央视费尽心力对它进行复原却为何始终不能达到古人水平?

  导读:央视系列纪录片《古兵器大揭秘》着实开创了国内纪录片的一种新形式,即利用实验和复原,为观众展示古代兵器的威力。这相比较之前的冷兵器纪录片,着实是一个飞跃性的进步。但是不得不承认,该节目毕竟是国内第一次尝试,依然有很多“不求甚解”的地方,甚至有一些讹误,以至于频频出现实验结果与历史记载相去甚远的情况。

  床弩,是火炮出现之前中国射程最远的武器,而三弓床弩更是其中的佼佼者。按照《宋史》的记载,床弩的极限射程是700步,到宋初,由当时著名学者魏丕主持进行了改良,将床弩的极限射程提高到了1000步。宋代以五尺为一步,折合成今天大约是153厘米。我们今天说的步,古人叫“跬”,两“跬”才为一步。

  也就是说,在学者魏丕改良之前,床弩的极限射程大约为今天的1000米,改良之后,射程大约为1500米。

  按照这个记载的射程,不仅在中国,在全世界范围内也是射程最远的传统冷兵器了。古罗马的扭力弩可以将标枪发射到400多米外,英格兰长弓的记录为420米,土耳其飞弓的记录为1200米(顺风)。现代的滑轮复合弓创造过1600米的记录,不过这是现代科技的产物,不能和古代远程兵器同日而语。

  上图:土耳其飞弓非常短,所射的箭也非常轻,是专门为射远比赛设计的产物,通常几次射击之后,飞弓就宣告报废。

  然而,这样一个大杀器,在央视精心制作的这集纪录片中,却全程充满了尴尬。专家和节目组一直力求给观众呈现一个“高大上”的感觉,还结合了一些动画,介绍了床弩的基本结构,讲述了宋军用床弩击杀辽军主帅萧挞凛的故事。但是,实验的结果却令人十分失望。

  首先,床射击弩箭的速度经过测算是28米每秒,按照最基本的物理学知识,理论最大射程是速度的平方除以重力加速度,以重力加速度为9.8计算,该床弩的理论最大射程大约为80米,再考虑到空气阻力等等因素,其实际最大射程还要再减少。

  这样一个射程,不仅和记载不符,也难以在实战中发挥作用。80米的射程,别说对付装备弓弩的辽国军队,即使对付一万多年前装备投矛器的原始部落,也是够呛的。

  之后节目组测试寒鸦箭,更是出现了箭没有飞出去的尴尬场景。而按照宋代《武经总要》的记载,寒鸦箭的射程大约是两百步,也就是三百米。

  节目组复原的三弓床弩和历史记载之间的差距实在是太大了。节目组自己也给了解释:弓弦不行。

  这真是一个完完全全不顾现实的说法,简直把观众当傻子一样愚弄。弓弩的弦要满足两个条件,第一是坚固,第二是低延展性和低弹力。坚固自然不用说,所谓低延展性,就是弓弦在受力的情况下不能有太多的形变,更不能有弹性。和很多人所理解的不同,弓弩的弦是不能有弹性的。因为弓弩的弹性来自于弓臂,弹性的弓弦会抵消掉弓臂的弹性,极大地影响弓弩的性能。

  古人常用的弓弦有这么几种:以棉线、麻绳包裹蚕丝为弦,以干鹿筋为弦,单纯以棉绳或麻绳为弦。现在弓弦的材料主要为:飞速弦,凯夫拉弦,达克隆弦,无论哪种都达到甚至超过古代弓弦的性能。

  如果真的是弓弦的问题,节目组大可采用现代弓弦作为替代品,以完成实验。更重要的是,节目组使用的弓弦为麻绳,也是古代弓弦的常用材料,即使做工不如古代的粗糙,也不可能达到如此大的差距。

  首先,我们必须得承认,复原该床弩的吴景刚先生是一名出色的木工大师,能够做出很多精密的木制构件。这架床弩在结构上,着实没有什么问题,前二后一的排列也符合记载和图画。但是我们也必须要指出他在复原该床弩的时候,犯得一个根本错误——弓臂材料。

