芭蕾圈炫技挥鞭转的秘密 挥鞭转的物理原理

在《天鹅湖》的第三幕中，黑天鹅完成了一个似乎无止境的连续旋转。

她用单脚足尖交替支撑，放平，然后一直转啊转，一共32圈！这是芭蕾舞中最难的连续动作之一。而且在那大约30秒的时间内，她像是一只陀螺，无限地转下去。

这些精彩的旋转叫做Fouettés。在法语中意思是“挥鞭转”，体现了芭蕾舞者连续转动的非凡能力。但是在我们为此惊叹的时候，我们能否解释它的物理原理呢？

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芭蕾舞者用脚尖蹬地获取扭转力来开始Fouetté，但是困难的部分是保持转动的连续性。在她旋转的过程中，脚尖和地板的摩擦力，与她的身体所受到的空气阻力，会减少她的动量。

那么，她是如何做到持续旋转的呢？在每个旋转之间，芭蕾舞者会有一瞬间暂停并面向观众。那个时候，她会放下支撑脚，再在踮起的过程中，扭转蹬地以获取微量的新的旋转动力。

与此同时，她的双臂向外展开，以保持平衡。如果她的重心能够保持稳定，这些旋转就会最为流畅。有经验的舞者能够保持她的旋转轴垂直于地面，展开的双臂和不断产生扭转力的足尖，一起来共同帮助完成这个“挥鞭转”的动作。

但真正的秘诀，以及你几乎没察觉到停顿的原因，在于她的另一条腿从没有停止转动。在她短暂的暂停之时，舞者那只抬起的腿伸直，然后从前面转到旁边，然后折叠回到膝盖。通过这套持续动作，那条腿储存了一些旋转的动量，当腿向着身体方向缩回之时，那些储存的动量被转移回到舞者身上。当她再次踮起脚尖时，动量推动她身体旋转。随着芭蕾舞者在每次旋转中伸缩她的腿，动量在下肢与身体之间来回转移，使她保持持续转动。

一个优秀的芭蕾舞者，能够通过以下两种方式之一，在每次下肢伸直时，完成多于一圈的旋转：

第一，她可以提早伸直她的腿，她伸展腿的时间越长，所储存的动量就越多。那么当下肢缩回之时，在补充必要的因摩擦力损耗的动量之前，更多的动量可以回到舞者的身体，更多的角动量意味着她可以完成更多圈。

另一个选择，是当舞者再次踮脚时，将她的手臂或者腿缩得离身体更近些。这为什么有效呢？就如其它芭蕾舞旋转动作一样，挥鞭转由角动量（L）控制，它等于角速度(ω)乘以旋转惯性（I）。除了摩擦损耗的动量之外，当舞者踮起脚尖时，角动量必须保持不变，这被称作“角动量守恒定律”。

现在，旋转惯性可以被当做身体对旋转动作的抵制。它在更多重量分布在远离旋转轴的位置时会增加，在更多重量分布在靠近旋转轴的位置时会减少。所以当舞者的手臂更靠近身体的时候，她的旋转惯性减小了，为了保持角动量，她的角速度也就是旋转的速度需要增加，从而保存相同的动量，让她实现多次的连续旋转。你可能见过滑冰的人也做过相同的动作。通过收缩手臂和腿，来加速冰上的旋转。

在柴可夫斯基的芭蕾舞剧中，黑天鹅是个女巫，她迷人的32次挥鞭转看起来就像是魔法。但是我们了解了以上的挥鞭转的秘密以后，知道它其实并不是魔法，让这一切发生都是依赖于物理学。