腹弓——远程机械武器之肇始

刘衍钢 赵少峰

腹弓

——远程机械武器之肇始

刘衍钢 赵少峰

制造出射程更远，威力更大的远程武器是人类在军事技术方面的永恒追求。常规的弓箭受限于人类的臂力，无法在性能上有实质性的突破。公元前五世纪后期，古希腊人在科学知识与工程技术方面的积累使得发明一种超越臂力的远程机械武器成为可能。公元前400年前后，西西里的希腊人发明了腹弓。腹弓推动了复杂机械武器的发展，开启了人类远程机械武器时代，在世界军事史和工程技术史上占有重要地位。

弓箭；腹弓；远程机械武器；希隆

远程机械武器是古典欧洲最具特色的军事装备之一，亦是古典科学技术成就的集中体现。这类武器由古希腊人首创并完善，经罗马人的改进和标准化，成为效能极高的军事装备。古典远程机械对古代兵器和古代战术的发展有着深远影响，在军事史上占有重要地位。由于史料和研究条件所限，国内学者对于此类武器至今尚无深入的研究。本文试图从最基本的文献与考古史料以及科学与技术原理入手，综合国外学者的最新研究成果，探寻古典欧洲远程机械武器的起源，弥补国内相关研究的不足。

弓箭技术的发展：从臂力弓到腰力弓

反曲弓可谓古代弓箭技术发展的最高阶段。在同等拉力下，反曲弓的弹性势能与能量转换率（将弹性势能传递给箭矢的效率）皆高于其他类型的古代弓。因此在能量利用率和杀伤力方面，反曲弓都是性能最佳的弓。希腊人的反曲弓一般以木材为弓胎，以兽角、兽骨、筋腱与有机胶等层叠复合而成，制作过程复杂繁琐，制作周期也极长。从古希腊人对反曲弓技术的掌握程度可以推知，古典时代的希腊人已大体知悉冷兵器时代的各类弓箭及其相关技术。

弓体的弹性势能是决定弓箭性能的最重要因素。弓的势能值约等于拉力和拉距的积分值，以物理公式表示如下：

（E为势能；F为拉力；l为拉距；C为弦高，即装好弦但未开弓时弓臂结合部至弓弦的垂直距离；M为最大拉距。）

因此增强弓箭性能的基本方法为增大拉力和拉距。复合弓的蓄能性能较为优良，较长的弓臂本可以提供更大的拉力和拉距，但人的臂力与臂长毕竟有限，手臂遂成为增加弓箭势能的瓶颈。纵观古希腊军事史，弓箭手的作用相对较小，战场上的主力一直是重装步兵。造成这一状况的主因即在于臂力弓的势能有限，发射的箭矢无力穿透重步兵的金属甲胄。因此要增加弓的拉力和拉距以增大势能提升威力和射程，就必须设法利用臂力之外的其他力量。

通过古希腊人的记载，我们才得以知晓某些古代民族在弓箭方面的突破性尝试。他们的基本手段为改用腰力开弓。这一方面是因为腰力比臂力大数倍，以腰力开弓可极大增加拉力；另一方面是因为人体躯干的运动距离大于手臂，如此开弓也能够有效增大拉距。

色诺芬（Xenophon）的《长征记》（Anabasis）提供了已知最早的相关文献记载。公元前401年，希腊万人远征军离开美索不达米亚，向北穿越崎岖的卡杜奇亚（Carduchia）山区。希腊人在行进途中遭到当地山民的袭击，袭击者装备有奇特的大弓：

如此强弓令希腊远征军蒙受了惨重损失，数名军官被杀：

有位勇士拉哥尼亚的利奥尼姆斯（Leonymus the Laconian）被杀，一支箭穿透他的盾牌和胸甲插进他的腰部。还有阿卡狄亚人巴西阿斯（Basias the Arcadian），他被直接洞穿头部致死。

色诺芬由此感叹，对希腊人而言，卡杜奇亚人远比波斯帝国的大军更可怕。本来足以抵御普通弓箭的希腊盾牌和盔甲，卡杜奇亚人的弓箭却能够轻易穿透，足见卡杜奇亚人的大弓威力惊人。如此威力首先得益于卡杜奇亚人的开弓方式，这种以脚抵弓，以腰力开弓的方式能够获得比普通开弓方式更大的拉力和拉距。还有一点不容忽视，就是卡杜奇亚人的箭也极沉重，色诺芬称其重量大体与投枪相当：

