射箭的弦外之音

科技之光

白、黑、藍、紅、黃，這些五色相間的同心圓便是射箭競技場上的“眾矢之的”。箭靶的直徑為122厘米，稱為“牛眼”的靶心直徑僅12.2厘米。運動員要從90米開外射中10環，相當于站在足球場一個球門去射中對面球門里的一只蘋果?；蛘哒f，整個靶子的大小看上去就像眼前的一枚圖釘。要想做到“百步穿楊”、箭無虛發，的確不是件容易的事。

世界上很難找到一個民族，歷史上從來不使用弓箭。丘比特的“金箭”和“鉛箭”管轄著天上人間的愛情，羅賓漢靠“神箭”劫富濟貧，后羿則“箭射九日”改造“生態環境”，東西方有多少神話與傳說都和弓箭有關。在“熱兵器”問世前的漫長歲月里，弓箭一直是最具威力的軍事裝備。從狩獵工具到戰爭武器再到體育運動，弓箭在人類文明中的角色發生了根本變化。

1900年巴黎奧運會上，射箭已經是“老資格”的體育競賽項目，舊式的長弓儀態優雅，并成為女子進入現代奧運會的先聲(圖1)。由于各主辦國沒有統一的競賽規則，致使射箭運動從1920年安特衛普奧運會后被取消資格。應該深深感謝英吉.布瑞斯女士，在這位唯一的國際單項體育聯合會女性主席領導下，國際箭聯經過不懈努力，終于使射箭運動在1972年重返奧運大家庭(圖2)。美國男子隊曾在亞特蘭大奧運會上囊括了個人和團體冠軍，明星射手麥金尼被譽為箭壇的“常青樹”；“東方箭霸”韓國的“夢之隊”也在奧運會上盡領風騷，人稱“射箭機器”的金水寧一度成為世界女子箭壇的領軍人物。中國姑娘何影和她的伙伴們在2001年第41屆世錦賽上首次贏得了女子團體冠軍。

(1) 1900年巴黎奧運會女子射箭比賽

(2) 英吉.布瑞斯推動了射箭項目進步

在射擊運動中，子彈的飛行靠火藥或壓縮氣體推動。射箭的一切力量則完全來自人的體能。今天奧運會使用的反曲弓仍是傳統弓箭的“嫡親子孫”，由剛性的弓柄、彈性的上下弓片和堅韌的弓弦連接而成。在運動員持弓臂和拉弓臂的作用下，弓弦上的張力使弓片外側產生拉伸形變，內側產生壓縮形變，從而帶來弓片的彎曲，將肌肉收縮的力量變成弓的彈性勢能貯存起來，然后突然釋放推動箭的飛行。弓實際上是一個能量轉換器，把人的生理能量轉化為箭的動能。在弓片彎曲過程中，各截面承受的力矩是不同的，離弓柄越遠應力就越小，這也是反曲弓將弓梢設計成“反曲”形的原因。

古人已經深諳“挽弓當挽強”的道理。射箭比賽中男選手開弓的平均力量約50磅，女選手約35磅，一次常規的世錦賽，需要在4天雙局中搭弓射箭288次，男選手用力累計將近8噸，女選手超過5噸。而一個舉重運動員一次比賽不過累計舉起1.5噸?？梢娚浼嵌嗝闯林氐摹傲饣睢?。更加艱巨的是，射箭選手大部分時間處于“引而不發，躍如也”的狀態，對弓箭系統的水平支撐力和對身體站立的垂直支撐力構成“十字形”用力結構，“端身如干，直臂如枝”，這種高水準的“靜力平衡”實在非一日之功。

射箭瞄準之所以比射擊瞄準難度更大，還由于弓上只有準星，而沒有“照門”，因此無法像槍支那樣找到現成的“瞄準基線”(圖3)。假設我們以靶心為原點作水平方向X軸和豎直方向的Y軸，當靶心、準星、弓弦邊緣和眼睛處于同一條直線時，箭飛行方向的豎直平面應該和“弓平面”一致，并與靶上的Y軸重合，使射出的箭向Y軸集中。那么，又該如何確保射出的箭向靶上的X軸靠攏呢？

(3)相比較射箭比射擊瞄準更難

當運動員每次拉弓時，都會把扣弦手指放在下頜骨右側精確的位置上，有些射手在弓弦上安放一個小小的“吻鈕”，通過嘴唇對它“每箭一吻”，讓弓弦“靠”住鼻準、人中、下巴的中點，這種“靠弦法”確保了從箭尾槽到瞄準眼之間有一個固定的“靠弦距”，于是瞄準線通過弓弦的一點便成了弓上的第二個“基準”。箭射出去的高低上下就便于控制了(圖4)。

（4）吻鈕是裝在弓弦上的一個小塑膠鈕,可以借助吻鈕與嘴唇或牙齒的相對位置來定位

確保用力的直線性是射箭技術的要領之一。推弓合力點、鉤弦點、拉弓臂肘關節中心點應該在一條直線上。運動員持功時不能用全掌“握弓”而用虎口“推弓”，便是為了盡量確保手和弓之間近似的“點接觸”而不是寬大的“面接觸”。

