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探秘秦始皇兵马俑:先进的武器制作工艺及标准化生产

时间: 2023-07-09 12:23:35

三棱形箭镞

在秦始皇兵马俑坑中出土了4万支箭头,头部呈三棱形,正面轮廓与现今半自动步枪弹头的曲线极为相似,专家们第一次看到出土的箭头的时候,就断定秦朝的兵工厂拥有标准化的管理思想,因为早些年他们在湖北、江苏、河南出土过同款的秦国箭头,真的叫一模一样,绝对是同一个模具当中标准化制作出来的。果然,测量数据也证实了这个猜想,4万支箭头最大的误差只有 0.22 毫米,最小的误差 0.02 毫米。

专家们检测箭头的金属成分,发现键杆的部分是 3% 的锡, 1% 的铅和 96% 的铜,而掉转过来了箭头的部分,这是 20% 的铅和 80% 的铜。也就是说,箭杆和箭头是分开铸造的,然后再焊接在一起。箭杆不含铅,这样轻便飞的远。箭头含铅高,这样硬度强,破甲能力大。

箭头是三棱形的,和现代子弹的形状非常相似,所以专家们估计秦军在大量的战争实践当中,总结出来了这种和现代子弹一样的空气动力学,他们放弃了杀伤力更大的翼型箭头,因为它受风的影响大,准确度不高;也放弃了带血槽的棱形箭头,因为它风阻太大,飞得不够远。

翼型箭头

带血槽的棱形箭头

青铜弩机

既然箭头都这么讲究了,那发射它的装置肯定也不是普通的弓驽。青铜弩机被称为 2200 年前的自动步枪,拥有更宽更粗的弓干、更长的弩臂,以及更精准的瞄准系统。有学者推测,这种弩的有效射程可达到 138 米开外,是当时绝对的强弓劲弩。

弩机由望山、悬刀、钩牙三个标准化的部件组成。全国各地出土的秦弩弩机都可以自由的组装,任何一个部件坏了,都可以从另外一只秦弩上面拆卸零件,拼装成一个新的弩机,弩机安装到弩臂上,就成了一把强弩。望山用来瞄准,和现代的步枪瞄准原理是一样的,三点一线将瞄准技术标准化。钩牙挂住弓弦,这样就可以在射击的时候不用使劲去拉弦。

秦剑

兵马俑坑当中还出土了几把 90 厘米长的秦剑,专家们在发现秦剑时,秦剑被倒地的兵马俑已经压弯了,但是移开泥俑之后,剑又恢复了原有的形状,而且这么长时间没有生锈依然锋利无比。

秦剑比其他诸侯国的青铜剑长近 30 厘米,专家说这是世界上最早的击剑,不是用来砍杀的,而是用来刺、击杀的。这一定也是秦人从实战当中总结出来的经验,在一米之外就将对方击杀。

90 厘米的青铜剑是如何做出的呢?青铜专家们开始也极为困惑,因为以他们认知中,秦朝的技术不可能做出来 90 厘米的青铜剑来。秦人用了一种很巧妙的方法,做出了 90 厘米长的青铜剑,原来剑身上有 8 条棱线,棱线时紧时松,剑身也跟着棱线,一会儿宽,一会儿窄、一会儿厚、一会儿薄。这个设计太巧妙了,工匠们找准了长剑的受力点,在受力点的地方剑身就变得又宽又厚。在不受力的地方,剑身就变得又薄又窄,减轻自重。这样一来,一把九十厘米长的青铜剑也就被锻造出来了。

那秦剑为什么 2000 多年还不锈?原来这上面有一层个铬盐防腐的涂层。而铬盐防腐这是 1930 年代和 1950 年代德国、美国才先后掌握的黑科技。秦朝人是怎么弄出来的?这还是一个未解之谜,专家们猜测可能还是生漆 的问题,秦人用生漆处理木制剑柄的时候,也涂到了锋口上,最终埋了 2000 多年,生漆和土壤里的化学元素产生反应才出现的。

兵马俑坑里还挖出了几把诡异的短剑。最开始专家们都很疑惑,这些短剑怎么没有剑柄?难道是插在木杆上使用的吗?果然,插上一根长长的剑柄以后,专家们懂了,这就是失传 2000 多年的铍,也就是所谓的斩马刀。这种武器很难驾驭,必须是职业武士才能操作。比如日本的职业武士使用的薙刀,就是铍的演变。

薙刀

秦戈

西方的冷兵器当中并没有发明戈,所以当他们的专家看到秦戈以后,那是大加赞赏,认为这是一种反制骑兵的精妙武器,可以刺、可以勾、可以砍,还可以格挡。就像这样轻松的把骑士挑落马下,非常好用。

铍和戈是如何打磨的锋利无比的呢?专家们用树脂翻模,然后放到扫描电镜下面去观察锋口,结果竟然发现机械打磨的痕迹。在 1.5 毫米的局部,上万条整齐的磨痕,没有一根是错乱的。这不可能是手工制作出来的。4万个箭头,每一把长戈、铍刀,都是这种机械化打磨的痕迹。秦人究竟是怎么做到的?这又是一个未解之谜。科学家只能猜测,秦人已经掌握了砂轮打磨的机械化工艺,但是现代的工匠想用砂轮复刻出这么整齐的磨合,难度极高,绝对不适合量产,然而即使是砂轮,这也是领先世界 1000 多年的工艺。

时至今日,秦始皇陵包括兵马俑坑也并未发掘完,也许未来当专家们继续考古,才能破解一个更大的谜团:秦朝人究竟为什么能创造出这些惊奇?