呼啦圈转了二十年,物理学家一直算不对。伯克利这组人的结论是:不是数据不够,是方法挑错了。
加州大学伯克利分校机械工程教授奥利弗·奥莱利带队,把原本用来测建筑抗震的传感器绑在圈、右腿和脚上,每秒记录120组转动速度、加速度、重力和磁场。髋部没绑,因为传感器会撞到圈。
他们先照前人做法,用主成分分析处理数据,结果算出来“身体运动和圈互不影响”。这在逻辑上不可能。团队反复核对,确认不是数据错,是这套线性方法把耦合关系压平了。
换成基于非线性数学的功能网络分析,结果才通。股骨、胫骨和跖骨一起维持圈的公转:股骨和胫骨像水龙头一样拧转,胫骨上下起伏,跖骨随重心在内侧与外侧之间移动。圈的上下摆动由股骨在髋臼里的旋转驱动。
关键在耦合。股骨那样转,胫骨必然跟着动,所以公转和摆动从解剖上就分不开。过去二十年把两者当成独立变量,等于把一台耦合的机器硬拆成两个单变量问题。
研究发表在《非线性动力学》。这套动作分析能用来改进助行器的步态模型,也能进假肢和机器人设计。一个1950年代的玩具,最后落在了康复科的计算里。
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