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名过其实的秦军标准化

 

18世纪末,美国同时面临多场战争,急需大量枪支。于是找来轧棉机的发明人惠特尼,要他在两年内提供1万支火枪。当时美国的枪械制造还是传统模式,工匠在自己的作坊中从削木头开始一步步制作火枪,一天下来两个工匠产量顶多也就是三四支枪。这样第一年过完,惠特尼才供应出500支枪。美国政府实在看不过眼,副总统杰斐逊就把自己当年在欧洲军工厂见到的预先制作大量零件,最后才统一组装的办法介绍给惠特尼,惠特尼听说这种办法后立刻开了窍,想到了更好的办法——既然能够一次只干一个工序,那么工人只要能干好一个工序就行了,不必学会全套的制造技艺,不同工序同时开动,其产物组合在一起,不就是完整的成品了?于是他选定了一支质量上佳的火枪为模板,确定了生产设备的规格,并配套上生产线,每个工人专门负责一个工序,多个环节同时开动,由此生产力飙升,一举在一年内完成了订单。

伊莱·惠特尼(1765 - 1825)

生产人员按岗位专业分工,统一零部件规格可随意互换,多步骤同时进行从而实现大规模工业生产,这一技术也就是我们现代所谓标准化生产,惠特尼也由此成为世界标准化之父。标准化技术也是人类近现代工业化大规模生产的关键性技术之一。需要提醒的是,标准化生产和流水线技术有重合的地方,但后者并不能包含前者统一设备、零部件规格以实现大规模组装的内涵。

前些年时,某走红的历史纪录片将秦兵马俑的相关研究从学术界带入了大众的视野里——秦军武器尺寸相差极小,金属成分也非常统一,还有零部件可以互换,这不就是惠特尼枪厂一般的标准化生产技艺么?这不但比同时代西方,甚至比整个古代西方都先进,更让原来所知的人类标准化生产出现时间提前了足足2000年!但,传说中的大秦标准化真有这么高大上么?

复原后呈现五彩花色的秦兵马俑似乎在宣示标准化秦军这一传说并不真实

图:《华夏地理2012年6月刊·重现大秦帝国的五彩军阵》

一、秦标准化说依据仅来自武器规格的统一而非分工特征

1974年,在当地农民的锄头下,人们偶然的发现了深藏地下的秦兵马俑。在对其中兵器进行研究时,专家们惊讶的发现秦俑中的弩机、箭簇、矛、铍、戈、戟、殳等具有统一的规格要求,比如经由王学理测量的100个青铜三棱箭簇,其簇首(即箭头)底边宽误差仅0.83mm!

秦俑出土铜簇

作为秦俑兵器标准化最为代表性的弩机,在最初的发掘测量后发现,发掘出的青铜弩机各个部件间咬合误差仅在1.9192mm~1.7608mm之间,并发现其中有些可以做到部件互换。

弩机安置在弩臂的后部,由望山、钩牙、悬刀等组成,如同枪械上由扳机在内的枪机结构,作用是固定/击发拉紧的弩弓弦,通过望山也能起到瞄准作用

由这些武器规格的统一,当时专家们提出了一个大胆的观点:秦军在武器生产方面已经实现了标准化生产!这其后也有许多其他学者们参与进来,从服装、建筑、车马甚至农具等等方面来进一步延伸和扩展了这一古代标准化的观点。

但近现代的标准化生产并不仅仅是部件尺寸的统一,还需配合一整套岗位职能专一化,不同岗位分工合作的生产模式。秦俑兵器的生产是惠特尼那样的模式吗?秦俑兵器上具有信息丰富的铭文,比如发现的四件戟(矛与戈的组合兵器)上,其铭文表明了兵器的制造时间、制造部门、督造人和制造工匠。

上图为秦俑出土其中一件带铭文戟,其正背面铭文分别为“七年相邦吕不韦造寺工周丞义工竞”、“寺工壬”

