（原標題：Why Do We Bend Our Arms When We Run?）

作者 | 小小

出品 | 網易科技《知否》欄目組（公衆號：tech_163）

當我們走路或跑步時，儘管腿部承擔了大部分工作，但實際上手臂也在這個過程中發揮着重要作用。至於手臂如何幫忙，取決於你的步態。

當我們走路的時候，手臂通常會自然擺動。但當我們跑步時，手臂經常會在肘部呈現彎曲，並且前後擺動。這是爲什麼呢？

走路時彎曲手臂更消耗能量？

哈佛大學四位研究人員最近在《實驗生物學期刊》（Journal of Experimental Biology）上撰文，闡述了他們的最新發現。

這些研究人員研究了手臂的位置對身體能量利用效率產生影響的方式，他們發現彎曲手臂走路的能量利用效率實際上比垂直手臂走路要低。彎曲手臂的弧度比直臂短，研究人員最初的假設是，彎曲手臂來回擺動需要的能量更少，爲此跑步和走路都應該效率更高。

但是如果彎曲手臂更節省能量，爲何人們走路時不選擇自然彎曲他們的手臂呢？爲了找到答案，這項新研究的作者調查了八個人在跑步機上的運動，其中包括四男四女。

當被調查者行走和跑步時(用直臂和彎曲手臂的方式進行兩種活動)，科學家們使用紅外攝像頭和動作捕捉軟件來記錄受試者的動作，並構建他們身體的三維數字模型。

兩週後，受試者戴着口罩在跑步機上重複這些運動，這樣研究人員就可以收集代表參與者能量使用情況的代謝數據。當受試者雙臂垂直跑步時，他們稱那種感覺很尷尬。但研究人員稱，無論他們的手臂是彎曲的還是筆直的，他們的能量利用效率實際上並沒有顯著差異。

然而，科學家們發現，當受試者彎曲手臂走路時，他們的能量消耗增加了約11%，這可能是因爲在以相對較慢的速度移動時，保持手臂彎曲需要更多的能量。

跑步時擺動手臂有助於節約能量

他們的實驗揭示了爲何人們走路時會自然地把手臂伸直的原因，但研究表明，人們跑步時手臂彎曲的原因目前仍不清楚。2014年布朗大學的一項研究顯示，跑步時擺動手臂會消耗能量，但保持手臂穩定需要更多的能量。

在這項研究中，科學家們首先讓13名跑步者在跑步機上正常跑步，測量他們消耗氧氣和呼出二氧化碳的速度。接下來，他們讓志願者們以三種不同的方式擺動手臂跑步，分別是輕輕地將雙手放在背後、雙臂交叉放在胸前以及雙手放在頭頂。

科學家們發現，與把手放在背後相比，擺動手臂能減少3%的能量消耗；與把手放在胸前相比，能減少9%的能量消耗；與把手放在頭頂相比，能減少13%的能量消耗。

研究人員解釋說，儘管擺動手臂需要消耗能量，但在跑步時不擺動手臂會消耗更多的能量。手臂擺動減少了軀幹的運動，軀幹占身體重量的40%到50%，而雙臂只佔身體重量的10%。

然而，研究人員警告說，想要燃燒更多卡路里的人不應該在跑步時擺動手臂。科羅拉多大學博爾德分校的生物力學家羅傑·克拉姆稱:“當你限制手臂擺動時，脊柱會扭曲和旋轉以提供支撐。從長期來看，這可能對脊柱非常不利。”

手臂較短有益於現代人活動

哈佛大學的研究人員補充說，手臂運動和步態之間的關係可能有助於解釋：在人類家族樹進化過程中，手臂是如何形成當前比例的。

生活在數百萬年前、已經滅絕的人類近親南方古猿（Australopithecus）和能人（Homo habilis），他們的手臂相對於腿來說比現代人的更長。根據這項研究，南方古猿和能人的前臂也比他們的上臂長。

但前臂較短會導致手臂整體也較短，擺動次數較少。因此，在長跑中，較短的手臂將有益於現代人。科學家們寫道，這種特徵的選擇可能影響了人類臂骨長度的進化。

研究人員報告稱：“現代人手臂比例出現在直立人（Homo erectus）身上，與耐力跑作爲一種重要的人類行爲的進化相吻合。”

網易科技《知否》欄目，好奇世界，與你一起探索未知。

關注網易科技微信號（ID：tech_163），發送“知否”，即可查看所有知否稿件。