? ? ? ?考古學家在山西發(fā)掘出土了一批石制箭頭，經(jīng)考定這批石制箭頭是距今兩萬八千年的器物。這批石制箭頭告訴我們：中華民族的祖先在兩萬年前，已發(fā)現(xiàn)并掌握某些材料具有在外力作用下發(fā)生形變且產(chǎn)生一定量的“內(nèi)應(yīng)力”，當外力瞬間消失時，形變物體的“內(nèi)應(yīng)力”即刻轉(zhuǎn)化為動能的物理原理，并依此原理發(fā)明了可遠程射殺獵物的先進的“勞動工具”和可隨身攜帶的“防身器”--弓箭。一旦發(fā)生戰(zhàn)爭，“弓箭”又是冷兵器時代的重要武器。?
? ? ? ?中華民族的祖先在勞動過程中不斷追求和提高對自己制造的工具及生產(chǎn)的器物的滿意度，由此形成了原始的質(zhì)量意識。弓箭發(fā)明以后，在使用的過程中他們不斷地發(fā)現(xiàn)問題，不斷進行改進。從弓的制造方面始終圍繞提高殺傷力，不斷尋求內(nèi)應(yīng)力更強的弓背和弓弦的材料，不斷改進制作工藝，可以說追求完美的過程實際是不斷制定新的更高的質(zhì)量技術(shù)指標。在發(fā)明使用計量器具之前，采用以人體為計量器具的計量定性區(qū)別的方法對弓的質(zhì)量進行判定已出現(xiàn)兩種指標：第一項指標是射程;第二項指標是挽力。所謂射程是開弓放箭后，直接比較不同的弓射出的箭的行程遠近;所謂挽力是通過人開弓射箭體驗不同的弓的挽力強弱。因此“遠與近”“強與弱”是以人體為計量器具對弓進行定性區(qū)別的測量評定結(jié)論。?
? ? ? ?在我國戰(zhàn)國時期，《墨子卷十四?各城門第五十二》中有“木弩必射五十步以上”的記載。此記載說明:我國戰(zhàn)國時期已開始用測量弓的射程遠近來衡量弓和弩的挽力強弱。以“步”作為計量單位對射程進行計量定量分析，通過幾何量長度量值的大小反映弓和弩的挽力大小的差異。“百步穿楊”即是以射程表示使用弓弩的射箭技能形成的成語。由此可見，測量弓弩的射程是中國古代衡量弓弩質(zhì)量由粗放的定性區(qū)別向科學的定量分析發(fā)展邁出的關(guān)鍵一步，也是探索用“挽力”定量分析的計量方法評價弓弩性能的新的起點。?
? ? ? ?此后，在我國興起了探索用“挽力”評價弓弩計量性能的計量實踐活動。在一些史籍文獻中相繼出現(xiàn)了“斤”“鉤”“石”力值單位，表示弓弩“挽力”的說法，如“三尺劍、六鈞弓”的對句,即是講弓的“挽力”為“六鈞力”。令人遺憾的是我們至今也沒有我國古代何人、何時發(fā)明的測量弓弩“挽力”的計量測量方法的第一手歷史資料。?
? ? ? ?現(xiàn)可查到的是，明崇禎十年(1637年),宋應(yīng)星所著《天工開物?第十五卷?佳兵?弧矢》一章中講述我國古代制造“弓”“箭”“弩’從選材開始的全部工藝和對弓弩的“挽力”計量標準及測量方法為依據(jù)，使我們尋覓到在經(jīng)典力學牛頓定律產(chǎn)生之前,我國開展“挽力”計量的歷史足跡。?
? ? ? ?制弓的“挽力”標準如何劃分??
? ? ? ?《天工開物?第十五卷?佳兵?弧矢》中有記載:“凡造弓視人力強弱為輕重：上力挽一百二十斤，過此則為虎力，亦不數(shù)出；中力減十之二三；下力及其半。彀(gòu)滿之時，皆能中的?！?
? ? ? ?依此可見，明朝將弓的“挽力”分為四級，分別為：一級--虎力：挽力大于一百二十斤；二級--上力：挽力為一百二十斤；三級--中力：挽力為八十四斤至九十六斤；四級--下力：挽力為六十斤。?