一個看上去并不起眼的小零件叫做“信號片”，卻稱得起射箭運動歷史上具有重大意義的發明(圖5)。這是弓柄上用來壓住箭桿的一只鋼片，當射手拉弓到位時箭頭滑出，鋼片便在回彈中敲擊弓柄發出清脆“噼啪”聲。信號片能準確“監視”運動員每次拉弓深淺不變，確保弓臂保持相同張力，不啻以“聲控操作”捕捉“最佳撒放時間”。射箭運動中最講究動作的一致性，每個選手經過千錘百煉形成的技術必須高度固定化、程序化，像機器一樣準確無誤和循環重復，任何時候都不走樣和變形。

（5）信號片又稱響片

人們常用“離弦之箭”形容速度之快。反曲弓射出的箭初速度約每小時240公里，超過了“子彈頭列車”。箭的速度取決于弓的力量和效率，箭的形狀、重量和表面積。用不同方式粘成的箭羽能使箭繞縱軸旋轉并確保飛行穩定。作為長度和直徑比很大的飛行體，來自弓弦的加速度會使箭桿產生柔性彎曲和彈性震動，降低飛行穩定性。不過和射擊相比，箭的“行動”就太遲緩了，速度只是子彈的十分之一，需要大約1秒鐘才能達到70米開外的射程。如果初速度方向正對靶心作“平拋運動”，由于地球的引力作用，箭到達靶位時會下落將近5米。因此射箭必須有一個“仰角”，讓箭作“斜拋運動”，使“彈道”成為一個拱起的拋物線。難怪箭靶的放置都和地面垂直方向成15度角，以“仰視”的姿態去面對“萬箭穿心”了。順便一提，當今箭靶將盤卷的草繩縫合起來再蒙上靶紙，用的還是當年諸葛亮“草船借箭”的材料(圖6)。

（6）箭靶和垂直方向成15度角

作為高效率的“能量轉換器”，弓能夠把70%至80%的彈性勢能轉化為箭的動能，“剩余”的能量則變成弓的阻尼震動。根據科學史專家研究，人類早期弦樂器的出現就是受了弓弦震動能發出聲音的啟示。至于彈棉花的弓就更一望而知是“其來有自”了。安裝在反曲弓上一些錯雜的棍棒叫做“減震器”，就是為了增加弓的靜止慣性和轉動慣量，從而減少撒放時弓體的位移和震動。并且達到“配重”效果，讓弓箭系統的質量中心更靠近推弓點以保持平衡。

1995年在雅加達舉行的第38屆射箭世錦賽上，歷盡艱辛坎坷的復合弓終于被國際箭聯批準為正式比賽項目。這是1969年由美國人艾倫發明的真正意義上的“現代弓”，它的“創新”之處卻恰恰是把人類兩項最“古老”的發明輪子和弓箭結合到了一起。復合弓在上下弓片末端安裝了偏心輪，利用動滑輪的杠桿原理，使開弓力量達到最大值后，隨著拉距增加反而變得越來越“省勁”，滿弓時用力可減輕70%。這不僅使運動員能在更輕松舒適的狀態下持弓瞄準，也使女子可以跨越體力的鴻溝，和男子一樣使用“硬弓”(圖７)。

（7）復合弓

比較一下反曲弓的張力曲線，由于和拉距的增加成正比，撒放時弓弦作用于箭的力量是突然的和遞減的。而復合弓對箭的加速力量則從小到大，漸次趨向峰值，有效工作距離也相應延長，因而能使箭的離弦速度更快，飛行彈道更平直。此外，復合弓不再用三個手指勾弦撒放而是“扣動扳機”讓“撒放器”代勞，光學瞄準器和氣泡水平儀的使用更極大提高了箭射出的精度(圖8)。復合弓處處凝結著科學的智慧，近年來迅速風靡全球，銷售額已經占據世界弓箭市場的90%以上，成為弓箭家族最興旺的“主流”。盡管奧運會至今仍沒有接納復合弓為正式比賽項目，但2008年在北京舉行的第13屆殘奧會已經向復合弓首次亮起了綠燈(圖9)。

（8）通過撒放器的鉤、拉、按等不同的撒放方式,瞬間釋放,將箭射出,對目標進行打擊

（9）反曲弓與復合弓拉力曲線比較

更多形形色色的射箭比賽每年都在全球各地蓬勃開展，射遠比賽每組射6支箭以最佳成績為準，手持弓的世界紀錄達到1220米；地靶比賽以地面上豎起的標桿為圓心畫出15米直徑的大靶，選手們從百米開外射出36箭決定勝負。騎馬射箭仍是不少民族喜愛的傳統競賽項目，滑雪射箭正式進入冬奧會則已成定局，在爭榮并茂的現代體育之林中，射箭運動旺盛的生命力正與日俱增。

從古老作坊的能工巧匠到現代企業的高科技設備，從竹片、牛角、木桿到鋁合金、玻璃鋼和碳纖維，人類幾千年來一直沒有停止過制造弓箭。我們也許不免陷入對往昔的懷舊和對文明的追尋。弓箭來自我們原始的祖先，并將傳給遙遠的子孫。