  通过视频我们可以看到,吴景刚先生床弩弓臂是一层层叠压、捆绑的竹片或者木片。实际上,这种弓臂的弩,在宋代军中是没有装备的。在节目中,该床弩检测出的拉力为177公斤,拉距为155厘米。

  177公斤的拉力,是一个什么概念呢?明代初年曾经制作过一批单兵弩,文献详细记载了这些弩的拉力,分为三等,第一等为150斤,相当于今天的90公斤(《武备志》所记载)。而在更重视弩的宋代,单兵重弩拉力更是一度达到两石三斗,相当于今天的135公斤(《宋史》记载)。

  也就是说,这个三弓床弩的拉力,仅仅是明朝单兵弩的两倍,略强于宋朝单兵重弩的拉力而已。

  那么,古代的三弓床弩,到底有多大的拉力呢?史籍记载的拉力单位为“人张”,比如“七十人张”、“百许人张”等等,其具体数值已经不可考证。但是通过一些已知数据进行分析,我们可以得出一些推论。通过这些推论,我们也可以判断史籍记载是否合理。

  中国古代的弓,多为筋、角、木复合材料制成,以木为心材,弓腹贴角,弓背铺筋。《武经总要》的配图中,三弓床弩的弓臂部分有明显的长稍角弓的形状,应当是筋角木材料制成的。

  明清武举有力弓项目,即比试能开多重的弓,这些弓都是以筋、角、木为材料制成的,已知最重为十八力,约合今天的97公斤。当然,这并不是筋角木材料能够达到的极限,只是当时武举应试者能够拉开的最大拉力。上文已经提到,宋军的单兵重弩可以达到135公斤的拉力,近代的欧洲绞盘角弩,可以达到接近五百斤的拉力。考虑到三弓床弩的大小,250公斤的拉力,应该说是可以达到的。

  上图:近代欧洲角弩弓臂部分的横截面,黄色为木材,两侧为牛角,上面厚厚的一层即为牛筋。

  那么,三张弓两正一反,加上一个动滑轮,其最大拉力当是(250+250)/2+250(动滑轮拉力减半),也就是500公斤。以拉距155厘米,重力加速度9.8计算,考虑到中国反曲弓较大的拉力曲线,三弓床弩张满后的蓄能能够达到4000焦耳。

  《武经总要》记载,寒鸦箭能够射200步即300米,考虑空气阻力,其箭只初速度大约为60米每秒。据《翠微先生北征录》记载,宋代弓所用最轻的战箭大约为40克(十钱),60米每秒,即72焦耳。即使三弓床弩能量输出效率只有百分之五十(实际上滑轮结构是一种高效率设计),也足以一次射出二十七支箭。何况这里的弩箭可能要轻于弓用的箭(弩箭更短),所以史籍记载的一次射出数十只,射程200步,是可以做到的。

  另一方面,《宋史》所记载1500米的射程,应当不是其发射正常用箭的射程。按照《武经总要》记载,“七十人张”床弩发射“一枪三剑箭”射程为450米(三百步)。可见1500米的射程,应当是某一次实验中,利用轻箭所打出来的极限距离,使用常规作战用箭时,远远达不到这样的射程。考虑空气阻力,箭的初速度要达到150米每秒,便可达到1500米的射程。

  宋军最有可能的,便是以弓射用箭进行测试,宋代一石弓配十钱箭,最重的当为一石八斗弓,也就是是十八钱箭,约合今天72克。

  这样一算的线焦耳,能量利用效率约为20%,符合轻箭低效率的科学现象,应当是可以达到的。

  除此之外,该集纪录片也有一些其他小问题,比如说一枪三剑箭应当为三条铁箭羽,而节目中却是两条,不过这些都是次要的了。

  对于复原,制作200公斤的角弓的确费事,小编的建议是:可以采用性能接近的玻璃纤维片,利用层压工艺进行复原。考虑到玻璃纤维的性能不如传统的角弓,所以弦料可以用现代材料的弦料进行弥补,尽可能的复原出三弓床弩的真实威力。实际上,在国外很多类似的复原节目中,节目组也会经常有节制的选用一些现代材料,对古代兵器进行复原。

  上图:国外著名实验考古节目《致命武士》中也会选择现代材料,比如图中蒙古武士的弓,就有玻璃纤维的成分。