古裝片的射箭動作把物理學家看笑了，導演咱能不能專業點？ | 把科學帶回家

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弓箭手悖論是射術裡最有意思的現象之一了。在射箭的時候，普通人下意識的反應應該是拿箭對準目標。但實際上，正常的弓箭手在射箭時箭頭所指的延長線並沒有經過目標。而箭頭指向目標的射法，肯定會打偏。這就是弓箭手悖論。

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撰文 七君

在咱們古裝片裡經常可以看到這一幕，在導演的示意下，蛙哥張弓搭箭，射中了女一號。

蛙哥這樣射是肯定射不到女主的，只能射到液晶顯示屏外邊，射中女主的另有其人，說好的愛情動作片，實際上是懸疑驚悚片。為什麼呢，因為蛙哥違反了射箭基本法——弓箭手悖論。

弓箭手悖論是射術裡最有意思的現象之一了。在射箭的時候，普通人下意識的反應應該是拿箭對準目標。但實際上，正常的弓箭手在射箭時箭頭所指的延長線並沒有經過目標。而箭頭指向目標的射法，肯定會打偏。這就是弓箭手悖論。

而因為弓箭手悖論的存在，如果用右手大拇指以外的手指拉弦，那麼箭必須放在弓的左邊——

地中海式拉弦

如果是用右手大拇指拉弦，則箭必須放在弓的右邊——

蒙古式拉弦

所以，弓箭手悖論是怎麼回事呢？為什麼箭頭不能瞄準目標？手指拉弦的講究又是怎麼來的呢？

英國史上最強弓箭手 Horace Ford是第一個注意到弓箭手悖論這個現象，並且記錄下來的人。但是弓箭手悖論直到20世紀40年代才得到解答。

簡單來說，在用傳統的弓射箭時，要瞄準目標的並不是箭頭，而是箭的波節，也就是它射出後左右振動的弦上的不動點。這兩個波節的連線必須直插目標，否則就無法打中靶心。

箭在空中飛行時會左右振動，兩個不動點為波節。

許多人會感到奇怪，箭不是咻一下筆直射出的嗎，怎麼會振動呢？

啊哈，箭並不是嚴格的剛體，被射出的時候它會被掰彎，這就直接導致了它的飛行振動模式。

1938年，被稱為科學弓箭術之父的發明家、美國人 Clarence N。 Hickman 用了一個4000FPS的相機拍攝了箭在飛行時的畫面，搞明白了箭振動的過程。

