弩炮

弩炮

狄俄尼索斯採用力學研究的成果——扭力彈簧發明了弩炮,即利用兩束張緊的馬鬃、皮繩或動物肌腱產生的扭力作為動力,驅動弩臂帶動弓弦拋射彈丸或箭矢。希臘人設計的弩炮帶有堅固的支架,主梁置於支架之上,其前端兩側裝有兩具扭力彈簧組,每個彈簧組帶動一隻弩臂,弩臂末端連線弓弦,弓弦正中是容納投射物的編制網袋。弩炮具有強大的威力,性能良好的弩炮能夠將1塔侖特(古希臘重量單位,約合26千克)重的石彈拋出300碼(1碼=0.9144米)開外。

歷史記載

弩炮弩炮

弩炮具有強大的威力,性能良好的弩炮能夠將1塔倫特(古希臘重量單位,約合26公斤)重的石彈拋出300碼開外。公元前

332年,當馬其頓的亞歷山大大帝圍攻波斯屬地加沙城(Gaza)時,防守者就曾使用弩炮反擊,一架弩炮發射的長矛甚至穿透了亞歷山大的青銅盾牌,刺穿了他華麗的胸甲將他擦傷。弩炮徹底改變了功防雙方的力量均衡,他巨大的打擊力和精度讓人不寒而慄:在公元63年羅馬人圍攻耶路撒冷的戰役中,猶太將領約瑟夫回憶說,和自己並肩站在城牆上的一位夥伴,竟然被一枚羅馬弩炮發射的彈丸將頭顱整個打飛!城裡的一名孕婦則被一枚石彈擊中,他腹內的胎兒被拋到了100英尺外!羅馬人的巨型弩炮可以將400米外的敵人轟的潰不成軍,他們發射的長矛可以將兩個或三個排成密集隊型的敵人一起釘在地上,。除此之外,弩炮的精度也令人嘆為觀止,他們甚至能夠反覆命中同一地點,,曾經有過弩炮發射的長矛將前面已經命中的長矛劈成兩片的記載。

公元前399年希臘屬下塞拉古城邦的狄俄尼索斯一世就面臨著這樣一種艱難境地:迦太基人對他的王國虎視眈眈。面對強敵,狄俄尼索斯知道不能完全指望自己的士兵,因為他們絕對無法匹敵慣戰的迦太基人。作為一向以文明自豪的希臘城邦,塞拉古可以仰仗的似乎只有——文明。

狄俄尼索斯決心放手一搏。他徵召了大量本城和鄰邦的學者工匠,進行一場大規模的研究,其目的是製造出具有強大威力的新式武器,取得對迦太基人的優勢。精明的狄俄尼索斯對整個研究群體進行了縝密的組織規劃:學者們和工匠被分成專業小組,各組間採取分工合作的方式,對參加者給與物質和精神獎勵,這種今天被普遍採用的組織方法極大地提高了工作效率。在這番努力之下,許多當時十分新奇的兵器出現了,其中包括帶有多層甲板、裝備撞錘的戰船等等。但是,有一個成果會讓其它努力都黯然失色——狄俄尼索斯的工匠們設計了戰爭史上第一具弩炮!

毫無疑問,從茹毛飲血的蒙昧時代起,弓弩就在早期戰爭中發揮了巨大的作用,飛蝗般撲向敵陣的箭矢往往給對手造成可怕的傷亡。但隨著甲冑的發展和工事築壘的出現,單兵弓弩的作用被相應削弱。它們無法穿透面復青銅的盾牌,更無法摧毀磚石砌就的掩體。雖然人們嘗試過製造巨型弓弩,但依靠弩臂彈性形變所產生的發射力量已經接近極限,無法賦予彈丸或箭矢更大的威力。狄俄尼索斯發明的弩炮首次採用了力學研究的最新成果——扭力彈簧,即利用兩束張緊的馬鬃、皮繩或動物肌腱產生的扭力作為動力,驅動弩臂帶動弓弦拋射彈丸或箭矢(實際上是長矛)。

希臘人設計的弩炮帶有堅固的支架,主梁置於支架之上,其前端兩側裝有兩具扭力彈簧組,每個彈簧組帶動一支弩臂,弩臂末端連線弓弦,弓弦正中是容納投射物的編制網袋。橫樑上側帶有燕尾長槽,一個帶長導軌的滑塊可以沿著長槽前後滑動,滑塊的後方裝有一套精巧的擊發機構,可以方便地鎖定和釋放弓弦。橫樑的末端裝有絞盤,操作者可以扳動手柄,通過繩索拖曳滑塊移動,當擊發機構鎖定弓弦並向後拉開後,武器就處於待髮狀態。為了讓操作絞盤不至於太費力,在橫樑兩側設定了金屬齒條,既能讓開弓的工作不必一氣呵成,又能調節武器的拋射力量,從而獲得需要的射程。後來金屬齒條被圓形棘輪所代替,使操作更加簡便可靠。希臘人在弩炮的研製方面幾乎傾注了全部智慧。為了賦予弩炮靈活的方向和仰角,他們為弩炮設計了可以自由轉動的基座!