? ? ? ?測量“挽力”的“測力計”及測量方法在《天工開物?第十五卷?佳兵?弧矢》中也有記載:“凡試弓力，以足踏弦就地，釋鉤搭掛弓腰，弦滿之時，推移秤錘所壓，則知多少。”?
? ? ? ?按照書中文字描述,“以足踏弦就地，秤鉤搭掛弓腰”“推移秤錘所壓，則知多少”可知測弓的“挽力”使用的計量器具是桿科?！耙宰闾は揖偷?秤鉤搭掛弓腰”用秤鉤勾住弓腰向上提，即是用反拉弓的方法復現(xiàn)了挽力開弓的過程;此時，桿秤測量的量是弓的“內(nèi)應(yīng)力”。桿秤平衡,依據(jù)作用力等于反作用力原理可知“弓的內(nèi)應(yīng)力等于挽力”。所以，測量弓的挽力時桿秤是經(jīng)典的“直讀式測力計”。還有用秤鉤掛住弓腰，推移秤錘所壓即可直讀測量結(jié)果。按明朝時、桿秤直讀的計量單位為(明)斤，讀做“jin”，其表示的物理概念是經(jīng)典力學的“斤?力”。?
? ? ? ?在《天工開物?第十五?佳兵?弧矢》中作者給出了一幅題為“試弓定力”的圖示畫面。此畫面中，一人右手提一支桿秤(鉤秤)，秤鉤勾著被測之弓的弓弦，弓腰系在地面上的重物之上;左手做推秤砣進行測量的姿勢。此圖所示的“試弓定力”方法與書中文字所述:“凡試弓力，以足踏弦就地，秤鉤搭掛弓腰,弦滿之時推移秤錘所壓，則知多少。”不完全相同。那到底是以秤鉤勾秤弦還是以秤鉤勾弓腰?是以足踏弓弦就地還是使弓腰系以重物?是以文字敘述為準還是以圖示為準呢?經(jīng)分析普遍認為這是作者給出了兩種使用桿秤測量弓的挽力的測量方法。第一種是按文字敘述的測量過程，計量人員必須手腳并用，測量的結(jié)果以在桿秤上的讀數(shù)為準;第二種使用重物(固定量值砝碼)作為開弓的固定量值，其一，可省去人踏弓弦之操作，是減輕計量人員勞動強度的做法，其二，使用固定量值的砝碼，可提高挽力測量的準確度。?
? ? ? ?以此，我們可知：中華民族開創(chuàng)了用桿秤“試弓定力”及用“斤?力”表示力值的計量歷史。?
? ? ? ?在采用國際單位制之前，使用“米?公斤?秒制”將使一千克質(zhì)量的物體產(chǎn)生一米每秒平方加速度的力稱為一牛頓;使用“厘米?克?秒制”將使一克質(zhì)量的物體產(chǎn)生一厘米每秒平方加速度的力稱為一達因。1901年，第三屆國際計量大會依據(jù)國際公斤原器在重力加速度為9.80665 米每秒平方所表現(xiàn)的重力，稱之為“重力加速度標準值”。隨后即形成一公斤力等于9.80665牛頓，或一牛頓等于 0.10197162公斤力的實用計量單位。1985年，我國采用國際單位制，力值計量單位由“公斤力”改為“牛頓”。?
? ? ? ?按明末宋應(yīng)星著《天工開物》發(fā)行于1637年計算，我國發(fā)明使用桿秤測量弓的挽力，開創(chuàng)使用“斤力”計量單位比1901年確定使用“公斤力”早 260多年。?
? ? ? ?按明朝一斤等于596.8克計算：虎力之弓的挽力超過71.6公斤力，折合701.68牛頓;上力之弓挽力在71.6公斤力，折合701.68牛頓：中力之弓挽力在(50.13~57.29)公斤力,折合(491.27~561.44)牛頓:下力之弓挽力為 35.8公斤力，折合 350.84牛頓。 “試弓定力”的文獻證明了我國古代發(fā)明、使用桿秤作為質(zhì)量計量器具之后，依據(jù)桿秤的計量原理，最晚在明代已經(jīng)將其開發(fā)成“直讀式測力計”。
? ? ? ?“試弓定力”是中國古代開展測力計量的典型項目?！短旃ら_物?第十五?佳兵?弧矢》所載內(nèi)容是集我國古代弓弩生產(chǎn)的工藝、質(zhì)量、標準和產(chǎn)品質(zhì)量計量檢測為一體的技術(shù)文件。
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