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试论偏翼镞的用途——史前人类是否认知光的折射?

2019年04月08日 10:00   来源: 《人类学学报》2012年第03期    作者: 王鹏    【 收藏本文

冯恩学先生在《俄国东西伯利亚与远东考古》一书中列举了较多的俄罗斯东西伯利亚与远东地区新石器时代遗址中出土的偏翼镞,其特点是镞之双翼或双刃长度不对称,具体言之可分为4种形式:1)尾翼的一侧被打掉,形成“偏尾”;2)凹底,双翼不等长(图1:1、2);3)斜底,双侧刃不等长;4)单侧有翼(图1:3)。对于这种特殊的形制,冯恩学先生解释为:“射箭瞄准时,此种箭头的长翼自然向下垂,便于追逐射猎时快速瞄准”[1]。但是根据经验判断,镞仅占全箭质量的很小一部分,偏翼镞“偏”出的重量恐怕并不能使其“自然向下垂”。且根据弹道学原理,镞之双翼位于箭的前端,用于调节箭在飞行时的空气压力中心位置和稳定度。在空气弹道里,如果气流作用一旦发生不对称的情况,箭就有可能偏离预定飞行方向,造成散布[2]。因此以改变箭的空气动力外形、损失射击精度为代价,而单纯追求“快速瞄准”的做法是很难让人理解的。


若非如此,偏翼镞的功用或古人制作偏翼镞的目的为何?实际上除了俄罗斯东西伯利亚及远东地区以外,我国自新石器时代到历史时期的很多遗址也出土了大量的偏翼镞,这些材料在以往并未引起学者的注意。本文初步搜集我国各时期遗址中出土的偏翼镞,根据对考古现象的分析提出假设,并通过模拟实验对假设加以检验,结果表明,偏翼镞飞行后的落点较对称形镞偏下,有可能专门用于渔射。

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图1 俄罗斯东西伯利亚及远东地区出土的偏翼镞

Figure 1 Examples of asymmetric arrowheads from Eastern Siberia and the Russian Far East

1,2:双翼(double wings);3:单翼(single wing)

 

1 我国古代遗址中出土的偏翼镞

 

笔者所见,较有代表性的偏翼镞1)出于以下遗址:

 

1.1贾湖遗址

 

遗址内出土了大量的骨镞,其中M344:33长铤,“单翼呈倒刺状”(图2:1);M335:6长铤,单侧有翼(图2:8);M110:4短铤,双侧翼不对称(图2:10);M395:15、M335:2、M402:8“器体较短,与镞略同,但两翼不对称作交互状,特征与镖类似”(报告定为镖,图2:2、3、6)。同时,遗址内还出有大量的鱼镖、网坠等捕鱼工具[3]。

 

1.2半坡遗址

 

遗址内出土了大量的骨镞,其中P.10513柳叶形,单侧有翼(图2:4);P.10454短铤,单侧翼呈倒钩状(图2:5,《报告》称为鱼叉,但由于其长仅约6cm,尺寸较小,扁铤与同遗址所出鱼叉明显有别,故应为镞)。同时,遗址内还出有大量网坠、鱼叉、鱼钩等捕鱼工具[4]。

 

1.3姜寨遗址

 

遗址第一期文化遗存出土骨偏翼镞1件(T269HG4:19,图2:9,《报告》称为鱼叉,但其尺寸较小,翼与同遗址所出鱼叉之倒刺明显有别,故应为镞)、蚌偏翼镞1件(T9M22:5,图2:13,《报告》称为蚌刀,但其长仅约4cm,尺寸较小,其形制与本遗址第二期遗存骨偏翼镞及半坡遗址骨偏翼镞P.10513相似,故应为镞);第二期遗存出土骨偏翼镞1件(T143②:11,图2:22)、蚌偏翼镞4件(ZHT4M84:4、6、7见图2:7、20、21,《报告》称为蚌刀,实际应为镞已如上述)。各期遗存均出有网坠、鱼叉等捕鱼工具[5]。

 

1.4何家湾遗址

 

遗址半坡类型中期遗存出土骨偏翼镞1件(T20④:10,图2:19),以及网坠、鱼钩等捕鱼工具[6]。

 

