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中网赛事刚刚拉开帷幕，赛场上已涌现出多次精彩的发球直接得分，测速仪器也记录下了令人惊叹的极高球速。

然而，这些成绩尚不足以称为极致。人类有史以来最快的发球纪录是263.4公里/小时，由澳大利亚选手萨姆·格罗斯（Sam Groth）在2012年韩国釜山举行的ATP挑战赛中创造。

263.4公里/小时的速度，与高铁的最高常规巡航速度已十分接近，甚至超越了部分联络线的行驶速度。

那么，人类究竟如何凭借一条手臂，将网球击打出堪比高铁的速度？

实际上，职业球员的发球动作远非仅靠手臂完成。它是一次从脚趾到拍头的全身性协同发力，是一套在短短一两秒内完成的快速爆发过程。其核心在于多关节动力链所产生的“鞭打效应”，并叠加了精密的力学杠杆与旋转加速机制。

创下男子网球最快发球纪录的萨姆·格罗斯 ｜ Groth WM14 (1)    

发球并非“挥动手臂”，而是一场始于足下的接力

发球的力量，归根结底源自地面。

选手脚部蹬踏地面，地面反作用力便沿小腿、大腿传递至躯干。躯干随即扭转，将力量传送至肩部。肩关节内旋、肘关节伸展、前臂旋前，最终力量传递至手腕与拍头，再作用于网球。各部位依次发力、传递并放大能量，由此形成动力链（Kinetic Chain）。其中任何一个环节出现偏差，末端速度都会受到影响。

这并非空谈。2020年的一项运动医学研究通过计算指出：发球中超过50%的力量源自腿部和躯干，其中髋部与躯干贡献了约51%的总动能和54%的总力量。换言之，你所看到的挥拍动作，仅仅是这条动力链的最后一环——此前那些“不易察觉”的蹬地与转体，才是真正的动力源。

另一篇经典文献中，研究人员将发球动作拆解为3个阶段、8个环节，同样明确指出：下肢动作属于动力链的起始环节，负责产生能量并向上传递给骨盆、躯干、上肢与球拍；而高水平选手的秘诀，在于通过“整体协调的蹬腿、下肢参与以及骨盆旋转”来最大化末端的效率。

因此，发球速度的高低，很大程度上取决于脚下能产生多大的力量，以及能否将这些力量毫无保留地向上传递。

身体各个部位依次发力、传递并放大能量，才能打出高速球 ｜ giphy

鞭打效应：速度为何总在“末端”迸发

仅有接力还不够。真正让拍头速度达到惊人的程度，关键在于鞭打效应（whip effect）。

你或许见过公园里老人甩鞭子，手腕轻轻一抖，鞭梢却能爆发出清脆响声。原因在于，鞭子由粗到细、由重到轻逐节构成。甩动时，近端部分运动慢而质量大，远端部分运动快而质量小，能量沿着鞭身逐节传递，到末端时被放大为极高的速度。

而网球发球，正是人体版的甩鞭子。

鞭打效应的核心在于，从近端到远端依次加速：第一节先发力，待速度接近最大值时主动“刹车”，此时角动量瞬间传递给第二节，第二节继续加速，如此依次传递下去。

无论是鞭子还是人体，远端质量较小，因此相同的角动量能换取更高的速度。

一项运动生物力学研究测量了20名网球运动员在2000年悉尼奥运会单打比赛中的动作，发现各部位的峰值角速度由低到高依次为：上身旋转870度/秒、肘关节伸展1510度/秒、腕关节屈曲1950度/秒。结合其他研究测得的膝关节伸展峰值角速度约500～800度/秒，整个发球过程就是一场逐级提速的接力：

腿部蹬踏速度最慢，躯干旋转稍快，肩部和肘部更快，而最远端的前臂与手腕速度最快。拍头则如同鞭梢，直至接近击球瞬间才“啪”地一下加速，将球高速甩出。

而这一切的第一推动力来源于臀腿，蹬地的驱动力是高球速的能量源头。

甩鞭子的时候，鞭身速度从近到远逐渐增加 ｜ 豆包AI

手臂，仅仅是链条的最后一环

回到最初的问题：人类究竟如何凭借一条手臂，将网球击打出堪比高铁的速度？

答案依然如前：打出高速发球的，从来不是手臂，而是臀腿产生的能量逐节向上传递、速度不断被放大，最后由手臂在最恰当的时机将速度释放到拍头。

在接下来的比赛中，不妨将视线从球拍移至运动员的全身，观察他们如何通过全身链条，将力量从地面传递至手中，在一两秒内以鞭打效应爆发出高铁般的速度。

参考文献 [1]Saini SS, Shah SS, Curtis AS. Scapular Dyskinesis and the Kinetic Chain: Recognizing Dysfunction and Treating Injury in the Tennis Athlete. Curr Rev Musculoskelet Med. 2020 Dec;13(6):748-756. [2]Kovacs M, Ellenbecker T. An 8-stage model for evaluating the tennis serve: implications for performance enhancement and injury prevention. Sports Health. 2011 Nov;3(6):504-13. [3]Fleisig G, Nicholls R, Elliott B, Escamilla R. Kinematics used by world class tennis players to produce high-velocity serves. Sports Biomech. 2003 Jan;2(1):51-64.

本文来自微信公众号 “果壳”（ID：Guokr42），作者：代天医，36氪经授权发布。