科技之光

白、黑、藍(lán)、紅、黃，這些五色相間的同心圓便是射箭競(jìng)技場(chǎng)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(yùn)動(dòng)員要從90米開外射中10環(huán)，相當(dāng)于站在足球場(chǎng)一個(gè)球門去射中對(duì)面球門里的一只蘋果。或者說，整個(gè)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(fā)，的確不是件容易的事。

世界上很難找到一個(gè)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(jì)貧，后羿則“箭射九日”改造“生態(tài)環(huán)境”，東西方有多少神話與傳說都和弓箭有關(guān)。在“熱兵器”問世前的漫長(zhǎng)歲月里，弓箭一直是最具威力的軍事裝備。從狩獵工具到戰(zhàn)爭(zhēng)武器再到體育運(yùn)動(dòng)，弓箭在人類文明中的角色發(fā)生了根本變化。

1900年巴黎奧運(yùn)會(huì)上，射箭已經(jīng)是“老資格”的體育競(jìng)賽項(xiàng)目，舊式的長(zhǎng)弓儀態(tài)優(yōu)雅，并成為女子進(jìn)入現(xiàn)代奧運(yùn)會(huì)的先聲(圖1)。由于各主辦國(guó)沒有統(tǒng)一的競(jìng)賽規(guī)則，致使射箭運(yùn)動(dòng)從1920年安特衛(wèi)普奧運(yùn)會(huì)后被取消資格。應(yīng)該深深感謝英吉.布瑞斯女士，在這位唯一的國(guó)際單項(xiàng)體育聯(lián)合會(huì)女性主席領(lǐng)導(dǎo)下，國(guó)際箭聯(lián)經(jīng)過不懈努力，終于使射箭運(yùn)動(dòng)在1972年重返奧運(yùn)大家庭(圖2)。美國(guó)男子隊(duì)曾在亞特蘭大奧運(yùn)會(huì)上囊括了個(gè)人和團(tuán)體冠軍，明星射手麥金尼被譽(yù)為箭壇的“常青樹”；“東方箭霸”韓國(guó)的“夢(mèng)之隊(duì)”也在奧運(yùn)會(huì)上盡領(lǐng)風(fēng)騷，人稱“射箭機(jī)器”的金水寧一度成為世界女子箭壇的領(lǐng)軍人物。中國(guó)姑娘何影和她的伙伴們?cè)?001年第41屆世錦賽上首次贏得了女子團(tuán)體冠軍。

(1) 1900年巴黎奧運(yùn)會(huì)女子射箭比賽

(2) 英吉.布瑞斯推動(dòng)了射箭項(xiàng)目進(jìn)步

在射擊運(yùn)動(dòng)中，子彈的飛行靠火藥或壓縮氣體推動(dòng)。射箭的一切力量則完全來自人的體能。今天奧運(yùn)會(huì)使用的反曲弓仍是傳統(tǒng)弓箭的“嫡親子孫”，由剛性的弓柄、彈性的上下弓片和堅(jiān)韌的弓弦連接而成。在運(yùn)動(dòng)員持弓臂和拉弓臂的作用下，弓弦上的張力使弓片外側(cè)產(chǎn)生拉伸形變，內(nèi)側(cè)產(chǎn)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(shì)能貯存起來，然后突然釋放推動(dòng)箭的飛行。弓實(shí)際上是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換器，把人的生理能量轉(zhuǎn)化為箭的動(dòng)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(yuǎn)應(yīng)力就越小，這也是反曲弓將弓梢設(shè)計(jì)成“反曲”形的原因。

古人已經(jīng)深諳“挽弓當(dāng)挽強(qiáng)”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(guī)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(jì)將近8噸，女選手超過5噸。而一個(gè)舉重運(yùn)動(dòng)員一次比賽不過累計(jì)舉起1.5噸。可見射箭是多么沉重的“力氣活”。更加艱巨的是，射箭選手大部分時(shí)間處于“引而不發(fā)，躍如也”的狀態(tài)，對(duì)弓箭系統(tǒng)的水平支撐力和對(duì)身體站立的垂直支撐力構(gòu)成“十字形”用力結(jié)構(gòu)，“端身如干，直臂如枝”，這種高水準(zhǔn)的“靜力平衡”實(shí)在非一日之功。

射箭瞄準(zhǔn)之所以比射擊瞄準(zhǔn)難度更大，還由于弓上只有準(zhǔn)星，而沒有“照門”，因此無法像槍支那樣找到現(xiàn)成的“瞄準(zhǔn)基線”(圖3)。假設(shè)我們以靶心為原點(diǎn)作水平方向X軸和豎直方向的Y軸，當(dāng)靶心、準(zhǔn)星、弓弦邊緣和眼睛處于同一條直線時(shí)，箭飛行方向的豎直平面應(yīng)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(zhǔn)更難

當(dāng)運(yùn)動(dòng)員每次拉弓時(shí)，都會(huì)把扣弦手指放在下頜骨右側(cè)精確的位置上，有些射手在弓弦上安放一個(gè)小小的“吻鈕”，通過嘴唇對(duì)它“每箭一吻”，讓弓弦“靠”住鼻準(zhǔn)、人中、下巴的中點(diǎn)，這種“靠弦法”確保了從箭尾槽到瞄準(zhǔn)眼之間有一個(gè)固定的“靠弦距”，于是瞄準(zhǔn)線通過弓弦的一點(diǎn)便成了弓上的第二個(gè)“基準(zhǔn)”。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(gè)小塑膠鈕,可以借助吻鈕與嘴唇或牙齒的相對(duì)位置來定位