希腊人得到这种箭之后，会将它们用皮条捆绑用作投枪。

这样的重箭，普通臂力弓所提供的势能根本无法发射。卡杜奇亚人之所以使用重箭，一方面因为他们的弓具有更大的势能，足以发射重箭；另一方面因为在同样势能下，增大箭矢的质量可有效增大其冲量，因而能进一步增加箭矢的威力。以物理公式表示为：

I=√ (2mE)

（I为冲量；m为质量；E为势能。）

质言之，增加箭体重量是通过牺牲射程实现威力的最大化。这可能是因为山地作战环境对弓箭的射程要求不高，卡杜奇亚人可以最大限度提升箭矢的威力。

另一位古典作家阿里安（Arrian）在《亚历山大远征记》（The Anabasis of Alexander）中提供了类似记载。在介绍印度的弓箭手时，阿里安转引亚历山大麾下将军尼阿库斯（Nearchus）的叙述：

印度的弓箭手为步兵，他们的弓长度等身。他们射箭时人坐在地上，以左脚抵住弓身，将弓弦往后拉得很远，因为他们的箭很长，约有三肘尺（约140厘米）。他们射出的箭无坚不摧，不论是盾牌、胸甲、还是其他厚盔甲皆无法抵御。由阿里安的记载看，印度长弓的弓体和箭体都比卡杜奇亚弓更长，弓体可能长达170厘米，大概射程也更远。印度弓的独特之处在于坐姿射击。从人体工程学角度看，坐姿开弓可以减少射手自身体重的影响并增大拉距，因而可提供更大的势能。此外，如此射姿也便于瞄准，可增加射击精度。印度人的弓箭与开弓法与卡杜奇亚人有异，可能是因为作战环境的差异。卡杜奇亚人的重箭与站姿开弓显然更适于山地近距离作战，印度人的长弓与坐姿开弓相对更适于平地远距离射击。

腹弓的出现

由上述可见，古典希腊人在远程武器方面所面临的战术问题与军事技术发展状况如下：

第一，依靠臂力开弓的弓箭因受限于手臂的长度和力量，难以对古典时代的重装步兵等装甲部队构成有效威胁，因而在战场上作用有限。

第二，各种弓箭制作技术，特别是复合弓技术，在古典时代已日臻完善成熟，弓体的蓄能潜力远远超过手臂所能提供的能量。

第三，某些民族力图突破臂力的局限，增加拉力和拉距并提升箭矢重量，最终发展出利用腰力开弓的弓箭，即蹶张弓或称踏弓。这种弓箭的威力和射程远大于普通弓箭。

第四，对于各类蹶张弓，古典时代的希腊人已有所了解。但这种弓操作复杂，训练和使用难度很大，精度和效率也比普通臂张弓低得多，因而使用范围有限。目前并未发现古希腊人使用蹶张弓的记录。

显然，希腊人所需要的是一种能够利用腰力或者其他更大力量，最大程度发挥弓体潜能的弩弓类武器。这类武器的开弓操作与射击等操作应该分离，从而有效简化训练与使用，提高射击精度。要实现该目标，只能利用比较复杂的机械技术与机械原理。在色诺芬时代，希腊人在物理学、几何学、数学与机械工程学等方面已取得了很高成就，发展上述机械武器所需的理论和技术皆已成熟，唯一的问题在于设计制造的投入。因此，一旦有权势的统治者有迫切的战争需要，此类机械就会出现。

