古代武器中的物理学(4)

图3 1965年出土的青铜制越王勾践剑，距今约2500年
约在公元前1300年，随着人类获得高温的能力不断提高，人类进入了铁器时代。虽然青铜的维氏硬度(Vickers hardness)约为60—260，高于铸铁的30—80，且青铜器耐腐蚀，但青铜时代最终还是让位于铁器时代，因为锡矿的缺少让青铜冶炼难以为继，而铁矿石则大量存在。尤其重要的一点是，后来的铁匠掌握了炼钢的技术，钢的力学强度优于青铜。西周虢国墓曾出土过短钢剑，系由块炼渗炭钢打制而成，可见那时候我国已掌握了炼铁和炼钢技术。不幸的是，铁和那时候的钢不耐腐蚀，出土文物所见的铁或钢制品常常都被腐蚀殆尽。不锈钢(含铬、镍、锰以及其他众多微量元素的合金，各有组分不同)是19世纪才出现的。由于铁的供应量大，随之出现了大量的铁制冷兵器(图4)。由于(钢)铁既有硬度又有韧性，故而被大量用于刀具的打造。特别地，铁还被用于制造各种农具，如锄、犁、镐、锨、镢头等，极大地促进了农业的发展。
钢铁自铁器时代以来至今一直是制作武器的主要材料。

图4 铁枪头。铁制兵器的特征是会生锈
3 物理的眼光看冷兵器
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。
所谓的十八般兵器都属于格斗兵器。使用兵器格斗，当然希望伤敌而不被敌伤，故古代征战中兵器以长枪大戟为首选，有“一寸长、一寸强”的说法。然而，长枪、大戟的长度相比刀、剑也只是略有增加，因为它受人体自身尺度的限制——四十米长的大砍刀不是那么好驾驭的。此时，我们自然会关注兵器的攻击距离问题，英语为range(Radar中的第二个r字母即来自这个词)。对于热兵器，汉语常用说法则是射程。为了增强兵器的攻击距离，人们发展了软兵器，包括鞭、流星锤、三节棍、绳镖等，这些兵器的特点是携带时是短的(一般不足一米)，但在攻击的关键时刻可以到达比较远的范围，比如绳镖的攻击距离约为使用者身高的两倍，达三米半左右。