確保用力的直線性是射箭技術(shù)的要領(lǐng)之一。推弓合力點(diǎn)、鉤弦點(diǎn)、拉弓臂肘關(guān)節(jié)中心點(diǎn)應(yīng)該在一條直線上。運(yùn)動(dòng)員持功時(shí)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(diǎn)接觸”而不是寬大的“面接觸”。

一個(gè)看上去并不起眼的小零件叫做“信號(hào)片”，卻稱得起射箭運(yùn)動(dòng)歷史上具有重大意義的發(fā)明(圖5)。這是弓柄上用來壓住箭桿的一只鋼片，當(dāng)射手拉弓到位時(shí)箭頭滑出，鋼片便在回彈中敲擊弓柄發(fā)出清脆“噼啪”聲。信號(hào)片能準(zhǔn)確“監(jiān)視”運(yùn)動(dòng)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(shí)間”。射箭運(yùn)動(dòng)中最講究動(dòng)作的一致性，每個(gè)選手經(jīng)過千錘百煉形成的技術(shù)必須高度固定化、程序化，像機(jī)器一樣準(zhǔn)確無誤和循環(huán)重復(fù)，任何時(shí)候都不走樣和變形。

（5）信號(hào)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(shí)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(zhuǎn)并確保飛行穩(wěn)定。作為長(zhǎng)度和直徑比很大的飛行體，來自弓弦的加速度會(huì)使箭桿產(chǎn)生柔性彎曲和彈性震動(dòng)，降低飛行穩(wěn)定性。不過和射擊相比，箭的“行動(dòng)”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(dá)到70米開外的射程。如果初速度方向正對(duì)靶心作“平拋運(yùn)動(dòng)”，由于地球的引力作用，箭到達(dá)靶位時(shí)會(huì)下落將近5米。因此射箭必須有一個(gè)“仰角”，讓箭作“斜拋運(yùn)動(dòng)”，使“彈道”成為一個(gè)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(tài)去面對(duì)“萬箭穿心”了。順便一提，當(dāng)今箭靶將盤卷的草繩縫合起來再蒙上靶紙，用的還是當(dāng)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(zhuǎn)換器”，弓能夠把70%至80%的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為箭的動(dòng)能，“剩余”的能量則變成弓的阻尼震動(dòng)。根據(jù)科學(xué)史專家研究，人類早期弦樂器的出現(xiàn)就是受了弓弦震動(dòng)能發(fā)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(cuò)雜的棍棒叫做“減震器”，就是為了增加弓的靜止慣性和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，從而減少撒放時(shí)弓體的位移和震動(dòng)。并且達(dá)到“配重”效果，讓弓箭系統(tǒng)的質(zhì)量中心更靠近推弓點(diǎn)以保持平衡。

1995年在雅加達(dá)舉行的第38屆射箭世錦賽上，歷盡艱辛坎坷的復(fù)合弓終于被國(guó)際箭聯(lián)批準(zhǔn)為正式比賽項(xiàng)目。這是1969年由美國(guó)人艾倫發(fā)明的真正意義上的“現(xiàn)代弓”，它的“創(chuàng)新”之處卻恰恰是把人類兩項(xiàng)最“古老”的發(fā)明輪子和弓箭結(jié)合到了一起。復(fù)合弓在上下弓片末端安裝了偏心輪，利用動(dòng)滑輪的杠桿原理，使開弓力量達(dá)到最大值后，隨著拉距增加反而變得越來越“省勁”，滿弓時(shí)用力可減輕70%。這不僅使運(yùn)動(dòng)員能在更輕松舒適的狀態(tài)下持弓瞄準(zhǔn)，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(fù)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(shí)弓弦作用于箭的力量是突然的和遞減的。而復(fù)合弓對(duì)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(yīng)延長(zhǎng)，因而能使箭的離弦速度更快，飛行彈道更平直。此外，復(fù)合弓不再用三個(gè)手指勾弦撒放而是“扣動(dòng)扳機(jī)”讓“撒放器”代勞，光學(xué)瞄準(zhǔn)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(fù)合弓處處凝結(jié)著科學(xué)的智慧，近年來迅速風(fēng)靡全球，銷售額已經(jīng)占據(jù)世界弓箭市場(chǎng)的90%以上，成為弓箭家族最興旺的“主流”。盡管奧運(yùn)會(huì)至今仍沒有接納復(fù)合弓為正式比賽項(xiàng)目，但2008年在北京舉行的第13屆殘奧會(huì)已經(jīng)向復(fù)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(duì)目標(biāo)進(jìn)行打擊

（9）反曲弓與復(fù)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(yuǎn)比賽每組射6支箭以最佳成績(jī)?yōu)闇?zhǔn)，手持弓的世界紀(jì)錄達(dá)到1220米；地靶比賽以地面上豎起的標(biāo)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(fù)。騎馬射箭仍是不少民族喜愛的傳統(tǒng)競(jìng)賽項(xiàng)目，滑雪射箭正式進(jìn)入冬奧會(huì)則已成定局，在爭(zhēng)榮并茂的現(xiàn)代體育之林中，射箭運(yùn)動(dòng)旺盛的生命力正與日俱增。

從古老作坊的能工巧匠到現(xiàn)代企業(yè)的高科技設(shè)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(duì)往昔的懷舊和對(duì)文明的追尋。弓箭來自我們?cè)嫉淖嫦?，并將傳給遙遠(yuǎn)的子孫。