色诺芬的著述中也留下了有关远程机械武器出现的线索。据其《希腊史》（Hellenica）记载，公元前368年—前367年，西西里岛城邦叙拉古（Syracuse）的僭主狄奥尼修斯（Dionysius）以军队和武器援助斯巴达，这其中就包括最新的机械武器。依靠叙拉古的援助，斯巴达将军阿基达穆斯（Archidamus，后来的斯巴达王阿基达穆斯三世）未折损一人就轻易击溃了阿卡狄亚人（Arcadians）与阿哥斯人（Argives）联军。而狄奥尼修斯的机械武器，可能正是最早出现的机械远程武器。更详细的相关记载见于西西里人狄奥多罗斯（Diodorus Siculus）的史著《历史集成》（Bibliotheca historica）。狄奥多罗斯史著的质量参差不齐，这主要是因为狄奥多罗斯仅对众多史料进行了整理辑录，并未分析甄别。《历史集成》中有关远程机械发明的部分主要来自菲利斯图斯（Philistus）的《西西里史》（Sicelica）。菲利斯图斯不仅是杰出史家，亦是这些历史事件的核心参与者，因此这部分记载可靠性很高。关于狄奥尼修斯如何主导远程机械武器的设计和发明，据《历史集成》记载：公元前399年，即色诺芬参加万人远征军的两年后，狄奥尼修斯在叙拉古民众支持下积极备战对抗迦太基。狄奥尼修斯希望能够发明一种新型远程武器：

实际上，投射机械就是此时在叙拉古被发明出来。他把各地最能干的工匠召集到一处，给予他们很高的酬劳，并提供大量的赏赐，以激发他们的工作热情。狄奥尼修斯每天都在这类工厂中巡视，他深入工匠之中，与他们亲切交谈。对于其中的最勤奋者，他赠送礼物并邀请他们一起进餐。

他的目的是尽可能制造数量众多的武器和各种箭矢……

他把大批技艺娴熟的工匠召集到一起，按照不同的技术特长分组，并指定最有声望的市民管理他们，对创造出机械装备的人给予重赏。

狄奥尼修斯的工匠们发明的机械武器究竟是什么至今依然颇有争议。鉴于古代学者普遍认为最早的投射机械是“腹弓”（拉丁语为“gastraphetes”，希腊语为“γαστραφέτης”），狄奥多罗斯又确认叙拉古工匠发明了最早的投射机械，大多数现代学者据此认为狄奥多罗斯笔下的这种新式战争机械即所谓的“腹弓”，一种利用腰力和操作者自身体重开弓的复杂弩机。

然而，关于远程机械武器的起源一直充满争议。《旧约圣经》中就提到类似弩炮的武器，老普林尼（Pliny the Elder）也认为此类武器起源于西亚，但这些记载的有效性已被大多数现代学者所否定。此外，在亚述帝国甚至更早的时期，攻城槌与活动攻城塔等军事机械已经出现，古典史家对此类武器亦不乏记载，但没有任何确切证据支持在古典时代以前存在利用机械装置抛射箭矢的远程武器。不过，关于这类武器最早出现的时间，现代学者对相关古代文献的解读却不尽相同，对于文献所涉及时间的推断亦有歧义，大体上约存在半个世纪的时间差异。为稳妥起见，笔者将以其中最晚最可靠时间，即狄奥多罗斯所言的公元前400年左右，作为远程机械武器首度出现的时间。这也是大多数现代古典史学者所支持的推断。

腹弓技术详解

有关腹弓的机械原理，最详尽的解释来自亚历山大城的希隆（Heron of Alexandria）的论著《弓箭制造》（Belopoeica）。希隆是古典时代最杰出的科学家之一，亦是机械工程学的创始人。希隆的相关记述主要取自克特西比乌斯（Ctesibius）的《评论集》（Hypomnemata）。克特西比乌斯可谓希腊化时代最杰出的工程师兼学者，他曾受埃及国王托勒密二世（Ptolemy II, 公元前283/2年—前246年在位）委托，在亚历山大城从事机械与工程技术研究。笔者已将希隆关于腹弓的记载由原文译出。以古典学术标准而论，希隆的著作无疑是优秀的技术论著，但古典学者在专业术语、科技规范与思维模式等方面毕竟与现代人差异巨大，因此希隆的论文在现代人眼里不免晦涩枯燥。为了方便读者理解，笔者将在译文后加入必要的说明，尽量以现代术语详加解释。此外，古代科技论文中一般配有插图，希隆的论文亦不例外，比如插图1为一份古代手稿中的腹弓机械结构图。不过，未经专门学习和训练的现代人要完全看懂这类古代工程制图相当困难，因此现代学者根据古代插图与相关记载绘制了比较易于理解的图解，见下插图2。