1.5大河村遗址

 

遗址仰韶文化第二期遗存出土蚌偏翼镞1件(T11⑤A:100,图2:15);仰韶文化第三期遗存出土蚌偏翼镞2件(H55:3、T11④A:34,图2:14、23)以及鱼鳔等捕鱼工具;仰韶文化第四期遗存出土石偏翼镞1件(T42④:14,图2:12)、骨偏翼镞1件(T57⑦:10,图2:18)、蚌偏翼镞1件(T11②A:101,图2:17);龙山文化早期遗存出土石偏翼镞1件(H51:9,图2:16),龙山文化中期遗存出土石偏翼镞1件(H126:2,图2:11)[7]。

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图2 贾湖等遗址出土的偏翼镞

Figure 2 The asymmetric arrowheads from Jiahu site and other locations

1(M344:33),2(M395:15),3(M335:2),6(M402:8),8(M335:6),10(M110:4):贾湖(Jiahu);4(P.10513),5(P.10454):半坡(Banpo);7(ZHT4M84:4),9(T269HG4:19),13(T9M22:5),20(ZHT4M84:6),(ZHT4M84:7),22(T143②:11):姜寨(Jiangzhai);19(T20④:10):何家湾(Hejiawan);11(H126:2),12(T42④:14),14(H55:3),15(T11⑤A:100),16(H51:9),17(T11②A:101),18(T57⑦:10),23(T11④A:34):大河村(Dahecun)

 

1.6靶山墓地

 

墓地M3出土石偏翼镞1件(M3:20,图3:6);M4出土石偏翼镞4件(M4:14、15、71、13,图3:3~5、7),以及鱼镖等捕鱼工具[8](M4:5、54,图3:1、2)。

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图3 靶山墓地、昂昂溪遗址出土的偏翼镞、鱼鳔

Figure 3 Asymmetric arrowheads and harpoons from the Bashan and Angangxi sites

1~7(M4:5、54、14、15、71,M3:20,M4:13):靶山(Bashan);8~11(M2):昂昂溪(Angangxi)

 

1.7昂昂溪遗址

 

昂昂溪五福附近Ⅲ号遗址的两座墓葬中,出土2件石偏翼镞(图3:8、9)以及鱼镖等捕鱼工具[9](图3:10、11)。

 

1.8王油坊遗址

 

遗址龙山中层文化遗存出土骨偏翼镞1件(H38:5,图4:16,报告称为鱼镖,但其长度以及圆锥形短铤均与图四,14、15所示同期遗存及同遗迹内出土的骨镞H45:1、H38:2相似,而有别于图4:17所示同期遗存出土的鱼镖,因此我们认定其为镞),以及网坠、鱼镖(图4:17)等捕鱼工具[10]。

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图4 王油坊等遗址出土的镞、鱼鳔

Figure 4 Arrowheads and harpoons from Wangyoufang site and other locations

1(XDM:259),2(XDM:263),3(XDM:262),4(XDM:261),5(XDM:249):新干(Xingan);6(T49②:271):上坡(Shangpo);7(H20③:5):黑水国(Heishuiguo);8(F3:33),12(H9:51),13(H22:2):东下冯(Dongxiafeng);9(T4:72):台西(Taixi);10:出自红山后遗址(Hongshanhou);11(59H4M67:6):牛村(Niucun);14(H45:1),15(H38:2),16(H38:5),17(H49:3):王油坊(Wangyoufang)

 

1.9黑水国遗址

 

遗址2010年发掘出土石偏翼镞1件2)(H20③:5,图4:7)。

 

1.10东下冯遗址

 

遗址第Ⅲ期文化遗存出土石偏翼镞2件(H9:51、H22:2,图4:12、13),第Ⅳ期文化遗存出土骨偏翼镞1件[11](F3:33,图4:8)。

 

1.11台西遗址

 

遗址内出土铜偏翼镞1件(T4:72,图4:9),以及铜鱼钩等捕鱼工具[12]。

 

1.12新干商代大墓

 

