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\title{运动生物力学}
\subtitle{开源湖工商经典之作}

\institute{OpenHUTB}
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\extrainfo{认识你自己。——古希腊德尔斐神庙墙上镌刻的箴言}

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\begin{document}

\maketitle
\frontmatter

\chapter*{前言}

\markboth{Introduction}{前言}



\vskip 1.5cm

像诺亚方舟一样，开始一个巨大而愚蠢的项目……人们对你的看法完全无关紧要。


\vskip 0.5cm


%\vskip 1.5cm

\begin{flushright}
—— 鲁米\\
\end{flushright}


生物力学一直是我生活中积极而持久的力量。
小时候，在德尔普家，运动占据了我的生活。打棒球和长曲棍球让我充满活力，也喜欢跑步和滑雪。
高中毕业前，我只读过 2 本书：
一本是高山滑雪技术手册，另一本是跳远教练指南。
我有阅读障碍，只有这些简陋的生物力学手册，才值得我费力费力地去读，即使有些尴尬。


我在大学学习生物力学，学习如何在一次滑雪事故中髋部受伤后恢复行走能力。
我学习了所有关于生物力学的知识，几年后，当我能够行走自如，在斯坦福大学校园里一瘸一拐地走动时，我进入了研究生院。
我在研究生院学习了设计、机器人技术、神经科学和生物力学。
我觉得自己很适合帮助行动障碍人士，因为我对他们的困境感同身受，并且拥有深厚的工程设计和计算机科学背景，这在当时的生物医学研究中并不常见。
我有幸与费利克斯$\cdot$扎亚克一起学习生物力学，他对我的思考产生了很大的影响。



从斯坦福大学毕业后，我到西北大学和芝加哥康复研究所担任助理教授。
作为一名新教授，我希望分享我对生物力学的热爱，并教授一些能够帮助学生理解和分析肌肉和运动的原理。
这促成了我开设“运动生物力学”课程，这门课程我在西北大学和斯坦福大学已经讲授了大约30次。
本书涵盖了我在这门课程中教授的大部分内容。


通过阅读本书，你将学习生物力学的一些最重要的原理。
生物力学是一个运用物理学解释生物体运作方式的领域，从而帮助我们理解和珍惜生命。
生物力学是许多学科的核心，包括生物工程、机械工程、物理治疗、人体工程学、运动机能学和生物学。
我希望这些领域的学生能够从本书中受益。
我也为对神经科学、机器人技术、计算机科学和体育感兴趣的读者撰写本书。
除了学习生物力学原理外，你还将获得分析和模拟人体运动的技能；
这些技能将赋予你力量，让你为世界带来积极的改变。


许多刚开始学习生物力学的人分为 2 类：
一类是工程师，他们对生物学的语言感到困惑；
另一类是生物学家，他们对工程学的语言感到困惑。
这两种语言都很重要。
虽然它们经常被分开教授，但大自然并不在意人类在学科之间设置的界限。
本书的目的之一就是帮助你在精通这两门学科方面有一个良好的开端。
因此，我并不要求你事先具备任何生物学知识。


我确实需要假设读者对物理学有所了解，否则这本书会比现在长得多。
牛顿定律描述了从行星到人体的一切运动。
我们需要这些定律以及其他力学原理来分析人体运动，因此我假设读者已经学习过物理或工程学课程，具备力学方面的基础知识。
由于数学是力学的语言，我还假设读者掌握了微积分的基本概念，包括导数、积分和微分方程。
毕竟，力学的起点——牛顿第二定律，本身就是一个微分方程。


我的目标是写一本通俗易懂的书，用引人入胜、发人深省的例子来阐述生物力学的关键概念。
我写这本书并非为了综述文献。
关于生物力学的文章数以千计，引人入胜，也有很多优秀的综述文章；
我只引用了其中的一小部分。
我的目标是向生物力学的新手介绍生物力学，并帮助他们探索生物力学文献。
除了涵盖既定的原理外，我还重点介绍了一些将塑造该领域未来的重大理念，并阐述了如何践行这些理念，从而对科学、工程、艺术以及他人的生活产生积极影响。
如果您已经是生物力学领域的专家，我衷心希望您喜欢这本书，并发现它对您的教学大有裨益。


我希望为您提供解决实际问题的工具。
虽然本书没有印刷作业题，但我和我的同事开发了一个网站，其中包含许多有趣且具有挑战性的题目。
解决这些问题将大大扩展您的知识面。
您可以在 \href{biomech.stanford.edu}{biomech.stanford.edu} 在线找到这些问题，该网站还提供讲座幻灯片、教学大纲和其他欢迎您使用的资料。
您也可以在此网站上提供反馈。
请告诉我您喜欢哪些内容以及我可以如何改进本书。
本书包含大量数据，我和我的同事在 \href{simtk.org}{simtk.org} 上提供了其中的大部分数据。
我们建立这个网站是为了分享生物力学模型、软件和数据，我鼓励您使用并为之做出贡献。


这本书包含大量罕见汇集的信息，但内容并不全面。
我很少详细阐述神经系统在协调和控制运动中的作用，也没有讨论肌肉如何随着运动、废用或年龄而变化。
此外，我对骨骼、软骨和韧带的生物力学也进行了有限的讨论。
这些引人入胜的主题在其他书籍中都有详尽的阐述。


与汤姆$\cdot$内田和我的兄弟大卫$\cdot$德尔普一起撰写和绘制这本书是我职业生涯中最愉快、最有成就的合作之一。
大部分工作都是在我们家餐桌上的“聚会”中完成的。
我们的目标之一是用同一个声音写作。
汤姆和我合作得非常密切，以至于我们都无法告诉你是谁起草了这本书的句子。
这些故事来自我的经历，由于我曾多次教授运动生物力学课程，我们决定用我的风格来写；
然而，每一页都留下了汤姆的指纹。
如果您欣赏书中对力学概念表达的精准性，您可以为此感谢汤姆。
如果您和大多数人一样更喜欢书中的图片而不是文字，您可以感谢我的兄弟。
他是一位出色的艺术家，帮助我们创作了这本书，希望您会发现它是一本精美的书。


数学家兼才华横溢的作家达纳$\cdot$麦肯齐对整部手稿提供了详尽的评论和建议，极大地改进了本书。
读书不应该成为一件苦差事，而应该带给读者与作者同等的快乐。
达纳努力从那些隐藏着快乐的地方唤起这份快乐。
我非常感谢他这样做，我想你也会如此。


世界级生物力学家 Silvia Blemker 提供了第 4 至 6 章的早期草稿，其中包括一些关于图表和示例的精彩构思，她值得特别感谢。
我们还要感谢麻省理工学院出版社的 Molly Seamans 和 Matthew Abbate。
Molly 为本书的设计提供了创意，并负责了每一页的排版。
Matthew 则对文本提出了宝贵的反馈，并逐字逐句地审校。



许多例子都出自我实验室的研究成果，我的合作者需要得到认可，为此，我在书中列举了一些合作者的名字，并在我们合著的论文中引用了其他合作者的名字。
美国国立卫生研究院 (NIH) 为这项工作提供了支持，我非常感谢他们的支持。


其他朋友、同事、学生和导师也做出了宝贵的贡献，他们审阅了本书的初稿，与我合作撰写了一些论文，并从中汲取了灵感，或者向我解释了一些关键概念。
我要感谢以下几页图片中出现的各位，感谢他们的真知灼见和合作。
生物力学是一项团队运动，我很荣幸能与你们并肩作战。



我非常感谢在生物力学领域结识的众多朋友，他们一直是我生活中的一股积极力量。




\tableofcontents

\mainmatter



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