插图1古代手稿中的“腹弓”结构图

插图2腹弓结构示意图

这里“箭矢”的定义为：任何一种发射物，其发射器可以是机械，也可以是人力，如弓、投石器以及其他。

此类机械最初是由臂张弓发展而来。人们希望能发射更大的箭矢，并有更远的射程，在此愿望的趋势下，他们加大弓身和蓄力部分的尺寸。我所说的“蓄力部分”是指末端向内弯曲的部分，也就是说“弓角”以外向内弯的弹力部分。结果，他们很难指望拉弯如此巨弓，因为所需的力量远高于手臂提供的拉力。于是人们设计发明了这类机械。

关于希隆所言的弓体材质，曾有过一些争议。二十世纪初的德国将军兼兵器史学者施拉曼（E. Schramm）曾认为古希腊人的所有弓体类机械武器与中世纪弩弓类似，弓臂为钢制，并以此设想为基础复制了腹弓。但目前所有学者都认为古希腊人尚不能制造具有优良弹性的钢材，他们的机械武器所采用的弓体只可能由传统复合弓发展而来。关于古希腊人发明远程机械武器的主要原因，希隆指出：一方面是随着技术进步，弓体可以拥有巨大的势能；另一方面是人的臂力有限，无法发挥弓体的效能。这一日益尖锐的矛盾促使人们发明了机械弓弩。

关于腹弓的基本架构，希隆的描如下：

假定弓体为ΑΒΓΔ，两条弯臂为ΑΒ和ΓΔ，它们非常强硬，人的手臂无法拉开。装弦的部分为ΑΔ。

假定中间的模块为ΕΖΗΘ，两条弓臂即通过该模块侧部的凹孔固定在中部。模块的主干上部有燕尾槽ΚΛ，另一块长度相同带榫舌的模块扣在上部，正好在长度和宽度上完全覆盖住ΕΖΗΘ，沿着它中间的上部表面有一条（截面为）半圆形的槽，与燕尾槽ΚΛ等长，在其上安放箭矢。

第一部分为弓臂部分的介绍。其中ΑΒ与ΓΔ为弓臂， Α与Δ为挂弦的弓梢。第二部分介绍机械中央最基本的组成部分——基座与滑动模块。ΕΖΗΘ为基座，通过燕尾槽与滑动模块相连，其中基座在下，滑动模块在上。插图3为基座与滑动模块截面示意图。基座前部侧面钻孔，用于固定弓臂。滑动模块上刻有导箭槽（即图中的弧形刻槽），以保证箭矢的射击精度。

插图3基座与滑动模块截面示意图

插图4D. B. Campbell, Greek and Roman Artillery 399BC-AD363, p. 4. 为方便与正文对照，笔者增加了字母说明。腹弓主要机械部分示意图

腹弓的主要金属机械部件，即扣箭与发射开关，集中在滑动模块后端。希隆说明如下：

在这剩余的部分，与木板ΕΖΗΘ的剩余部分相对应，在顶部木板的上表面，装有两跟垂直的铁制支柱，在其基部铆接（固定）连接在一起，两者间有很小的间距。它们之间装有一根铁指，位于末端Λ的对面并向下弯曲，弯曲的末端分开，形成双叉，就像一对夹钳。分叉的宽度正好可以容纳箭矢的厚度（截面直径）。有一根圆形的插销插入两根支柱和铁指。假定铁指为ΝΞΟ，双叉为Ν，插入的插销为Μ，铁指的ΞΟ部分之下插入一根铁条ΠΡ，能够以垂直固定在上部木板顶部表面的插销Π为轴（水平）转动。这样，只要铁指下的铁条ΠΡ被向前推，就会把铁指楔住，使之不会向上跳；但如果我们抓住Ρ端沿着的ΞΟ方向拉铁条ΠΡ，则铁指的ΞΝ部分就会跳起。

研究组患者的治疗有效率显著高于对照组，两组患者的并发症出现率比较，差异无统计学意义（P＞0.05），见表1。

对于腹弓的其他部分以及相关的专用称谓，希隆说明如下：

将木板ΕΖΗΘ与另一木板ΤΥΦΧΨ连接，ΤΥΦ凸出，ΧΨ凹进。

模块ΕΖΗΘ被称为“管子”；靠在这上面的模块，被称为“滑块”；用来放箭矢的槽，被称为“箭槽”；上部木板中的Ξ与Ο之间，被称为“隆块”，因为它高出上部模块表面；铁指ΝΞΟ，被称为“钩爪”；我所说的“支柱”，则被称为“固定器”；铁条ΠΡ，被称为“扳机”；木板ΤΥΦΧΨ，被称为“张