四件戟中有两件七年吕不韦青铜戟,一件铭文“七年相邦吕不韦造、寺工周丞义工同”;另一件“七年相邦吕不韦造、寺工周丞义工竞”。从铭文可以看出,除了“工”的岗位,其他岗位都没变化,“相邦吕不韦”当然是最高管理人,而寺工(官署名)也都统一,说明都是“周”当头子的寺工这作坊所生产,在督造这一环,则是“丞”,这个职位相当于作坊的小头目,而具体制造工匠上,才有“同”、“竞”两人不同。也就是说,这两把戟都是由一个工匠自己从头到尾造出来,没有多个人分工合作制造。

一种规格统一的铸造青铜兵器的制造,大约流程是这样——首先确定标准形制(选定作为标准的一件武器);第二步根据标准制范(范即用于铸造的模具),第三步量产范并分配给工场;第四步,冶炼青铜,并将其浇注在范中;第五步,磨砺、铭刻,组装完成。

国家博物馆藏战国齐刀币范

前三个步骤都不是在具体制造环节进行的,而是作为统一规格的准备工作,当然,古代武器制造复杂度不比近现代,本身生产工艺并不足以支持太多步骤,但若要符合标准化生产方式,至少在进行浇铸、取坯件(浇铸成形后尚未打磨的粗糙半成品)、打磨、铭刻、组装这几个环节上可以特化出专门的岗位来进行。但兵马俑出土武器铭文上的工匠只有一个人,也就说明,这些武器的制造并没有实现像惠特尼的枪厂那样分工合作多工序同时进行的生产方法。

没有近现代标准化生产中关键的生产组织模式,我们至少可以断定,所谓的秦军标准化距离真正的标准化尚远,绝非那些不负责任的网络历史文章所吹嘘的超越时代2000年。

当然,不像网上某些文章那样信口吹嘘,在严谨的学术研究中,学者和专家们也都屡屡提到了这一点,正如曾任陕西省考古研究所秦汉研究室主任,作为秦始皇陵兵马俑考古队队长的王学理先生在其论述秦兵马俑的专著《轻车锐骑带甲兵》中所说“在讨论这个问题的时候,我们绝不可用现代科学意义的标准化来要求古人。否则,就会陷于有失偏颇的难堪之中。”

二、秦弩机部件随意互换仅仅是幻想

没有标准化生产方式,如果零件真能做到标准化,完全随意的互换组装,倒也算得上一个极大的成就了,可即使这一点,实际也和想象颇有差距。

青铜器在铸造完成从范(模具)中取出时往往边缘和表面都很粗糙,没法直接用于装配,必须经过打磨。但是人们发现在弩机各个零部件的结合位置,其打磨痕迹更加明显,也就是说,仅仅均匀的打磨整个零件,尚不能让这些弩机零部件很好的装配到一起,对于结合部位需要更多的加工。那么这些打磨好了的零件就能够实现互换吗?

兵马俑博物馆的李秀珍博士在研究秦俑弩机时发现,弩机上的铭文不同于其他兵器,除了有表达制造工匠之类的信息外,还大量出现成组的数字铭文,以及使用天干地支,或者类似象形文字的图案符号的内容。这些数字、图案等铭文在弩机上呈配套出现的模式,比如一个弩机的各个部件上都有“二”这个数字,或者同一个符号。

弩机望山、牛和悬刀上的铭文(表格出自李秀珍《从青铜弩机铭文看秦兵器生产标准化的局限性》)

虽然一些数字和一些图案在其他的兵器上也偶有出现,但从未以这样成组的方式出现过。可想而知,如果弩机之间零件能够随意互换的话,打标记的做法就完全是多此一举了。从这就可以推断出,这些弩机的零部件上成组的铭文是为了方便组装弩机时寻找对应的配件而刻上去的。

也就是说,在实际的弩机生产中,秦国工匠并不能依赖后人理想中的标准部件互换性,而更可能是在同一套模具中取出的一组零部件进行配对(一个范很可能可以一次浇铸出弩机各个部件)。正如亲自研究了229件秦俑弩机的李秀珍博士《从青铜弩机铭文看秦兵器生产标准化的局限性》一文所述“尽管从统计学上,弩机的标准误差均以毫米为计,反映出当时的标准化水平是很高的,但弩机的刻铭从一定程度上反映了当时标准化生产的局限性”。