墓葬共出土青铜器475件,包括礼器10种48件、乐器2种4件、生产工具18种103件、兵器11种232件、杂器48件。其生产工具种类之多、数量之巨颇具特点。生产工具中有5件“长式鱼镖形器”(XDM:259、263、262、261见图4:1~4)以及10件“短式鱼镖形器”(XDM:249见图4:5)。值得注意的是,据报告公布的出土器物位置图可知,“长式鱼镖形器”一组5件集中出土于椁室东端,接近东二层台,而“短式鱼镖形器”则一组10件集中出土于西二层台上,二者相距近10m,这说明两种“鱼镖形器”可能有所区别。另外,与“短式鱼镖形器”一起出土的还有1件长脊宽翼铜镞,二者似可归为一组3)。从形制上看,“短式鱼镖形器”前锋的一侧延伸为圆弧的单翼,“长式鱼镖形器”前锋的一侧则延伸为尖锐的倒刺,二者在功能上可能有所不同。并且,“长式鱼镖形器”通长13.4~14.7cm,平均重50g,“短式鱼镖形器”通长7.6cm,平均重20g,后者远小于前者。因此“短式鱼镖形器”应为偏翼镞[13]。

 

除此之外,上坡遗址第四期遗存出土铜镞7件,以及铜鱼钩等捕鱼工具[14],从发表的标本来看,其中一件铜镞双翼不对称(T49②:271,图4:6)。红山后遗址[15]、牛村古城[16]亦出有双翼不对称的铜镞(图4:10、11)。虽然这些铜镞有因浇铸失败而导致双翼不对称的可能性,但联系到台西遗址、新干商墓等铜偏翼镞的存在,本文仍认定其为偏翼镞。

 

2 假设的提出

 

考古材料表明,偏翼镞(或外形不对称的三翼镞)多与外形对称的镞共出。如玉皇庙墓地[17]、洋海墓地[18,19]等(图5:5~12、1~4),特别是周家地墓地M36共出土骨镞26件,偏翼镞仅1件,其余均为对称形镞[20]。共出于一墓的镞属于同一张弓,且偏翼镞占绝对少数,说明其不可能是针对于弓的特殊设计,而只可能用于一种特定用途的箭。

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图5 玉皇庙墓地、洋海墓地出土的偏翼镞、“偏三翼镞”

Figure 5 Asymmetric arrowheads and three-winged arrowheads from the Yuhuangmiao and Yanghai sites

1~4(ⅠM20:3-3、ⅠM150:3-1、M321:3、M189:1-1):洋海(Yanghai);5~12(YYM32:15-1、M60:5、M213:12-2、M32:15-4、M188:16-5、M275:17-1、M203:6、M210:8-1):玉皇庙(Yuhuangmiao)

 

另外,上节所举偏翼镞的特点是,其多与鱼镖(叉)、鱼钩、网坠等捕鱼工具在同一遗址或同期遗存内,甚至是同一遗迹单位内共出,研究结果表明,渔猎活动在这些遗址居民的经济生活中往往占有较大比重。正是由于这个特点,且前文已经指出由于偏翼镞的不对称性,在空气动力的作用下,箭会偏离预定飞行方向,再联系到水对光的折射作用会使水中的物体看起来比实际上浅,因此可以推测偏翼镞专门用于渔射,安装有偏翼镞的箭对准水下之鱼撒弦后,在空气中飞行以及在水下穿行的过程中会改变方向而正中目标4)。

 

3 对假设的检验

 

弓力的强弱、箭的轻重、距离的远近以及水的深浅等均会对射击效果产生较大的影响,因此无法通过精确的复原对假设加以检验。但若能通过实验证实偏翼镞在飞行后的落点较对称形镞偏下,亦可间接证明偏翼镞的设计目的在于克服光的折射,专门用于渔射。

 

现以安装有偏翼镞和对称形镞的两支箭,进行模拟射击实验。具体方案及结果如下:

 

3.1实验器材

 

发射器:采用“聚元号”5)复制的汉弩。

 