弦依靠”；两端的ΑΒ和ΓΔ，则是“弓臂”。

上述部件中，学者们对“隆块”较少予以关注，但笔者认为这一核心部件的材质与形状值得研究。从希隆的记载看，“隆块”的功用显然是作为整个扳机系统的基座。为了保证挂弦与发射部件的稳定性，这部分部件必须在承受很大力量时不会变形或松动，而木材的机械强度有限，因此“隆块”不可能是木质滑动模块的延伸突起部分，而是固定于滑动模块上的金属部件。希隆在其他记载中还多次提到“隆块”的功用，皆为集中受力的重要部件。由“隆块”的希腊语原意“龟壳”推测：“隆块”的形状大约类似于龟壳，覆盖了滑动模块的一段上表面，而且两侧向内弯曲覆盖滑动模块的部分侧面，并与滑动模块有一定深度的嵌入。其结构与外观见插图5。

插图5隆块”（扳机系统基座）结构图

插图6推弓过程中基座与滑动模块运动及止动楔工作原理示意图

关于腹弓的操作流程，希隆记述如下：

如此结构的机械完成后，如果人们想张弓射击，则操作如下：他们将滑块对着Κ方向往前推，直到钩爪跳起，弓弦穿过其下，（该运动发生）在滑块之上。然后他们将钩爪按下并将扳机往前推，这样钩爪就（被卡住）不再上跳。然后，他们靠在已经推出的滑块的末端，让它抵着墙或者地面，双手握住“张弦依靠”ΤΥΦΧΨ，腹部向前压，顶住凹进的部分ΧΨ。他们用尽全身的力气向前推，这样滑块就往后移动，于是弓弦也往后拉。如此这般，弓臂ΑΒ和ΓΔ就自然被拉弯了。当他们认为张弦的距离已经足够时，就把箭矢放入箭槽中，然后下压扳机使钩爪松开，这样箭矢就被发射出去。

腹弓所独有的止动机械较为复杂，主要由两部分构成，即基座上的止动棘齿和滑动模块上的止动楔。希隆对此描述如下：

有一点很重要，就是滑块被向后拉时，不能立即被弓弦推向前，应该保持固定直至箭矢就位可以射向目标。这通过如下手段实现：设想在“管子”ΕΖΗΘ上有ΩϚ部分，沿着ΩϚ的长度在“管子”侧面钉上一块锯齿板ϛϡ，在滑块沿着,Α,Β位置固定有一个绕插销转动的掣子,Γ,Δ。（注意这里的,Α,Β和,Γ,Δ前带有下标，并非前文的ΑΒ和ΓΔ。）当滑块被向后拉时，则掣子,Γ,Δ斜着在锯齿上移动，发出“咔哒”声，因此它被称为“咔哒器”。当滑块就位时，他们按下“咔哒器”使之抵住锯齿，这样滑块就不会被弓弦拉向前。“管子”另一侧的装置与此完全相同。

由希隆的记载可知：腹弓的止动模块主要由两块带有棘齿的金属板ϛϡ和两根金属止动楔,Γ,Δ——即“咔哒器”（κατακλείς）——构成。两块金属板分别固定在基座两侧，两根止动楔通过一根金属轴——即插销——相连。开弓时，滑动模块相对于基座向后滑动。每移动一格棘齿的距离，滑动模块上的止动楔都会落下，抵住基座上金属板上相应的棘齿，从而防止弓弦将滑动模块向前推。这部分机械见插图2与插图4，其工作原理见插图6。

弩弓类武器必须拥有固定弓弦的机械，从而锁住弓体的势能，等到发射时才松开弓弦释放势能。多数古代弩弓依靠扳机上的挂弦部件完成该功能，在开弓完成后勾住弓弦，发射时扣动扳机释放弓弦。腹弓的蓄能原理要复杂得多，它依靠两套机械模块，即挂弦机械与止动机械共同完成锁能。腹弓的挂弦机械（即滑动模块上的扣箭器ΝΞΟ）在开弓之前就已扣住弓弦，在随后的整个开弓（即推弓）过程中，腹弓都通过止动机械随时锁住势能。即使开弓过程中途停止，之前所获得的开弓势能也不会释放。相比之下，其他弩弓必须在弓体拉满之后才能挂弦，如果中途停止则前功尽弃，弓弦会弹回。因此腹弓的挂弦与蓄能功能远比其他弩弓完善，不仅操作更简便，而且可以通过有间隙停顿的多次推弓合力完成一次开弓操作，从而获得更大的势能。

