古希臘新型扭力機械

劉衍鋼

提 要：隨著絞車等加力機械的引入和弩炮類武器的不斷大型化，傳統(tǒng)的弓體結構成為機械武器發(fā)展的瓶頸和障礙。古希臘工程師最終設計出蓄能能力更強大的扭力發(fā)條裝置以替代弓體，成功地解決了這一技術難題。扭力發(fā)條的結構和原理經歷了由簡單到復雜、由粗糙到精密的演化過程。扭力機械不僅是古希臘科學技術和工程設計的產物，它的引入和改進本身也促進了古典世界機械工程學和數(shù)學方法論的發(fā)展。

一、技術演化略議

上述現(xiàn)代人的研究結果，古希臘人在實戰(zhàn)中早已掌握。古希臘工程師嘗試各種突破弓體結構局限的機械設計，最終取得成功。這段發(fā)展期約為公元前4世紀中后期。借助古典學者的文獻記錄和相關實物證據(jù)，研究者可以較為精確地復原這一段由簡單粗糙到復雜精密的連續(xù)演化過程。相關的重要古典學者列舉如下：

在公元前4世紀戰(zhàn)事頻繁的地中海世界，對武器威力的需求促使古希臘人很快就觸及弓體蓄能的上限。隨著絞車機械數(shù)以十倍人力計地增大拉力，弓臂的粗壯度和長度相應增大。最終古希臘人發(fā)現(xiàn)：無論采用何種材料，當弓體尺寸超過一定閾值后，其勢能和機械特性不升反降。因此，如何突破弓體結構的局限遂成為弩炮類武器發(fā)展的焦點。希隆總結了這段不斷嘗試的技術發(fā)展史：

但筋腱性質柔軟，需要與弓體的木材骨架結合方能有效發(fā)揮其彈力。傳統(tǒng)復合弓結構一般以筋腱束嵌入弓臂外側，大型機械武器的復合弓臂結構與此相似，可能帶有更多更長的筋腱。……