箭:利用“聚元号”制作的两件相同的钢质双翼镞(刃长2.6cm,翼展1.5cm),将其中一件一侧翼打磨掉而形成单翼镞(图6)。将两件镞分别加装木质箭杆、尾羽,制成两支长短、重量大致相同,且均符合配重标准6)的箭(全长70cm)。


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图6 实验用的两种镞

Figure 6 The arrowheads used for the experiment

 

靶:制作一长1.8、宽1m的方形硬纸板,将纸板固定在三脚木架上。

 

3.2实验过程

 

将弩机置于一稳固的方凳上,使弩机臂与方凳表面密切贴合,并用铅笔沿弩机臂两侧在方凳表面画出两条直线作为标记,从而最大程度上保证每次射击时弩机位置不改变(图7)。将靶立于距弩机15m处。射击时先用安装对称形镞的箭对靶连续发射5次,再用安装单翼镞的箭对靶连续发射5次(将箭安放于弩机上时,单翼向下)。

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图7 发射前的准备

Figure 7 Prepare for shooting

 

3.3实验结果

 

第一组射击的落点相对集中于靶的左上方,第二组射击的落点相对集中于靶的右下方,具体结果如表1及图8所示。

 

将以上两组数据利用公式

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其中n1、n2表示两组样本数,x1、x2表示两组样本值。

 

进行t检验,结果显示两组总体均数的差别具有统计学意义,可以认定在经过15m的飞行后,安装偏翼镞的箭落点低于安装对称形镞的箭。因此本次模拟实验的结论完全支持先前的假设。

 

表1 两种镞在靶上的落点实测数据

Table 1 The data of the two types of arrowheads put on the target

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图8 两种镞在靶上的落点分布图

Figure 8 The sketch map of the two types of arrowheads put on the target

▲表示对称形镞(symmetrical arrowheads);表示偏翼镞(asymmetric arrowheads)

 

4 结论

 

通过以上的讨论可知,考古发现的偏翼镞是一种捕猎工具,专门用于渔射。由于使用弓箭捕鱼的高效性[21],先民选择并通过长期的实践不断完善这种方法,最终发明了有效的射鱼工具。根据本文初步搜集的材料,偏翼镞最早出现于贾湖遗址第一期,可见在距今八九千年以前7),史前人类已经具备了较高的射艺,并且对光的折射的现象也有了较为深刻的认识。

 

目前来看,我国秦汉以后的偏翼镞材料尚不多见,但朝鲜半岛伽耶时期以及日本古坟时代的“刀形”铁镞表明,偏翼镞在历史上至少要盛行到公元五六世纪[22]。而至近现代,偏翼镞已基本绝迹,人们主要依靠经验的判断,在渔射时将箭瞄准于鱼体偏下的部位(当代户外运动的渔射即是如此)。

 

最后需要说明的是,本文的假设虽然建立在考古材料出土背景的基础之上,但仍不可避免地忽略了另外一种可能性,即偏翼镞用于弋射。弋射捕鸟的方式是,将镞上系缴,用带缴的箭缚住飞禽,而不是直接射杀[23,24]。因此箭在飞行到禽鸟的上方后,以较大的弧度急坠向下,是最为有效的捕猎方式。偏翼镞无疑具有使飞行中的箭坠向下的功能,其是否与弋射有关,这个问题值得进一步考虑。

 

5 余论

 

水中不同深度的物体,与其在水面上观察到的虚像间的偏差是不同的,因此若非特殊情况(如特定地点的鱼类由于环境、习性等原因,总是处在相同的水深),古人在渔射时会根据实际需要使用偏翼程度不同的镞,否则偏翼镞的存在将会失去意义。

 

对另外一种不对称形镞——偏铤镞的讨论可以很好地说明这一点。偏铤镞的特点是锋与铤不成一条直线,铤偏向一侧翼或偏于双翼的另一侧,其在我国的贾湖遗址、河姆渡遗址[25]、半坡遗址、姜寨遗址、吴城遗址[26]等均有出土(图9、图10)。由于这种镞整体形制与昂昂溪、五福等遗址出土的鱼镖相似(图3:1、2、11),且流体力学原理与偏翼镞相同,因此亦可以认定为用于渔射。