从技术上说,统一制范确定零件规格想起来容易,但是实际铸造中,冷却温度、速度的不同导致金属收缩率不同、铸范的自然损耗等各种各样的因素都会带来实际尺寸和预想尺寸的偏差,以古人掌握的技术,想要通过技术手段解决这些影响因素的可能性微乎其微,也就必然导致现实中难以做到近现代才有的零部件互换。

三、统一尺寸规格并非中国古代独有

虽然没有近现代的生产组织方式,实际产品距离可互换的标准件也还有差距,那么作为统一大小尺寸这一点,是否具有超越那个时代的先进性呢?遗憾的是,这一点似乎也并不被人类已有的历史知识所支持。

比秦帝国还早一百年多一点的亚历山大帝国,其军事以经典的密集长矛方阵和重骑兵配合著称于世,也是打败波斯帝国的核心力量。为了能够配合长矛方阵的集群作战,长矛手所使用的长矛在规格上必须受到严格限制,这样才不会影响整个方阵的发挥。方阵长矛的长度要求在不同时期中拥有不同的标准,在马其顿势力从本土崛起,到亚历山大帝国,再到分裂后一堆继业者势力的变化中,长矛从一开始的4.5米发展到最后时期的7米。虽然一直有所变化,但在同一时期,其长度是高度统一的。当然,长度并不是规格的全部,这么长的武器,可想而知在制造和使用中必然会存在一些麻烦。马其顿的萨里沙长矛是由两截矛杆通过一个管状连接器对接而成的,这样在交战中一旦长矛被折断或损坏,依然能拔出半截作为普通长矛使用,显然,如果连接器不能达到一定规格限制,则就无法起到作用。

马其顿长矛阵作战时前方4~6排士兵将长矛前指,这样正面每个敌人靠近时都将面对5~10支长矛的威胁,长矛必须长度统一才能不产生漏洞

另一方面,亚历山大时的萨里沙长矛便已经重达13斤以上,这是个什么档次呢?明末清初的中国枪术大师吴殳在其枪法专著《手臂录》里说过程冲斗(明代武术家)力量大,用13斤(合现代15.34斤)的枪,而他自己只能用8斤(合现代9.44斤),可见用重枪难度之大。同时,吴殳所述用枪一般长不过丈二(4米出头),由于采用了后粗前细方法来解决重心问题,所以太长就会导致枪杆细软弱摇晃,而萨里沙长矛五六米的长度下,还要保持结构硬度强度,自然不能让枪杆太细,杠杆效应比起中国枪更加明显,马其顿士兵并非武术行家,如果没有辅助技术手段,显然无法驾驭这种长杆兵器。解决的办法就是在萨里沙长矛的后端有一块金属配重,将整个长矛的重心尽量靠近手,以便于操作。

从左至右为萨里沙长矛矛头(疑似非实用尺寸)、标枪矛头、长矛后端配重、连接器

可想而知,如果矛头和配重在制造时不做限制,就无法起到所需的调节重心的作用。当然,这种程度的规格要求和秦弩机的档次不可相提并论,但是也要看到,秦俑中的矛头本身规格也并不特别统一,作为秦俑中最大量出现的中长杆武器铜铍,其16件实物长度也在23cm~25cm之间,不像弩机的统一程度那样高。

秦俑出土共计6个矛头,1型铜矛2件,2型铜矛3件,3型铁矛一件

和兵马俑中表现出的秦军大量使用弩做投射武器不同,亚历山大军的投射力量由投石手、弓箭手和标枪兵为主,使用机械力量的投射兵力并不显眼,但在技术方面,作为希腊世界的一员,马其顿在那个时期也相当先进的。希腊世界类似中国弩的机械投射武器主要有两种,一种是腹弩,另一种是腹弩的发展——扭力弩炮。

