不知道你有没有注意到，现在的多数鞋子——尤其是运动鞋，其脚尖部分都会稍稍向上弯曲，这种向上的弧度被称为“鞋尖翘度”（toe spring）。这种在现代鞋中几乎无处不在的向上弯曲可以提高脚趾背部，使脚趾保持在一个持续弯曲的位置，它能让行走更加轻松，提高我们的舒适感。
鞋尖翘度让脚趾维持向上弯曲的姿势，能提高穿着的舒适度，却可能给足部健康带来隐患。| 图片来源：Sichting et al. / Scientific Reports
但是，一项新的研究发现，这种能带来“舒适”与“轻松”的弧度，也可能带来一些负面后果——它有可能对双足造成损伤，甚至引发一些常见的和足有关的问题。这一结果被发表在了近期的《科学报告》上。
科学家对现代鞋子的许多设计特征会如何影响的足部已有过深入研究，比如有研究表明，一些近年才开始出现的具有足弓垫、缓冲软垫以及其他支撑功能的鞋子，有可能会导致一些如足部肌肉无力的后果。
然而在此之前，鲜少有研究详细检查过鞋尖翘度这一特征对足部的影响。这次，哈佛大学的几位进化生物学家将研究焦点专注在这一特征上，设计出了一系列实验来详尽研究鞋尖翘度，以及鞋尖翘度对人类行走时的生物力学可能产生的影响。
在实验中，他们邀请了13名参与者，分别以赤足和穿着4款不同的特制凉鞋在一个跑步机上行走，跑步机上装有测力板和一个红外摄像系统来测量每行走一步所消耗的能量。每款凉鞋的鞋尖翘度各不同，从10°到40°不等，它们的设计分别模仿了现在市面上已有的鞋子的硬度和形状。
通过分析数据，研究人员发现如果鞋尖翘度越大，在行走时脚在离地时所需向地面施加的推动力也就越小，这样一来脚部肌肉所需做功的也就越少。更具体地说，跖趾关节（也就是脚趾与脚部的其他骨骼相连的地方）所产生的推进力会随着特制凉鞋的鞋尖翘度的增加而减小。
跖趾关节是人类非常重要的部分，它是人类进化出的一个关键特征，我们之所以能够如此自如高效地用双脚独立行走和奔跑，都与跖趾关节有着莫大的关系。
鞋尖翘度越大，跖趾关节产生的推进力就会越小，从而可能导致足部肌肉僵化。| 图片来源：Sichting et al. / Scientific Reports
据统计，现代工业化国家平均每人每天要走4000-6000步，如果足部肌肉一直处于这种无需做多少功的状态，那么这些肌肉的耐力就会变得越来越弱。这种潜在的危害可能会导致人们更易患上一些足部疾病，比如跖筋膜炎。
跖筋膜炎就是当今全世界人类所面临的最大足部问题之一，这是一种常见的、难以修复的疼痛炎症。有研究表明，之所以会出现这样的症状，很可能是因为通常需要肌肉来做的工作推给了跖筋膜；当肌肉变弱时，跖筋膜所需做的工作就越多，而从进化的角度来看，它们明明并非是为了做这些工作而设计的，于是炎症便产生了。
在最新的论文中，研究人员写道：“通过减少跖趾关节处的活动，鞋尖翘度可能会在减轻足部固有肌肉的负担时使跖趾关节变得僵硬……因此，习惯性地穿有鞋尖翘度的鞋子，会抑制或降低足部肌肉产生力的能力。”
需要指出的是，在论文中，研究人员明确指出这一研究还需要在各个方面进行更多的调查，且新的研究结果并不能表明鞋尖翘度与跖筋膜炎或其他常见的足部问题有直接关系。他们决定在未来的研究中，将鞋尖翘度与鞋子的其他特征结合在一起进行研究，比如鞋底是坚硬的或者是带有缓冲垫的，以此检查脚尖翘度会如何与这些特征相互作用，从而更好地了解鞋子的设计会是如何影响我们的生物力学。
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本书是作者及研究团队近年来在人群-结构耦合振动及控制方面研究成果的总结。主要介绍行人-结构动力相互作用及结构振动控制的研究现状，人行荷载与人体生物力学模型的建立，结构人致振动分析的理论与数值仿真方法，结构人致振动舒适度的评估，人群随机运动的模拟，随机人群-结构耦合振动分析与控制方法等方面的内容。
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