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怎样射得更远 | 混乱博物馆

究竟是什么将人与非人区别开来?——毫无疑问是复杂的抽象思维能力。

又是什么标志着一个物种拥有了复杂的抽象思维能力?——我们会说是“行为现代性”,比如制造弓箭就是标准的现代行为,它要求人类能够综合不同材料的性质,构造特定功能的具体工具。

然而这种“现代”绝不像听上去那样新近——人类的行为现代性最晚成熟于5万年前的石器时代,之后就再也没有实质性的变化。文明的一切进步,都是经验积累的结果。

但也万万不要低估了经验的力量。


-文字稿-

怎样射得更远是一个好问题,我们这个物种从拥有智慧的那一天起就开始思考这个问题了。

从考古发现看,弓箭最晚在旧石器时代就已经传遍世界,比如1.4万年前就已经传播到北美的克洛维文化制造了大量的打制箭头。

而安达曼群岛人已经在印度洋上的群岛上隐居了2万6前多年的,它们中的某些部落已经忘了怎么生火,却依然懂得制作长弓。

单体长弓代表了弓箭的基本形:就是弯曲一根坚韧的木材,抛光后用动植物的纤维绷紧作弦,为了获得更大的能量,这种弓常常达到一人多高。公元前3500的冰人奥兹(Ötzi)就是被这样的武器杀死,而直到英法百年战争,英国人用的长弓仍然是2米高的单根紫杉木。

单体长弓是一种非常粗糙的武器,值得打磨的地方太多了——最直接的,浑圆的截面单侧受力不均,容易折断,如果能把弓臂削扁一些就好了。美洲原住民使用的平弓就是这样:它们看上去像根扁担,有效降低了弓前方额外的拉伸和弓后侧过量的压缩,拓展了制弓的材料。

更重要的,既然弓的能量来自弹性势能,能有多弯就和射得多远关系密切起来:直身的弓越弯曲,弓弦与弓臂的夹角越小,弓手的力量将更多地用于拉长,而不是掰弯;而在射出时,箭矢也将受到极大的初始加速度,不利于稳定方向。

于是反曲弓出现了——这种弓的弓弰向前弯曲,上紧弦后弓弦与弓弰贴合,已经预存了许多弹性势能;弓弦即使拉满也至多与弓弰垂直,弓手大部分能量储存于弯曲的弓中——这样的弓就可以做得更短,比如土耳其弓。

如果要把弓进一步缩短,就有将弓臂也向前弯曲,预存更多的势能的反弯弓。这样的弓更短,但它们不上弦就会倒着卷起来,韩国角弓甚至能反着卷起来,缺乏武器常识的人拿到这样的弓很容易把弦装反,把弓拉断。

反曲弓和反弯弓受力复杂,单体弓不再能够满足不同部位的材料需求,于是用木材、牛角、肌腱和胶等材料制作的复合弓也应运而生了:木材富含纤维素和木质素,兼具刚性和弹性,用作弓的核心,并且在搭弦和握手处用三角截面增加强度;牛角以角蛋白为主,非常耐压,用在弓的腹侧,储存压缩产生的势能,尤其在弓臂处加厚;肌腱以胶原蛋白为主,韧性很强,粘在弓的背侧,储存拉张产生的势能。

复合弓充分利用材料优势,大大增强了弓的动能,但是传统的动物胶很容易在潮湿气候下松懈——所以自古典时代以来,复合弓多出现于亚洲,而阴湿的欧洲仍然偏爱单体弓。

但要射得远除了弓强还要箭利——既然在空气中运动,阻力就是最关键的因素:太阔的箭头会增加阻力,太尖的箭头则会扰乱气流,要追求射程,理想的箭头轮廓恰如一个子弹头——这在中国秦代就已经实现了批量生产。

箭杆通常采用轻软的木材,这一方面是为了减轻质量,另一方面是为了保证方向:传统的弓为了强度不能钻孔,箭从侧面搭出实际上远远地偏离了目标,但只要箭杆有足够的弹性,就会在射出后弯曲振动,仍然保持前行。

既然有了弯曲和振动,为了避免箭矢在飞行途中翻滚,箭矢的末端还要加上两三片箭羽,平衡运动方向;但也有牺牲更多阻力,利用转动惯量让箭矢加倍稳定螺旋的箭羽。

总而言之,在这些殚精竭虑的努力下,传统的长弓初速度可以达到64.3m/s,射程超过300米,而复合弓就更胜一筹,土耳其的复合弓可以射出108.8m/s的初速度,极限射程超过800米。

当然在合金冶炼和高分子材料成熟发展的今天,一切都有了新的局面:现代弓几乎都是反曲弓,没有额外设备的裸弓(Barebow)或许还很酷似传统弓;而滑轮弓(pulley bow)就几乎让初次见识的人不敢辨认:滑轮和索纲让弓体可以使用更加坚硬的材料,蓄积更多的能量,弓弦搭在偏心滑轮上可以节省60%的臂力,中央的弓窗让箭矢可以沿着瞄准线正中射出,几乎不会摆动,再配上瞄准器、瞻孔、平衡杆、撒放器等设备,一把弓可以射到惊人的1200米以外。

然而仅就射得远来说,这还是一个未完的故事。

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