腹弩结构复杂,但鲜有实物可做研究,无法了解其标准化水平如何

现在人们说起弩炮,往往会想到罗马军团,确实将这一武器发扬光大的是罗马人,但其发明其实是早在前3世纪以前的希腊人。弩炮利用动植物筋腱作为动力来源,通过齿轮和导轨、杠杆机构组合来蓄力,是一种相当精制复杂的武器。

大型弩炮主要用于发射石弹攻城,小型的则主要用于发射箭矢

由于弩炮结构复杂,需要用到大量的齿轮、套件等零部件,故对零件规格的要求相当精细。幸而弩炮有大量实物出土,现代人可以一窥其貌。弩炮具有由筋腱束和杠杆组成的蓄力机构以及上弦器用的导轨。从图中可以看出,左右蓄力机构是一样的设计,其中许多零部件也可以做到左右互换使用。同时由于大量使用铆钉,因此在许多青铜零件上需要留有钉口,而一旦同一组套件上钉口间误差过大,就必然导致无法正常安装。在前1世纪罗马工程师维特鲁威的《建筑十书》中,对弩炮的规格做了详尽的说明:如轻弩炮用所发射的箭矢的长度为标准,其长度的九分之一为1孔(弩炮顶部孔的大小),穿孔盘厚为一个孔,宽1.75个孔,以此类推确定整个轻弩炮的尺寸,再由孔来确定其他零部件的尺寸。可见,罗马弩炮由于自身结构复杂,相比秦弩机有着更高度的规格要求,其标准化程度也丝毫不比秦弩机差。

上图为一套出土希腊弩炮前部机构,下图左为一套弩炮上的青铜套件,右为齿轮和零件等

弩炮的加工精度可从出土实物上一观,其对零件要求之精细,若没有确定的制造规格要求,断然无法做到零件之间严丝合缝的拼接,而拆开后的零件也说明了其至少可以左右零件互换,也就是说,这些零件生产的精度要求一点也不亚于秦俑弩机的水平。当然,以现在的眼光看,这没有什么了不起的,有些误差大到数毫米级别更是现代工业所不能接受的,但在那个时代,这已经是人类能够付诸实用的最为先进的技术之一了。

这些考古实物表明,为了讲求精度,罗马人对于弩炮发射的石弹规格也做了规范

而除了这种复杂的武器本身之外,冶金也是古代“标准化”的重点所在。在埃莱夫西斯博物馆馆藏的一块由D. Philios于1894年发现的前4世纪希腊石碑上,记载有迄今最早的铜配件制造和检测相关法令。法令中不但规定了各种用途的铜器成分配比(如锡含量),同时还规定了对铜器的检验方法,如颜色比对等等。通过碑文上的其他文字,可以知道这一法令是为了应付当时有人以次品牟取暴力的行径,其体现的标准化精神比之同时代秦国开始规定官造器物必须统一尺度还要略有进步。当然,这也同样算不上近现代意义上的标准化。

抛开上述这些东西,各个文明中还广泛存在一种“标准化”行为——造币。和中国长期使用铜铸货币不同,同期的西方世界多采用冲压技术来造币,虽然技术不同,但规格一致性要求没什么区别。金银货币的价值在于其含有的金银重量之上,如果硬币制造误差大,就无法作为等价的货币使用,因而各个文明对于货币的标准都有着极为严格的要求,都制造出重量、大小、图案一致的货币来。

左边四个为古罗马钱币,右边两个为波斯帝国金币,能够清晰看出冲压加工的痕迹

这种对尺度重量的规范技术和生产,来自于人类对提高工具或等价物的使用便利性的永恒需求,而在相对人口较少,生产任务并不急迫的情况下(中国矿冶史专家华觉明先生曾计算过古代中国一年的铁用量需求不过数千吨,这一数字远低于当时可以实现的年冶炼吨数),人们对生产便利性和快捷性需求反而不高,无论是秦弩机的制造还是罗马弩炮零件的铸造,即使用的零部件规格不统一,也并不会造成多大影响,因而也难以带来生产模式的重大改变。由此可见,无论哪个古代文明,都不曾达到过惠特尼那样的标准化生产。而仅仅秦兵马俑这种程度的“标准化”,那么在古代世界各个文明或势力下都或多或少会有类似的存在,绝非独一无二。