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图9 河姆渡等遗址出土的偏铤镞

Figure 9 Slanted arrowheads from Hemudu site and other locations

1(T211(4A):227),2(T211(4B):374):河姆渡(Hemudu);3(P.12314),7(P.2690):半坡(Banpo);4(ZHT18H450:11),5(T113H152:4),8(T115H179:10):姜寨(Jiangzhai);6(1974QSW(采):42):吴城(Wucheng)

 

我们可根据同一遗址或遗迹中出土的偏铤镞铤部倾斜程度的不同,推测其应用于不同的水深。如贾湖遗址出土了大量的骨镞8),其中所占比重最大的一类是绑附式铤,即铤部由骨料的一面纵截去一半,呈尖舌状,用于绑附箭杆。从整体上看,部分该类骨镞的铤部相对略平,可用来射击近水面的鱼类;部分不同程度向上翘起,则可能用于射击水面以下不同深度的鱼类。从单一墓葬看,报告发表线图较多的M227中出土的骨镞亦是如此9)(图10)。可见专门用于渔射的箭,其镞的形式确实会因实际情况而有所不同。研究结果显示,贾湖聚落周围存在大面积的湖沼和丰富的水产资源,当时居民曾以投射的方式捕捉了大量的鱼类10)。贾湖遗址出土的偏翼镞以及大量的偏铤镞,正是当时人们渔射活动的真实反映。


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图10 贾湖M277出土的骨镞

Figure 10  The arrowheads from the Jiahu M277 site

1-3.不明;4~6、8~10.偏铤镞(slanted arrowheads);11.直挺镞(straight arrowheads)

 

致谢:本文所做实验全赖“聚元号”杨福喜先生及其员工的鼎力帮助。全文的写作,得益于向王仁湘、陈星灿先生的请教。


 注释:

1)在古代遗址中,亦常见一种双翼、一侧翼下带倒刺的镞,虽然与偏翼镞气动外形相似,但考虑到倒刺除翼之外的特有功能,本文未将其视作偏翼镞。

2)2010-2011年中国社会科学院考古研究所、甘肃省文物考古研究所联合对该遗址进行了发掘,目前对2010年发掘材料的整理工作完毕,简报待刊。

3)与其临近的有6件一组集中出土的骨镞,但二者之间存在一定距离,似不可归为一组。与“长式鱼鳔形器”临近的还有5件一组集中出土的无翼铜镞,二者之间亦存在一定距离,似不可归为一组。 

4)箭体在水下与空气中的弹道特点是相同的,而水比空气对箭体行进的影响更大。由于目标较小,可视距离有限,射者距鱼不会太远,因此箭体行进方向的改变,有较大一部分是在水下完成的。

5)“聚元号”弓箭铺是清朝末年北京东四大街“弓箭大院”里十七家弓箭铺之一,是目前所知北京唯一完整保存传统制作工艺的弓箭铺。其弓箭制作技艺已被列入首批国家级非物质文化遗产保护项目。(仪德刚,张柏春.北京“聚元号”弓箭制作方法的调查[J],中国科技史料,24(4):332-350.)

6)箭的重心点位于中心点偏前处,且对二者的间距有一定要求。(仪德刚,张柏春.北京“聚元号”弓箭制作方法的调查[J],中国科技史料,24(4):332-350;中国国家体育总局.射箭[M],北京:人民体育出版社,2001,356.)

7)根据发掘报告公布的数据,贾湖遗址第一期的年代为7000BC~6600BC。

8)据发掘报告统计,贾湖遗址共出土骨镞278件,占“狩猎工具”的88.3%。

9)图9,10所示骨镞,单翼且偏铤,其单翼的特点可能是由残损所致。

10)据发掘报告统计,贾湖遗址捕捞工具有镖和网坠两种(报告将镞定为狩猎工具,不包括在捕捞工具内)共占生产工具总和的25.1%,其中网坠较少,且较轻,因此报告作者“推测网不会太大,且只能捕捉中小型鱼类。从这个角度讲,贾湖人捕鱼是以投射为主”。


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作者单位:中国社会科学院考古研究所

 

(责任编辑:花花)

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