古代武器中的物理学

作者: 曹则贤

来源: 中国物理学会期刊网

发布日期: 2023-07-09 12:34:31

本文探讨了古代武器的发展与物理学原理的关系,从原始武器的制作到青铜器时代的技术进步,再到近代冷兵器的发明,展示了人类在武器制造中对弹性、惯性、力矩、杠杆原理等物理概念的应用。文章强调了武器与物理学之间的相互促进关系,以及这种关系对人类社会发展的影响。

武器因人类生存需要而产生,最初的武器来自自然的启发,用到的多是尖锐、锋利的物件。制陶、采矿和冶金带来了金属兵器的制作。基于对弹性、惯性、力矩、杠杆原理、抛体运动等概念的模糊认识,人类学会了制作弓弩、抛石机等弹射武器,极大地扩展了武器的攻击距离。抛石机是人类的第一种机械,由此产生了力学这第一门物理分支学科。

人类在有意识地制作工具之前经历了漫长的演化过程,对自身从自然界获得的感受,特别是伤害,是有深刻记忆的。自然状态下人类所受到的伤害包括来自尖锐物的刺伤、来自坚硬物体薄边的划伤、来自运动物体的冲击,等等。参照这些伤害了自身的存在,人类学会了制作第一批原始武器,用于攻击野兽和同类。

随着人类对自然认识的深入,人们发现了铜矿、锡矿和煤矿,从而进入了青铜器时代。从石器时代到青铜器时代要经过陶器时代,考古学上似乎对陶器时代不是特别看重。笔者以为,从科学的角度看,陶器时代的重要性绝不逊于青铜器时代。陶器与人类用火有关,水加土得泥,泥加火方得陶。陶器时代带来了模范制作工艺、炉灶垒砌技术和高温技术,这些为青铜的冶炼奠定了技术基础。

到了近代,即以我国观之,人们以木材和(钢)铁为材料发明制作了大量的冷兵器。我国早有十八般兵器的说法,即刀、枪、剑、戟、斧、钺、钩、叉、鞭、锏、锤、挝、镋、棍、槊、棒、拐子、流星(锤)。十八般兵器,泛指,其内容在各个时期会有所不同。从物理的角度对于各种兵器加以审视,会是很有趣的。

比如,参照上一节关于兵器作用方式的描述,可以发现这些冷兵器从其作用方式来看,可分为带尖儿的、带刃儿的、带钩儿的和纯粹用于击打的钝器。

武器是人类因生存需要而自然产生的。最初的武器来自大自然。古代人在生产活动中逐渐学会了制陶、采矿和冶炼,有了金属制兵器。基于对弹性、惯性、力矩、杠杆原理、抛体运动等概念的模糊认识,人类制作了弓弩和抛石机,极大地扩展了武器的攻击距离。

抛石机是人类制作的第一批机械,基于此产生了机械这门技术行当和力学这门科学。军事与物理学之间的相互促进,在抛石机被应用的那一刻开始了。从对最原始武器的科学思考的最直接的产物,是经典力学和弹道学。力学,作为对武器思考的学术产物,还只是一个开始。其后的社会发展过程中,战争与物理之间一直有一种也许是让我们感到非常痛心的互相促进的关系。

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