弩炮刺激了古代科技的實用化,採用扭力裝置代替傳統的弩臂結構,是一項了不起的革命。越是進一步了解這種強大的武器,就越能了解歐洲的工業化淵源究竟可以追溯到何時何地——許多弩炮被設計成組合結構,可以拆解運輸,並在前線快速地組裝使用。弩炮的主體結構為木質,要想製作出堅固耐用的產品需要相當的技藝,特別是兩組扭力彈簧的力量必須保證均衡,否則彈丸的精度就無從談起。但我們必須承認,古希臘人做到了。

意義

絕不僅僅表現在攻城略地,它第一次改變了人們眼中的科學形象,並反過來極大地推動了科技的發展。在弩炮出現以前,在希臘從事工程技術的人員地位卑微,不受重視,在奧林匹斯山上的眾神只中,唯有代表手工藝和工程技術的火神赫淮斯托斯被描繪成一個醜陋骯髒的瘸子。即便是菲底阿斯這樣的著名雕刻家,在完成培拉衛城工程後,人們甚至不允許他在浮雕上刻下自己的肖像。但弩炮的發明立刻展示出工程技術的無限潛力,於是製造弩炮等攻防裝備的工匠和專家開始被給予優厚的禮遇,甚至在政治鬥爭中,具有弩炮製造技術的專業人士也可免遭迫害和刑罰。因為炮兵的出現,原來的步兵佇列中的並列平等關係被徹底打破,繼而影響到社會關係的變革。許多西方學者相信,弩炮的出現對古羅馬共和制的瓦解產生了不可忽視的推動作用。一種武器,改變了社會格局。

製造

它是一項極為精密的工作,工匠們依據扭力彈簧的尺寸來區分弩炮的規格,而這些又都依賴於扭力彈簧的直徑。希臘人在實踐中總結出了經典弩炮零部件尺寸。以扭力彈簧組件為例,水平擋板由一塊正方形的木板作為坯料,其厚度等於扭力彈簧的直徑,邊長等於扭力彈簧的長度,在此基礎上按照二分之一的比例建立AG、De兩條平行線,再以扭力彈簧直徑的三倍為半徑建立AG、De兩條圓弧,於是扭力彈簧組件的擋板才告完成。垂直擋板的卯榫深度應該等於水平擋板厚度的2/3。水平擋板的中心孔外面由金屬環箍加固,環箍上帶有卡口,通過轉動金屬條,扭力簧的扭力可以任意調節。他們甚至建立了一套嚴密的推算體系作為製造弩炮的參考,一旦知道了扭力彈簧的直徑,工匠就能夠輕易的推算出弩炮主要構件的尺寸,並且在關鍵受力部件上用金屬加固。

網上有資料聲稱公元前270年,埃及托勒密王朝完善了弩炮製造理論,總結出兩條基本準則:對於發射長矛的弩炮,扭力彈簧的最優直徑應該是長矛長度的1/9;而對於發射石彈的弩炮,其扭力彈簧的直徑應該等於彈丸質量平方根的1.1倍(這個神奇的羅馬公式中,直徑的長度單位為德克太爾,約為19.8毫米,彈丸的重量單位為米納斯,約為437克)。千萬不要小看這個貌似簡單的公式,這裡包含了羅馬人對扭力彈簧力學特性和彈道學的精確認識。現代彈性力學理論證明,扭力彈簧的扭力確實和其直徑的三次方存在一定的比例關係!更為重要的是,這個公式提出了立方根的求值問題,因為要想計算扭力彈簧的直徑,就必須算出彈丸重量的立方根,這是人類歷史上首次對三次方根的求值嘗試!在沒有現代計算工具的時代,計算三次方根是一項可怕的繁重工作,但智慧的羅馬人卻用一種出奇巧妙的方法成功的解決了這個難題,他們利用幾何原理創造了一種組合滑動直尺,可以直觀的計算出任意長度的三次方根!但實際上這些網文說法並不可信,因為牛頓力學和伽利略拋物線理論的提出已經是西羅馬滅亡之後一千多年,羅馬時代並沒有彈道學;扭力彈簧的材料有毛髮、麻繩等,不同材料也不可能適用同樣的公式;人類首次開平方根和立方根是十一世紀西亞人完成的,並非羅馬人所為。

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