希隆在最后解释给出了“腹弓”名称的由来及其设计目的：

整套机械被称为“腹弓”，因为通过腹部的推力才能张弦。自然，通过这一套机械，能够将更大的箭矢发射至更远的距离。

据推测，腹弓的复合弓身非常强硬，普通的人力无法装弦，因此需要专用的弦夹辅助装弦。

腹弓之特性与效能

腹弓的操作与前文所述的臂力弓和腰力弓等传统弓箭有很大区别。传统弓箭的开弓与发射过程要同时调用人体的多组肌肉群，臂力弓需调用上身的大部分肌肉群，而腰力弓则要调用几乎全身的肌肉群。相关肌肉群在整个开弓与射击过程中皆处于高度紧张状态，而且肌肉群之间的精确配合与协调也至关重要。特别是在瞄准射击阶段，此时人体承受着最大的拉力，相关肌肉群处于最紧张状态，而为了保证射击精确度必须尽可能保持肌肉群的静止。另外，为了提高准确度，传统臂力弓对射手的站立姿势也有要求，还要注意站姿和肌肉之间的协调性。如果是操作腰力弓，则无论站姿还是坐姿，对全身肌肉的协调性要求都更高一些。根据肌肉工作稳定性的生理学原理，在克服不变阻力的情况下，相关的肌肉收缩保持一定的紧张度，能够使身体保持或稳定在一定的状态。然而，肌肉紧张度源于所需克服阻力的刺激，大脑皮层对肌肉的调整，些微的差异就会影响动作的稳定性。而且战场环境、心理承受能力、对手的压力等因素都不可避免会影响射手的实际操作。因此传统弓箭的操作需要很大的力量，对于运动和神经系统的协调性要求也很高，这需要极好的身体素质和长时间的训练。

与传统弓箭相比，腹弓的优势在于更易于保持运动和神经系统的稳定性，而且更节省体力。腹弓的机械设计思想主要体现在两方面：

第一，尽可能以机械部件承担人体的功能，从而降低操作难度。例如传统弓箭以手指扣弦与搭箭，手指在承受极大拉力的同时必须保持平稳，故而操作难度很大，往往需要指套或扳指等附加装备。除传统弓箭之外，大部分古代弩弓在开弓时也需要以手指扣弦，由于手指能够承受的拉力有限，因此手指往往成为增加拉力的瓶颈。而腹弓利用机械部件（即扣箭器）搭箭与扣弦，手指完全不参与开弓，箭矢精确度与稳定性则通过导箭槽与扣箭爪实现。如此设计完全解除了手指的负担以及手指颤动等人为因素对射击精度的影响，同时简化了操作，并可获得更大的拉力。

第二，将整个操作分离为搭弦、开弓、装箭、瞄准与发射等多个相互分离的步骤，每一步骤仅调用有限的肌肉群，从而使操作的力量与协调性要求大大降低。其中搭弦与装箭所需的力量与协调几可忽略。瞄准与发射仅要求手眼协调，同样不需要太大力量。开弓是唯一需要很大力量的步骤，该步骤主要调用腰腹部与腿部的肌肉群。由于腹弓的推力转向原理，开弓过程实为推弓过程，这一过程非常容易操作，对协调性的要求也不高。另外，因为拥有复杂的止动装置，腹弓的开弓过程可以进一步分离为几次间歇步骤，进一步降低了对操作者力量与协调性的要求。因此，腹弓通过诸多机械装置，一方面获得了远大于臂力弓，甚至腰力弓的势能，从而极大增强了射程与威力；另一方面又使得对武器操作者的素质要求和训练难度降至最低。

