大多數人都把能走路視為理所當然，但距離我家不到兩公里的斯伯丁復健醫院(Spaulding Rehabilitation Hospital)天天都要迎接努力重新練習走路的患者。步態門診是一間寬敞明亮的房間，裡面有許多走道、跑步機和重物等器材，看起來不像醫院，反而更像是健身房。我造訪的時候診間裡大概有十位患者，每個患者由一位物理治療師協助。有些患者得了神經退化性疾病，有些是中風或遭逢意外，其中一位三十多歲的女性，就稱她瑪麗好了，親切地讓我參觀她的物理治療過程。她的脊椎在車禍中受傷。
最出乎我意料的是瑪麗的專注。她離開輪椅後，站上兩邊有扶手的走道，全神貫注地面對一個簡單的挑戰：把一條腿移到另一條腿前面，同時支撐起自己身體的重量。她的左腿不大方便，右腿則完全動不了。她每走一步都必須刻意指揮不合作的肌肉執行原先都是本能的基本動作：首先收起髖部，接著彎曲膝蓋，再伸直膝蓋，如此繼續下去。物理治療師在她旁邊鼓勵，並對每一步提供建議。瑪麗的步態有了改善並得到信心之後，治療師開始添加三英寸高的小障礙等挑戰，協助瑪麗重新學習基本動作。在那次復健其餘的時間，瑪麗和治療師做了一連串加強某些肌肉和恢復控制能力的運動，也複習了讓瑪麗在家做的運動。治療師鼓勵地說：「你正在進步了。」但她們兩人都知道，瑪麗還要努力很長一段時間才能不靠輔助自己走路。
除非有瑪麗這樣的經驗，否則我們通常很少思考步行動作，因為我們從一歲就開始搖搖晃晃地走路了。這樣的不假思索是神奇神經系統的傑出成就。神經系統隨時機動性地控制幾十條肌肉，把一條腿移到另一條腿前面。必須應付的狀況變化多端，有時甚至有點危險，包括崎嶇的山路和結冰的人行道。可惜的是，我們通常要到發生意外或中風時，才會體認到這些模式化動作和反射有多重要。這些動作必須達成兩大主要目標：有效率地移動和防止跌倒。
步行時有效率地移動身體不僅限於人類。無論是用兩條腿或四條腿步行，腿的主要功能都是擺動。圖19 說明了這點。但如果說一張圖勝過千言萬語，那麼一個動作往往更勝過圖片。請站起來走幾步，觀察右腿的動作。注意你的右腿離開地面後，會像老爺鐘的鐘擺一樣向前擺，旋轉中心位於髖部。這個「擺動期」的主要動力來源是髖部肌肉。不過，腿部擺動動作會在這個階段結束、腳部接觸到地面時迅速反轉。此時腿變成上下顛倒的鐘擺，旋轉中心位於腳踝。實際上右腿在這個「站立期」成了支柱。
腿部在站立期的支撐角色是理解步行時能量運用方式的關鍵。在站立期的前半部，肌肉把身體撐起並移到支撐腿上方，使身體質量中心抬高五公分左右。這個抬高動作需要消耗熱量，但能儲存位能，就像我們舉起這本書一樣。接著在站立期的後半部，身體降低並向前移動，把位能轉換成動能，就像我們丟下這本書一樣。最後，擺動腿接觸地面，使身體停止降低，同時開始下一次循環。因此，步行動作消耗了熱量，在站立期的前半抬高身體質量中心，接著使身體向上、向前，然後跨出下一步，接著揮動手臂和腿。正常步行時，任何時刻至少有一隻腳踩在地面上，但使我們前進的主要能量原理是把腿當成鐘擺，讓位能和動能互相交換。狗和黑猩猩等四足動物使用四條腿的方法也大同小異。
為每一步安排、協調和提供動力的擺動運動非常重要，但瑪麗和其他無法走路的人都能證實， 步行時最大的障礙是避免跌倒。四足動物步行時，任何時刻至少會有兩條腿接觸地面，兩足行走的人類則大多數時間只有一隻腳著地。我們步行時，身體通常容易倒向兩側，因為我們的軀幹是垂直的，所以上半身也會前後左右搖晃。而且人類只有兩條腿，所以一受到擾亂就容易跌倒。有人看過貓狗步行時失足跌倒嗎？如果想看更多兩足動物行動不穩的證據，尤其是在不平或滑溜的表面上， 可以看看四足動物嘗試用後腳走路的樣子。即使是經常直立行走的黑猩猩和大猩猩，也走得東倒西歪。牠們的髖部和膝部像格魯喬．馬克斯(Groucho Marx)一樣總是彎著，手臂用力擺動，整個軀幹誇張地隨著髖部旋轉，看起來就像喝醉酒一樣。
幸運的是，天擇賦予人類許多精巧的特徵，讓我們以兩足行走時不會摔倒。最重要的適應特徵是人類的骨盆形狀相當獨特，見圖20 。猿類和狗等四足動物的髖骨高而平淺，朝後方彎曲，人類的骨盆則呈矮寬碗狀、朝兩側彎曲。這樣的曲線使四足動物位於髖部後方的肌肉到了人類身上變成位於髖部兩側。這些肌肉位於側面， 所以可在只有一條腿踩在地面時收縮，防止骨盆和上半身朝兩側的擺動腿傾斜。我們可以做個簡單實驗來驗證這個功能(稱為髖部外展︹hip abduction︺)：單腳站立，髖部保持水平，盡可能站得越久越好。大概三十秒後，就會感覺到髖部兩側肌肉因為努力防止跌倒而酸起來。
另一項協助人類直立行走的重要適應特徵，是人類的下背部特別長且有曲線。黑猩猩的下背部短而挺直，通常有三節腰椎，但人類通常有五節腰椎，形成向後彎的曲線。這個曲線使上半身位於髖部上方，若沒有它，軀幹會向前傾斜，我們就必須使用髖部和背部肌肉來維持直立。
人類還擁有許多便於兩足行走的適應特徵，包括跟骨擴大、腳部有足弓、大腳趾朝前、穩定的腳踝、長腿、膝部有支撐、大腿內收、髖關節擴大以及枕骨大孔朝下等。同事和我也證明，演化上的一般人類經常赤腳行走，因此形成像鞋子一樣保護雙腳的厚繭，但又不像鞋子會阻隔來自地面的感覺。幾乎沒有人在走路時會想到這些特徵，但這些特徵都在默默地發揮作用。我們往往要等到傷害或疾病妨礙這些功能，才理解它們有多重要。即使只是踢傷小腳趾，也會使簡單的步行動作變得困難重重。我們擁有許多適應特徵，以便在兩條腿搖搖晃晃行進時維持穩定。這些特徵帶出兩個歷史悠久的有趣問題：如果用四條腿走路顯然比較好，我們為什麼要用兩條腿走路？
＊作者丹尼爾．李伯曼（DANIEL E. LIEBERMAN），哈佛人類演化生物學教授，主持哈佛骨骼生物學實驗室。本文選自作者著作《天生不愛動： 自然史和演化如何破除現代人關於運動與健康的12個迷思》（鷹出版）
