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比萨斜塔的拯救与人的姿势矫正

 

  弄拙成巧的世界建筑奇观

  在意大利濒临热那亚湾的比萨城,举世闻名的比萨斜塔斜然耸立。整个建筑造型古朴而灵巧,为罗马式建筑艺术之典范。塔内有螺旋式阶梯,游人可拾级而上直达塔顶,尽览风光旖旎。

  其实八百年前的建筑师们并非要建造这样一座斜塔,但建至第三层时,塔体开始倾斜,几度被迫停止。全塔建成后,此后倾斜度不断加剧。 原本是一个建筑败笔,却因祸得福成为世界建筑奇观,伽利略的自由落体试验更使其蜚声世界,成为世界著名旅游观光圣地,每天都吸引着成千上万的游客,因而它也是比萨市的经济支柱。

  比萨斜塔的拯救——地基应力解除法

  但随着时间的推移,斜塔倾斜角度的越来越大,到上个世纪九十年代,已濒于倒塌。1990年初,意大利政府不得不关闭对游人的开放,又成立比萨斜塔拯救委员会,向全球征集解决方案。斜塔的拯救,历经的很多的方案和巨额花费,但都未奏效。最终拯救比萨斜塔的,是一项被搁置了多年、看似简单的新技术——地基应力解除法。其原理是,在斜塔倾斜的反方向(北侧)塔基下面掏土,利用地基的沉降,使倾斜方向的地基相对抬高,强制塔体的重心后移,从而减小倾斜幅度。该方法于1962年,由意大利工程师Terracina针对比萨斜塔的倾斜恶化问题提出,当时称为“掏土法”,由于显得不够深奥而遭长期搁置乃至遭到讥笑,直到该法在墨西哥城主教堂的纠偏中成功应用,又被重新得到应有的重视。比萨斜塔拯救工程于1999年10月开始,采用斜向钻孔方式,从斜塔北侧的地基下缓慢向外抽取土壤,使北侧地基高度下降,斜塔重心在重力的作用下逐渐向北侧移动。2001年6月,倾斜角度回到安全范围之内,关闭了十年的比萨斜塔又重新开放,一个世纪的愿望终于实现了。
  比萨斜塔的拯救,作为经典范例,也使地基应力解除法最终摆脱了偏见,得到了一致认可和广泛应用,目前已成为建筑界最常规的纠偏方法,并发展为具有多种实施方法的理论体系。在比萨斜塔的拯救过程中,我国建筑专家刘祖德教授,曾多次向比萨斜塔拯救委员会建议采用地基应力解除法,起到了积极的作用。刘祖德在1989年用“地基应力解除法”成功“移动”汉口取水楼长航宿舍的八层楼房:倾斜率从1.3%降为0.63%,沉降速度减慢一半。18年来,刘祖德教授和他的课题组用“地基应力解除法”,成功地为149座高楼纠偏扶正,其足迹踏遍湖北、广东等全国15个省市,仅武汉地区被纠偏的楼房就有80多座,为国家挽回经济损失近5亿元。

  地基应力基础法与人体姿势矫正

  比萨斜塔的成功拯救,说明了一个很浅显科学原理——地基的作用不可忽略,万丈高楼平地起,地基是根本,它决定着重心。以往拯救方法的失败,正是忽略了地基这一根本。
  人体力学也是这个道理,重心位置与足部的受力状态直接相关。当人的姿态挺拔时,重心在脚跟;而弯腰驼背者,重心都是靠前的。跟比萨斜塔相比,人的脚和鞋结合起来就是地基。鞋跟越高,重心越是前移,容易造成脊柱弯曲,很多女性穿高跟鞋所追求的就是“曲线美”,但这与健康是抵触的。相反,要想姿态挺拔,选鞋的时候就不要选择有跟的鞋。对于脊柱已有弯曲的人来说,也应采用釜底抽薪的方法,不但不要鞋跟,而且让它的高度为负,即鞋底成为前高后低的样子(如下图2)。前高后低的负跟鞋矫正不良姿态的科学原理也在于此,和对比萨斜塔拯救的方法——地基下面的反方向抽土(地基应力解除法),道理完全相同。
  庞然巨塔和大厦高楼都可用此法来拯救,人当然就相对容易了。对于腰痛患者,姿势的矫正是康复的关键,鞋对姿势的影响必须要注意。高跟鞋会导致和加重腰痛,就是因为鞋跟会导致重心前移,脊柱弯曲加大,造成不利的姿势。腰痛患者换穿平底鞋,症状就会有所减轻。如果把前脚垫高,强制重心后移,姿势就会得到一定程度的矫正,有利于患者的康复。这种方法针对姿势性腰痛(功能性腰痛)被称为“腰痛足疗法”,针对椎间盘突出的研究被称为“姿态调衡法”。

  负跟矫形鞋与地基应力解除法

  二者在原理上完全相同,利用地基的作用,强制对重心进行矫正,是针对整体性、根本性的矫正。它们都受到了偏见的影响,地基应力解除法被埋没将近半个世纪,但最终拯救比萨斜塔的还是它。对于这个科学理论而言,是不幸中的万幸,但更是比萨斜塔的大幸。
  相对于地基应力解除法而言,负跟矫形鞋还是幸运很多。由于事关人类健康,在该理论的形成之初,就得到了足外科、脊柱外科和生物力学权威专家的高度认可和热情鼓励,足外科泰斗陈宝兴教授更是给予了关键性的支持。所以负跟矫形鞋在专业领域,并没有什么阻力,而且都能得到正面的支持。偏见只是来自于手工业者的世俗和外行,对医学知识的无知,比如中跟鞋有利于健康的伪科学说法,而更大的障碍来自于某些商家大量的、肆无忌惮的伪科学欺诈宣传。
  伪科学欺诈宣传的盛行,真正的科学研究反而会处于尴尬的境地,可谓是假作真时真亦假,劣币驱逐良币。但真理的力量是无穷的,科学战胜伪科学欺诈只是时间的问题。更多资料参考 《鞋与健康的是是非非》《正之本学术奖励》《耐克事件》

 



 

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