人類直立行走起源于樹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社會開始走向了獨特的演化之路，它既是人類起源的標志，又是人類演化的生物學(xué)基礎(chǔ)。
　　但人類究竟是如何演化出直立行走行為的呢？人們從多個角度為此提出了各式各樣的假說和理論，其中較為系統(tǒng)且有一定合理性的理論竟然多達30多種，遺憾的是，大多數(shù)認真思考過這個問題的人們特別是人類學(xué)學(xué)者們都覺得這些假說缺乏強有力的說服力，人類直立行走的演化依然是一難解之謎。
　　本文從運動力學(xué)的角度結(jié)合古人類化石特征對古人類樹棲運

2、動方式作出了一個合理猜測-----雙臂擺蕩是樹棲時期人類祖先經(jīng)常性采用的運動模式，并運用力學(xué)基本原理對人體由此導(dǎo)致的適應(yīng)性演變進行了較為詳細的力學(xué)分析，較為充分的論證了古人類這種樹棲運動方式是直立行走行為的合適過渡，古人類雙臂擺蕩行為是后來直立行走演化的直接原因。
　　正是由于古人類為適應(yīng)雙臂擺運動方式導(dǎo)致的身體結(jié)構(gòu)優(yōu)化，使得其上肢長度短于下肢，而且軀干短于上肢，這種體型使得人類無法像非洲大猿一樣用指背行走，也不能像猩猩和猴類一樣

3、用拳或掌行走。另一方面，雙臂擺動要求古人類髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)完全打開伸直，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)。通過對半直立人體模型進行數(shù)值模擬應(yīng)力分析，我們發(fā)現(xiàn)半直立其實是一種很不穩(wěn)定的力學(xué)結(jié)構(gòu)，其大量的肌群處于緊張用力對抗自身重力的狀態(tài)。由此，所有認為古人類經(jīng)歷了長時間的半直立狀態(tài)最后終于站起來的假設(shè)我們認為都是不可靠的。故人類并不是在稀樹草原上努力克服重力站起來的，而是樹枝上擺動時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)合古人類化石詳細介紹了人體各個部位骨骼的演化與雙臂擺動運動之間的關(guān)系，并對現(xiàn)代人體長度比例做了詳細測量以驗證本文的理論預(yù)測。
　　此外，通過建立力學(xué)模型對以下一些有趣的問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，人類的身體為何如此修長？
　　(2)為什么唯有人體的上肢短于下肢，軀干短于上肢？而其他猿類的上肢都要長于下肢。
　　(3)人類的大拇指為什么這

5、么長，而手掌卻較短？在確認古人類經(jīng)常性制作和拿握工具之前他們就已經(jīng)進化出了長而彎曲的大拇指，一些著名古人類的拇指化石甚至顯示其長度明顯超過現(xiàn)代人。
　　(4)為何唯有人類的頸部如此細長？
　　(5)為何人類的肩膀?qū)掗?，胸背扁平?br>　　(6)為何人類的肩胛骨平行于背面而不是像其他猿類一樣與背面斜交？
　　(7)為何人類的腰腹如此細長靈活？一些古人類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)可自由活動的腰椎。
　　(8)為何人類的脊椎要有如此多前后方向的彎曲？
　　(9)化石顯示古人類的髖部比現(xiàn)代人還要寬闊的多，可是當初人類的大腦較小，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化出如此寬闊的髖部？
　　(10)古人類足跡化石顯示，人類的足弓至少已有三百二十萬年歷史，比人類狩獵歷史還要久遠得多，那我們的足弓是如何形成的？
　　(11)人類足部與四