腹弓发明后不久即被叙拉古人运用于战场。这种新式武器给敌人造成了巨大杀伤和心理威慑。据狄奥多罗斯记载，公元前398年，亦即腹弓发明的次年，叙拉古军队围攻西西里西北部的腓尼基殖民地摩提亚（Motya），迦太基将军赫米利孔（Himilcon）率领一支舰队前来救援摩提亚。于是双方在海面和陆地上发生激战：

由于迦太基一方人多势众，赫米利孔毫不费力就将自己的舰船拖过来，然后让舰船下海，平安地驶出港口。赫米利孔对第一波（叙拉古）舰船发动了袭击，但被对方密集的箭矢所击退……在陆地上的叙拉古人用发射尖头箭的远程机械杀死了大批敌人。事实上，这种武器在敌人之中造成了巨大的恐慌，因为当时它是全新的发明……结果赫米利孔未能达成自己的计划，只得率军离开，驶回利比亚。

（F为空气阻力；C为空阻系数；ρ为空气密度；S飞行物迎风面积；V为飞行物与空气的相对运动速度。）

腹弓势能很大，其发射的箭矢初速必定很高，因此箭矢受空气阻力的影响会远大于普通弓箭。要解决该问题，除了前文提到的增加箭矢重量降低初速外，还可以尽量减少箭矢的表面积，特别是取消常规的箭羽，减少箭矢的长度。因为腹弓无需手臂张弦，不存在箭矢最小长度的限制，箭矢长度的减少不会影响其他性能。狄奥多罗斯曾提到有多种机械武器专用的箭矢，这种“尖头箭”大概最为普遍，成为后世大多数弩机类武器的最普遍形制。近千年后的普罗科皮乌斯（Procopius）在介绍拜占庭帝国军队的弩炮时，仍然强调其发射的粗短箭矢。这种沉重粗短的箭矢在外观上与普通箭矢差别巨大，不免会给人留下深刻印象。前文谈到狄奥尼修斯以武器兵员援助斯巴达的阿基达穆斯，记载此事的不仅有色诺芬，还有狄奥多罗斯与普鲁塔克。普鲁塔克还提到，当阿基达穆斯首次见到西西里机械武器所配备的箭矢时，不禁惊呼道：“赫拉克勒斯啊！男子汉的勇武今后将毫无用处了！”根据现代学者的复制与测算，腹弓的威力确实远高于普通臂张弓。发射实战箭矢时，普通臂张弓的最大射程不超过180米，而腹弓的最大射程能达到230米。而且箭矢越重，腹弓的优势越明显。

腹弓类武器发明之后曾一度被广泛使用，在西西里之外，希腊地区亦有不少城邦使用此类武器。除了斯巴达，雅典军队也装备了不少远程机械武器。现存的铭文证据表明，在公元前371至370年间，雅典的军备库（可能就在帕提农神庙中）里贮存了不少机械武器专用的箭矢。雅典人当然不会仅拥有箭矢，他们必定还装备有相应的发射机械。当时叙拉古的狄奥尼修斯亦是雅典的盟友，因此大体能确认这些武器装备来自西西里。

腹弓的历史意义

腹弓是人类历史上最早的弓弩类机械武器，同时亦是历史上结构最复杂的单兵弩弓，其机械构造远比后世的各类弩弓复杂。即便以现代机械工程学与人体工程学角度看，腹弓的设计也极为精巧独到，特别是其独特的推力转向与止动机械模块，可谓非常超前的设计。腹弓除了拥有更大的势能和威力，还最大限度降低了对射手身体素质的要求，以及训练的强度和周期。

