春節(jié)檔電影《鏢人:風起大漠》上映后,讓不少人又重新關(guān)注起中國武俠和古代兵器。大漠里策馬狂奔,長刀一揮,近身纏斗,光看畫面就很過癮。和現(xiàn)代槍炮比起來,冷兵器打斗有一種特別直接的感覺,也更容易讓人看出招式和兵器本身的門道。比如,為什么刀砍起來更順手?為什么槍在古代地位這么高?為什么弓弩能隔著老遠還這么有威脅?這些問題表面上是在聊古代兵器,實際上都能從力學里找到答案。
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所以,我們想借著《鏢人》這波熱度,開一個和中國古代兵器有關(guān)的連載系列,聊聊那些刀光劍影背后的力學門道。今天我們先從最基礎(chǔ)的說起:槍、弓和甲胄。
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槍為什么常被稱為“百兵之王”?
槍的厲害之處首先在于距離。實戰(zhàn)里,對手還沒碰到你,你的槍尖已經(jīng)先到了,這就是長兵器天然占便宜的地方。尤其在陣列作戰(zhàn)中,誰先把兵器送到對方面前,誰往往就更容易搶到先手。
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但槍的強,不只是因為長。出槍時,人的手臂和肩膀其實是在帶著槍做轉(zhuǎn)動,而槍尖離發(fā)力位置最遠,所以同樣的動作下,槍尖往往能獲得更高的線速度。所謂“線速度”,我們可以簡單理解為:槍尖向前沖出的速度。速度越高,刺擊時的威力自然也越強。
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再加上槍頭通常比較尖,接觸面積很小,同樣的力會集中在更小的范圍內(nèi),于是形成更高的壓強。壓強越大,就越容易刺入目標。所以,槍之所以被稱為“百兵之王”,不只是因為它長,而是因為它把距離、速度和受力集中這三件事有效地結(jié)合到了一起。
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弓弩為什么在遠處也能打出殺傷力?
如果說槍是把人的力量直接送到目標上,那弓弩的思路就不一樣:它不是立刻把力打出去,而是先把力量儲存起來,再在一瞬間釋放。
人拉弓時,肌肉做的功并不會馬上作用到目標上,而是先儲存在弓臂里,形成彈性勢能。等到松手時,這部分能量會迅速釋放,推動箭矢飛出去。弓弩高明的地方就在這里:人的肌肉雖然很難在極短時間里爆發(fā)出特別大的力量,但可以用更長一點的時間慢慢把弓拉滿,把力量一點點積攢起來,再集中轉(zhuǎn)化成箭離弦瞬間的高速輸出。
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而箭之所以能在較遠距離上形成殺傷,不只是因為箭頭鋒利,更因為它飛得快。速度越高,動能越大;箭頭越尖,受力越集中,也就更容易形成穿透。弩則是在這個基礎(chǔ)上又往前走了一步。它把“上弦”和“發(fā)射”分開:先上弦,把能量儲存好;瞄準時,人不用一直和很大的拉力對抗,動作會更穩(wěn);最后再通過機械裝置完成釋放。這樣一來,弩的優(yōu)勢就不只是威力大,更在于它能讓發(fā)射更穩(wěn)定,也更容易保持一致。
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甲胄是如何提供防御的?
很多人看古裝劇,會覺得甲胄的作用就是擋住兵器。如果用力學的眼光來看的話,甲胄其實是在想辦法改寫受力方式。
兵器要傷人,最有效的辦法就是把力量集中到很小的面積上,比如槍尖、箭頭、刀鋒。甲胄則反過來,它要做的是把這些集中起來的力重新分散開,讓力量不要一下子全壓到人體某一個點上。受力面積一變大,局部壓強就下降了,穿透難度自然會上升。
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除此之外,甲胄還有一個很重要的作用,就是拖長受力時間。沖擊來得越快、越猛,人感覺就越重;如果甲片、皮革或者夾層能先發(fā)生一點變形、錯動、摩擦,就能把剛開始那一下的沖擊稍微緩一緩。雖然傷害未必完全消失,但峰值會降低,人受到的打擊也就會輕一些。
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這也是為什么有些攻擊明明沒刺穿甲胄,人還是會被打得很難受。因為傷害不只有刺進去這一種。就算沒破甲,剩下的沖擊也可能通過甲體傳到身體上,造成鈍擊傷。因此,甲胄也不是無敵的,它只是盡量幫我們把傷害變小。
如果用一句話來總結(jié)古代戰(zhàn)場上最常見的這三種裝備,可以說:槍搶先手,弓打遠處,甲胄扛傷害。它們看起來各有分工,其實都圍繞著同一件事展開:要么把力量更有效地送到對手身上,要么盡量不讓這些力量輕易落到自己身上。下一篇,我們把目光轉(zhuǎn)向幾種更有特點、看上去也更猛的兵器——流星錘、镋和槊,看看它們真正厲害的地方到底在哪里。
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