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(dú)特的演化之路，它既是人類起源的標(biāo)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(dá)30多種，遺憾的是，大多數(shù)認(rèn)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(qiáng)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(yùn)動力學(xué)的角度結(jié)合古人類化石特征對古人類樹棲運(yùn)

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(yùn)動模式，并運(yùn)用力學(xué)基本原理對人體由此導(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這種樹棲運(yùn)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(yùn)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(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抗自身重力的狀態(tài)。由此，所有認(rèn)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(rèn)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(xì)介紹了人體各個部位骨骼的演化與雙臂擺動運(yùn)動之間的關(guān)系，并對現(xiàn)代人體長度比例做了詳細(xì)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(rèn)古人類經(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(xì)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(xì)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(dāng)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(jìn)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(yuǎn)得多，那我們的足弓是如何形成的？
　　(11)人類足部與四