他对芭蕾产生兴趣的不是他的分析性兴趣;而是在青年芭蕾舞团做幕布升降员时,从侧幕观看双人舞。“那太震撼了,”他说。“我站在后面,泪流满面。”在另一个生命里,劳斯也许会成为一名专业舞者。“你知道,他相当专业,”哈维说。“他只是开始得太晚了。”

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劳斯为他热爱的艺术带来了物理学。并非所有舞者都能像哈维那样乐于接受对其艺术的科学分析,但有时,劳斯说,这会产生令人欣喜的结果。例如,几年前,他在教跳跃旋转(grand jeté en tournant)时,突然想到问学生们是否有人在空中完成过完整的旋转,而不是标准的半圈。他们都没有。但有一个特别协调的小能量爆发者说她想试试。

劳斯与她讨论了角动量守恒的原理,以及如何完成完整的旋转,她需要在跳跃的最高点将双腿并拢与身体保持在一条直线上,就像做半圈那样——然后保持住。“所以她第一次尝试时,”他说,“她腾空而起,将双腿和手臂沿着旋转轴收拢——然后完成了旋转一周半。我从未见过一个舞者脸上露出如此惊讶的表情。”那个女孩一定感觉像变魔术一样。但那仅仅是物理学。

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