四、武器统一规格并不总是适合实际需求

长矛使用动作相对简单,重点在于整个军阵的配合默契,因此统一规格的需求比适应使用者个人的需求更大。秦弩和希腊弩炮,因为涉及到较复杂的生产装配问题,也需要较高精度的零部件规格。但作为格斗类武器,就并非如此了。

无论东西方,都曾为格斗武器统一化进行过努力,在秦兵马俑坑发现的17把剑中,最长者94cm,最短者81cm,可以分为三大类型,尺度基本相当。而罗马人这边,1世纪和罗马人作战过的犹太历史学家约瑟夫就描述过,罗马士兵身上佩戴两把剑,左边的很长,右边的只有10寸(罗马寸),大约是短剑或匕首的档次。

也就是说,同一时期内的秦剑和罗马剑都具有尺寸趋于统一的迹象,虽然和中国铜剑越来越长正好相反,罗马剑在同个时间内变得越来越短,不过这是因为罗马军团采用以剑盾兵为主力重步兵,拿着大方盾不便挥舞长剑,非生产技术上的问题。但无论是罗马还是秦,从尺寸上可以看出,这些佩剑在规格的统一度远比弩机和铜铍为低。

一组出土的罗马铁剑,可以看出具有接近的尺寸,最右为剑鞘

之后千余年,饶是东西方各种努力,最终直到19世纪,在火枪、火炮甚至发射药、弹丸都完成了标准化生产的时代,士兵们的佩剑却依然难以真正统一起来,重量、长度都五花八门。直到最后刀剑退出战场,也没有完成全面的标准化生产,只有如日本二战时的机器造军用指挥刀等大抵接近了标准化的概念。

这其中固然有一部分原因来自古代的锻造技术难以大批量制造规格高度统一的刀剑,铸造技术又无法生产出机械性能足以和锻造匹敌的产品。但更主要的原因在于,格斗兵器不像战阵兵器动作简单,实战中会有拨、挡、砍、刺、挑、割等等各种动作,如果兵器长度、重量不称手,就会导致实战中灵活性和威力受到影响,直接威胁士兵的性命。于是比起美观的统一性要求,实战中的士兵们只要有钱,就会倾向于选择格斗时自己用着更顺手的武器。

现代战争中,我们也能看到美军出现在各个战场上时,经常有士兵对自己的步枪进行各种改造,使之更加适应自己的需要,并不是完全清一色的使用单纯的制式武器,而不用制式军靴、防弹衣而自己另外采购的士兵更比比皆是。同样是因为制式装备相比市场上的一些产品,反而不适合某些战场的实际需求(当然也有心理需求因素)。因此,不论古今,装备的标准化是否更好更先进,也需要结合实际需求和环境来具体分析,而不能简单的下论断。

一位美国大兵抱着他自己改装的M4A1步枪(图片来源:枪炮世界网)

最后

对于古代技术的认知,一方面我们需要看到其对于那个时代的进步之处,另一方面也应该想到无论今人古人必然会遇到各种各样的技术局限,而突破局限的过程也就是人类不断进步的过程。秦俑体现出的标准化趋势固然是古代世界生产上的一种进步,但本身还具有诸多局限,和近现代的标准化生产完全不可相提并论。放在全球视野来看,秦俑标准化也并不特别突出。本来古代技术发展缓慢,一个具有颠覆性作用的新事物出现可能需要数百上千年,而传播开来却只需短的多的时间,只要有交流渠道,在古代欧亚大陆上就难以出现一个文明全面领先另外一个文明的可能,只有到近代科学技术的发展突然加快,技术传播速度甚至赶不上新发明出现速度的时候,才有了西方文明相比其他势力的绝对优势。作为现代人,脱离实际蓄意夸大祖先成就,并不能建立真正的自豪感和自信心,真正重要的,始终是当下和未来。

 

来源:微信公众号 凤凰历史

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