从摩擦力公式到社会的演变

作者:    所在单位:中国科学技术大学

这是摩擦力公式,f代表物体所受的摩擦力,代表接触面所受压力,是两物体之间的摩擦系数。

你对这个公式熟悉吗?

      那些没有马镫的日子里

匈奴是中原大地持续了几百年的心病,不断地烧杀掳掠,不断地骚扰,把中原大地霍霍得一片狼藉,直到汉武帝御卫青霍去病两大将军北上才算把这块心病去除得七七八八

先抛一个问题:为什么两千年前的匈奴这么凶?

首先自然是由于其民族本身居住的地方地理条件使然,让匈奴人民不得不与天斗与地斗,在绝境中争取一线生机,所以匈奴的单兵作战能力很强。

其次,“马”这个答案便呼之欲出了。

马是一个优良的物种,相比于其他被早早被人类驯服的牲畜而言,其具有超高的机动性——跑得快,具有较强的负载能力——能拉货也能载人,其天生的军事属性早已经被北方的游牧民族挖掘得透透的了,大漠王庭,骑兵一出,敢教漠南百姓无处不哀!

马也是一个糟糕的物种,相比于其他早早被人类驯服的牲畜而言,马要贴膘极难,这是由于马是一个直肠子,吃什么拉什么,不像牛。牛有几个胃,可用于存储,便于反刍,提高了能量的利用率!这就导致养活一匹马所需要的能量远远多于养活一头牛所需的能量。马的耐力也不如牛。牛粪养地,但由于马粪的PH值较低,如果直接把马粪放到土地里会破坏土地的酸碱度平衡,导致土地越种越废。但是如果无法利用马粪中残余的大量能量,这就代表着养马是亏本的,这种亏损程度对于普通百姓来讲难以接受!

所以在农耕社会里,如果仅仅关注民生,牛完败马!这意味着马对于我们而言并不是刚需;尽管游牧民族也知道上述马的坏处,但是游牧民族如果失去了马,就意味着他们跑不过狼群,没有办法去打猎,进而会极大地影响该民族的生存,因此马对于游牧民族而言是刚需!这就是在两千多年前的阴山南北马的富集程度相差如此之大的根本原因。

我们大体上探究了一下马在阴山南北的社会地位,现在我们需要继续探究一下马的军事属性。

马在战争中的地位是毫无疑问的,高机动性——马养得健硕,肌肉含量高,体内能量转化快,爆发力强;高杀伤力——根据动量定理:,速度越快,马和人的整体质量越高,敌人受到的力就越大,转换一下,当兵器接触敌人的一瞬间,庞大的力与极小的接触面积带来的是极大的压强,兵器顺利刺入敌人的胸腔! 高海拔——居高临下意味着会有更好的战略视野,可以获得更多的信息,骑在马上自然便拥有了这样的优势。

卫青培养出来的大汉骑兵横扫匈奴,当时的大汉骑兵大概是这个样子:骑兵操戈,约2米长,身披甲胄,战马亦身披甲胄,冲锋时骑兵兵团成建制冲锋,每个士兵用一只手攥住缰绳,身体整体伏在马背上,长戈夹在腋下以固定。——为什么要一只手抓住缰绳?双手操戈自然可以更好地操纵兵器杀伤敌人,但是自身也容易被冲击敌人时带来的后坐力冲击下马!且即便抓住了缰绳,当骑兵遇见持盾步兵时也难以冲散其阵型,反而骑兵更容易被后坐力冲翻或者被敌人射伤战马,马急停而导致摔伤!但是,匈奴没有成建制的步兵兵团,且由于其天性所致:“利则进,不利则退,不羞遁走。”当匈奴遇见了把汉民族杀伤力恐怖的步兵兵团搬到了马背上,逃跑是理所当然的事。

在这种情况下,由于大汉攻打匈奴选取的时间常常是整个匈奴民族在一年时间内最虚弱的时候——早春,这时候马刚刚经过一个冬天的苦熬,不再膘肥体壮,于是便出现:打也打不过,跑也跑不过的状况。一边跑的匈奴骑兵遇见追上来的大汉精骑,后者由于前者有往前的速度,两者之间的相对速度远不及两军摆好阵势对冲所带来的后坐力庞大,因此骑兵的伤亡率反而大大降低!

一战漠北,从此漠南无王庭!

马镫,改革的号角已经吹响!

