舒福德智能床给张朝阳出物理题

在11月6日的《张朝阳的物理课》一周年直播上，麻省理工物理学博士张朝阳老师深入而细致地讲解了本节课的赞助商--舒福德智能床和物理的关系。此次直播在搜狐视频上有超过2600万的热度。

这堂生动且科学的物理课把睡眠实实在在地和物理联系在了一起，很难想象把轻飘飘的睡眠和现实生活联系在一起的竟然是物理公式，物理竟然也能如此浪漫。这些物理现象和公式把睡眠从人们的想象里拽到现实中，又通过科技实现在一张床上，是它让生活的压力消失，睡眠变得更加轻盈。

舒福德智能床就是这种通过物理知识结合现代科技的结晶，接下来让我们随着张朝阳老师的讲解和推导回忆一下这张有神奇魔力的“黑科技”冬奥床是如何利用物理知识使我们的睡眠进化的。

1.进化前：让人疲惫的切向力 & 进化后：使人放松的零重力

在每日的学习工作中，我们难免会时常低头看电脑、看书或看手机。如果此时将作用于头部的重力分解，会存在一个垂直于颈椎的力，这个力就是我们所说的横向力。根据牛顿第一定律，要支撑我们的头保持静止，还需要一个力来抵消掉横向力，我们就不得不需要肌肉充血来强行抵抗了。

根据大家的日常习惯，假设我们低头的角度为30°，这个力就会是头部重力的一半。一般成年人的头部重量大约是4～4.5公斤，所以横向的力大约有25牛顿，这个力大概相当于我们用自己的颈椎和腰椎长时间地提着一台电脑主机，可想而知我们自身的椎体和肌肉因此承受了多大的负担，当我们了解了这些物理知识，就会发现长期低头看电脑或手机，会造成颈椎病和背部肌肉发炎等病痛就完全不足为奇了。

更可怕的问题是，千百年来，人类的身体有朝九晚五的生物钟规律，白天工作，夜间休息，而地心引力却永远不知疲倦，只要我们还身处这个地球一天，我们就会不分昼夜地被横向力所损耗。

大多数人在入睡阶段最为习惯的姿势是平躺。腰部悬空，背部和腰部所受的重力分解到腰部和臀部的连接处，会有一个非零的切向力的力，这个力需要肌肉做功去抵消，这会增加身体的消耗。在这个状态下就会使我们比较疲惫，难以入睡。

而舒福德智能床帮我们的睡眠完成了这次进化。

舒福德智能床根据物理学原理，通过科技手段设计制造，很好地解决了人在睡觉休息时需要尽可能地消除掉重力沿着身体上分解的切向力的问题，从而使身体获得更好的休息。

人体工程学，其中一个方面就非常详细地研究了人体在各种姿势下的受力情况。对此，舒福德智能床在细致严谨地探索下，利用“零重力”的物理角度，借鉴美国太空署宇航员的起飞角度，根据最符合人体工程学的斜卧角度，孕育而生了“零重力模式”。

他们经过对睡眠的长时间研究，发现在零重力模式下，先对背部摇摆按摩，而后头部抬升15°按摩，非常有助于缓解全身肌肉紧张，在这一模式下进行受力分析就会发现，身体各个大部位的切向力都很小，舒福德智能床智能贴合身体曲线起到了各个部位的有效承托，会让人体在完全放松躺卧时，几乎感受不到切向力，像在太空中一样。基于这个零重力角度概念配合振动按摩，通过数字化智能可以实现一键入眠。

2.进化前：鼾声如雷 危机四伏 & 进化后：一夜酣甜 轻松解压

鼾声如雷看似深度睡眠，其实危机四伏。尚且未论卧榻之侧是否可以容忍他人“鼾睡”。医学早已证明打鼾不仅会影响到精神和工作状态，还会出现自我调节功能的下降，引起呼吸系统和内分泌系统的疾病，更甚者会引发呼吸暂停症，导致身体长时间处于低氧状态，出现低氧血症状。

能够用物理知识帮助这类人摆脱连化学药品都素手无策的难题吗?

那么我们得先弄明白打鼾的原理。其原理是：在睡眠时，全身肌肉放松，口腔顶后部(软腭)、舌以及咽喉部肌肉会处于放松状态，导致气道失去支撑，从而压迫变窄，咽腔会比清醒时略小，如果咽腔狭窄到一定程度，气流就会引起局部黏膜组织的振动，从而产生打鼾。

那舒福德智能床是如何应对打鼾，使我们的睡眠得到进化的呢?

为了让身体获得很好的休息，除了使用之前的零重力模式之外，还需要智能干预打鼾。只要把床头抬升一定角度就能防止舌头对喉咙施加压力。所以在打鼾的时候，自动抬升床头改变体位就能避免打鼾，而在停止打鼾后，床头又可自动恢复正常。

那舒福德智能床又是如何感知人正在打鼾的呢?是因为它的“身上”搭载了很灵敏的非接触式压电薄膜传感器，在睡眠过程中不会干扰用户的睡眠。压电薄膜传感器中的核心是压电材料，它在受机械冲击或振动时会产生电荷。在原子层，偶极子的排列顺序被打乱，材料被极化，就会在两端产生类似电容的结构。

舒福德智能床搭载的羽感级传感器，将声音振动信号通过压电传感器转化为电信号，再用数字滤波技术从连续的电信号中分离出心率、呼吸、体动以及鼾声信号。当智能床感知鼾声变大后，会自动调用电机抬升床头 15°，防止舌头对喉咙施加压力;呼吸震动变弱后，再自动放平，过程中不唤醒，实现智能打鼾干预。

而且除了在睡眠过程中监测鼾声信号等之外，它还能计算、记录心率，呼吸率，体动，疲劳指数，恢复指数和卡路里消耗情况，最后生成日报和月报，监察自己的身体状况，使睡眠变得一目了然。

不仅如此，未来舒福德智能床也会陆续开发睡眠报告解读、睡眠医学专家建议和智能云问诊等功能，不断完善和发挥舒福德智能床的健康风险可预测、睡眠过程可干预、睡眠健康可管理，致力于为消费者的睡眠和健康提供一系列完整闭环的解决方案。

全文总结：奉行长期主义的舒福德智能床和奉行长期主义的《张朝阳的物理课》，携手不断地“进化”。

这堂张朝阳的物理课，不仅仅是新知识的输入，更是一种理念的革新。在长期的目标和坚持中，不断地打破自己的固有思维，对生活和理想报有无限的期待和热情。我们曾浪漫地认为物理始于砸在牛顿头上的那颗红苹果，但此刻我们不再追问它从哪里来，我们只在意它往哪里去。和睡眠质量相关的竟然并不是那些迤逦的幻想，而是实实在在的物理知识与科技。物理并不是高岭之花，它现在就化作一张床，体贴浪漫而温柔的去解决现代人的睡眠压力问题，做到真正的“一键入眠，全民减压”。

舒福德智能床十七年的技术积累让我们知道了每一份不知来源的惬意都与勤恳地耕耘相关，“黑科技”的背后是严谨求实的态度和真实可靠的物理知识。舒福德智能床紧跟时代的步伐践行着长期主义，在睡眠领域时刻保持着严谨求实的物理精神，把全部热情投入到提升睡眠质量的事业当中，从实验室中来，到千家万户去，这是一种独属于舒福德智能床的温柔。

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