但是，获得如此性能优势是有代价的，最重要的代价在于制造工艺要求和制造成本,这也使得它没有在战场上得到普遍的推广和应用。

在生产技术和制造工艺尚比较落后的古典时代，要制造如此复杂精巧的机械武器非常困难。跟其他古代弩弓相比，腹弓的结构更复杂，除了扳机等机械部件，还有止动机械与滑动部件。由于弓臂固定于基座，而箭矢装在滑动模块上，结合基座与滑动模块的燕尾槽必须高度吻合才能保证箭矢的射击精度。后世的其他弩类武器只有基座而无滑动模块与止动部件，弓臂与箭矢都装在基座上，制造和工艺自然简单得多。此外，希隆文献中多次称腹弓的金属部件为“铁制”，这些部件大多外形复杂，要制造它们非常困难。古希腊人尚未掌握铸铁技术，即便有铸铁技术，铸铁件的机械性能也满足不了武器部件的韧性与承力要求，因此腹弓的所有铁部件只能通过热锻成形。以扳机系统为例，这部分部件为核心受力部件，必须能承受较强烈的碰撞和冲击，因此作为整体扳机座的“隆块”与作为插销座的“两根铁制支柱”应该是一体锻造成形的锻铁部件。以当时希腊人的锻铁技术，要制造外形如此复杂且精度要求很高的铁部件（见插图5）必定相当困难，只有技艺很娴熟的工匠方可胜任。这从一个侧面反映了腹弓的制造难度。此外腹弓在实战中还有一个不容忽视的缺陷：难以精确射击。腹弓因其独特的结构和开弓方式，射手发射时一般只能以推杆抵住腰腹部，如此射击姿势很难瞄准。而且由于腹弓的上下滑动槽构造，它不能像后世其他弩弓那样采用较为精确的竖式扳机，只能安装震动较大的横置拉栓扳机（见插图4），这也会影响射击精度。因此腹弓在战场上仅适用于对集群目标实施面杀伤，其使用范围远不如传统的弓箭广泛。

对于单兵武器而言，腹弓的结构过于精巧复杂。腹弓制造成本很高，对制造的技术与标准化，以及制造的组织协同等方面的要求也极高。由前面狄奥多罗斯的相关记载可以看出，即便是叙拉古这样以富裕著称的大城邦，要制造腹弓也需要倾尽人力财力以及统治者的精力。概要言之，腹弓难于大量制造和装备，而且其作战效能也难以弥补其高昂的制作成本，并非理想的单兵武器。由已知史料看，腹弓仅是昙花一现的武器，单兵腹弓兴盛了不到半个世纪就销声匿迹，迄今尚未发现任何属于腹弓的实物证据。之后出现的所有单兵弩弓在结构上都远比腹弓简单实用。

但并不能因此而低估腹弓产生的历史意义和时代价值。要客观评价腹弓的历史意义，需要放宽视野，考察腹弓对后世军事技术的深远影响。作为人类首次远程机械武器的尝试，腹弓固然算不上成熟优秀的单兵弓弩，但腹弓的基本机械结构拥有巨大的发展与扩充潜力，非常适合大型的弩炮类机械。在腹弓发明后的很短时间里，古希腊人就进一步挖掘腹弓结构的潜力，设计制造出威力更大，精确度更高，性价比更好的远程机械武器，并广泛用于战场。开始是利用杠杆绞盘拉弦的大型腹弓与抛石机，之后是使用扭力发条（torsion spring）蓄能的大型弩炮。随着各类大型机械武器的出现，威力相对较小的腹弓遂被逐渐边缘化，最终退出了历史舞台。但我们需要注意：上述大型机械武器除了拉力和蓄能原理异于腹弓，基本上承袭了腹弓的机械构造。腹弓发明之后的八个世纪是古典世界机械武器发展的黄金时期，期间出现过种类繁多的远程机械。除罗马帝国中后期投入使用的抛杆投石机（onager）外，所有这些武器皆具有腹弓的基本架构与机械装置，特别是其标志性的棘齿止动与分段锁能系统，只不过体积更大，制造要求更简单而已。质言之，腹弓开创了一种沿用近千年的军事机械架构。另一方面，腹弓的最基本设计思想，即增大拉力、加长拉距、增加箭矢重量与减少箭矢表面积，也被之后所有的弩弓设计者所遵循。后世欧洲的单兵弩弓，尽管在机械结构方面大为简化，依然或多或少借鉴了腹弓的架构。

尽管腹弓不是一种非常成功的军事武器，但腹弓的发明在军事史上具有划时代意义。作为人类第一种机械弓弩，腹弓无疑是冷兵器技术史上影响深远的巨大科技成就。腹弓开启了古典机械武器的辉煌篇章，也开创了人类复杂机械武器的先河，理应在古代军事史和工程技术史上占据重要地位。

[作者刘衍钢（1971年—），华东师范大学历史学系讲师，上海，200241；

赵少峰（1982年—），聊城大学历史文化与旅游学院讲师，山东，聊城，252027]

（责任编辑：刘军）

2013年4月10日]