前面讲到大汉的骑兵需要一只手抓住缰绳,否则不稳定带来的伤亡率会大大增加,抓住缰绳只是为了抵消后坐力而已。想要解放双手意味着需要找到除缰绳之外的能够给反向作用力的点,但是在光滑的马背上几乎没有有效的借力点,这个似乎不可解决的问题。

想象力有时是破局的关键,加高马鞍两头的高度是一个可行的办法,因为我们的目的便是使得士兵在马背上能够牢牢地和战马融为一体。

加高马鞍,但是这样一来假设每个士兵的体重相当,反向作用力几乎都由马鞍和马背之间的摩擦系数所决定。这样一来,第一是对马鞍材质的要求高了,第二是对马的损伤也高了。随着马鞍两头的高度增加,上马的难度也高了。

因此人们自然需要用一个工具来提升上马的效率。这就是马镫的雏形,单脚马镫。长沙西晋墓葬中出现的三角形单脚马镫证实了这一点,马镫与马鞍连接在一起,马镫受力会向马背传导,增大了接触面的压力,可获得的摩擦力自然也就增大了。

双脚马镫的诞生应该是一个极为自然的演变,但在此我们并不深入探究马镫的诞生,也并不需要参考古料。双脚马镫,骑乘者踩在马镫上,马鞍被绳索固定因此骑乘者甚至可以挺直膝盖,骑乘者可以解放双手而不必担心战马的突然前冲或者急停给自己带来巨大的冲击力,甚至骑乘者可以在战马上施展更多的招式。

《三国演义》里罗贯中老先生描绘的诸多名将与两军阵前交锋的场面里马镫在其中起到的作用甚至比关羽和吕布本人起到的作用更大。

骑兵从最初以侦查和斥候为主流到卫青大将军训练骑兵成建制地冲锋化作钢铁洪流冲垮匈奴,尽管现在看来卫青大将军的钢铁洪流是刚好遇到了当时的骑兵能打的匈奴,骑兵军团的杀伤力远没有其展现出来那么大;再到现在的双脚马镫登场,每一个骑兵都是精锐中的精锐,士兵能够在马背上施展更多的武艺,组成的钢铁洪流在遇到持盾步兵时也不会再如溪水遇到顽石一般直接垮散!

骑士时代

柔然人在北魏的兵戈下败北,一路西进走到了多瑙河。

不难想象当年的欧洲人在遇见“坦克”时会是怎样一种表情,柔然人到达欧洲不是一路和蔼地趟过去的,而是一路杀过去的。在西方史料里第一次真正意义上出现马镫是拜占庭国王提比略二世对于自家军队的要求:骑兵必须一律装备马镫。

西方对骑兵的打造成本也是毫不吝惜的,重甲骑兵在很长一段时间内都是战场上的绞肉机,可以想象在战场上那甚至足以撼动大地的庞大动能以肉眼可见的形式,铺天盖地地向你冲击而来时的震撼与惊惧!

拜占庭帝国的领土因此得到史无前例的扩张:到了十世纪,拜占庭在尼基弗鲁斯二世的领导下,不仅消除了来自巴尔干半岛的威胁,更一路挺进小亚细亚,征服塞浦路斯和叙利亚,与阿拉伯人占据的巴勒斯坦遥遥相望。而重骑兵在这一段历史里扮演了至关重要的角色,一路横推难寻敌手!

统一领土在东西方带来的巨大影响虽有差异但大体上是相近的比如封建制度的完善马镫催生的不仅仅是社会的转变,不仅仅是西方领土的一统,更有意思的是催熟了骑士这个阶级!

在马镫没有传入之前,西方骑兵自然也是深受后坐力之苦,但是在马镫传入之后,骑兵的战斗力直线上升。从6世纪开始,西方在封建制度开始逐渐确立,也大概是这个时候马镫的出现给了骑兵们一个新的身份:西方大侠,有封地的大侠。

唐吉可德的效仿足以说明骑士精神在西方的地位,骑士精神很宝贵,但是承载精神的载体却并不一定得是骑士,造就这一切的是骑士勇猛的战斗力,在战场上以一当十的威猛,而这一切都来自于马镫,来源于摩擦力公式!

贵族的圈子里多了一个角色,虽然他是处在贵族最底层的阶级,但是它象征的意义却不一般,那是社会进步到封建制度的映射!

这是一个时代的演变,世界格局因而变化,所以,你现在对这个公式还熟悉吗?