原來在飛行的時候，箭就像一條蛇，會左搖右擺，一邊振動一邊前進。而開弓後，箭頭和箭身會機智地繞過弓把轉彎，不會和弓發生摩擦。

雖然箭會搖頭晃腦，但是箭身上有兩個點並不會左右晃動，那就是波節。更有趣的是，波節的連線直指箭最終的位置。換句話說，只要讓箭的波節和目標對線，就能射中。

所以問題的關鍵就在於如何讓箭左右振動，以及如何尋找波節了。

其實，箭飛行時的左右振動是射手手指和絃摩擦的結果。

具體來說，在拉弓的時候，箭並沒有扭曲，這種扭曲是手指釋放弓弦時的摩擦產生的。

以西方常見的地中海式開弓法為例，這種射法是用右手三根手指拉弦，箭放在弓把左邊。左撇子的話左手三根手指拉弦，箭放右邊。

地中海式拉弦手法

當右撇子射手的手指鬆開的時候，弦因為手指的摩擦先彈到了左邊，使得箭頭向目標的右邊轉動。

看這張動圖就可以很明顯看到弦的左右搖擺了——

接著，弦彈回原位，箭頭向左偏移，箭發生彎曲，振動產生。

徹底離開弓之後，箭就沿著兩個波節的沿線一扭一扭地前進。如果不能讓箭出弓時這樣左右抖起來，就會射偏。

來自古老東方的蒙古式開弓法相當於地中海式左撇子的開弓法，是上面一套動作的映象。

如果是用蒙古式開弓，那麼右撇子的射手的箭要放在弓的右邊，而且要用右手大拇指拉弦，這樣鬆手後弦才會被彈到右邊。

此外，因為一根手指拉弓的關係，拇指很容易被擦破皮，所以我國人民從先秦開始就有手指戴韘的傳統，到了清朝這玩兒就叫做扳指，滿語叫“憨得憨”，用的時候是這樣的——

所以你知道古裝劇裡這種東西結合的pose有多扯了吧。像李逍遙醬這樣右手地中海式拉弓，把箭架右邊還能贏的操作，對大BOSS造成的應該不是物理攻擊，而是笑場魔法——

連還沒上映的《花木蘭》也未能倖免——

還有一些開弓姿勢既不屬於蒙古族，也不屬於精靈族，屬於“我不管，我就是要把道具的毛都揪下來”的捏箭式（pinch release），是上古人類和一些原始部落的招式，準頭很差，比較適用於在遊樂場射男朋友頭頂的氣球——

總而言之，手指產生了正確方向的摩擦，才能使箭振動，同時產生瞄準目標的兩個波節。而在發射前，預判這兩個波節到底在哪裡，就要靠射手的技術和手感了。

從技術上來說，箭的振動以及波節的位置取決於箭的質量分佈和撓度（箭的彈性），以及弓的張弓拉力和拉距。同一把弓，換一根箭射，波節就會發生變化。所以即便是老手，隨手抓起一根箭也不能一次射準。

在古代，箭和弓的匹配主要靠人體智慧，到了20世紀，這就是數學的事了。

考古學家和歷史學家就靠弓箭的數學建模估算古代的冷兵器的量級。說個著名的例子。依靠弓箭數學模型，一些人提出，在1415年英法百年戰爭期間使用的60克的箭搭配的是張弓拉力超過450牛頓的弓。大家平時雖然勤練麒麟臂，但沒有女主可射，因此可能沒有什麼概念，實際上現在很少有射手能拉動350牛頓以上的弓，所以直到1982年考古學家們也不敢相信數學模型預測的真實性。

1982年，一艘在1545年沉沒的戰艦被打撈出水，它就是瑪麗玫瑰號，屬於那個因為結婚6次、砍了2屆老婆而流芳百世的亨利八世。

殺妻狂魔亨利八世 圖片來源：wikipedia

從這艘戰艦上發現的139把長弓和超過3000支箭證明，當時的弓真的就這麼難拉，當時的弓箭手就是這麼牛叉。

瑪麗玫瑰號博物館（Mary Rose museum）裡陳列著16世紀的箭，它們搭配的是450牛的長弓。

而根據 Hickman 的考證，亨利八世花了很多錢養了一批射手，他們都是年輕貌美強壯的男子，射人幾乎成了他們的本能，這些練就了麒麟臂的猛男拿著很高的軍餉為老大到處實施遠距離攻擊。

不過呢，古代的弓射出的箭因為左右振動而有更大的迎風面積，因此會遇到更大的空氣阻力，這是它的一大弱點。

振動的箭有更大的迎風面積，受到的空氣阻力更大。

弄明白了箭的物理原理後，Hickman 改良了傳統的弓，發明了從中間放箭的弓（centre-shot bow）。這類弓射箭時不再有弓箭手悖論，張弓時箭頭直指目標。

從中間放箭的centre-shot bow

但是現代的弓箭在射出的時候，箭本身依然會左右振動，導致箭產生偏移。所以現代的弓上裝有箭震吸收器，吸收箭一開始的振動。

她叫周子瑜，不用謝我小雷鋒。

有些劇真的給小朋友造成了很多誤導，比如大家以為男主射了女主然後他倆就快樂地生活在了一起了，但實際上光頭男主後來去開連鎖理髮店了。

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背景簡介：

文章2020年5月7日發表於微信公眾號

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（

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責任編輯：

孫遠