上古黑科技？中国古人比你想像中更懂“弹簧”

广义的弹簧包含一切比例得当、可弯曲的合金，在人类历史上使用第一种合金——青铜以后，这个比例经历数千年才被找到。前三世纪托利密王朝的克特西比乌斯就找到了这样的青铜比例，然而当他想要进一步用于研发弹射武器时，却发生技术上的困难，无法发挥预想的效果，直到后世找到更佳的弹性比例后才慢慢改善；反观秦始皇陵出土的宝剑被数吨陶俑压折得严重弯曲，经历了两千馀年后出土，竟还能弹回原貌！

人们纷纷将此剑称为“秦王朝具有记忆功能的黑科技”。重点是，秦国的武器铸造具有非常严谨的标准化流程，常见于武器上的“物勒工铭”，即是从高层的“相邦”、“工师”、“丞”，乃至每个工匠，皆须于武器刻上名字，以示负责。至今，秦人一丝不苟的精神，仍可见于数以千计而毫髮不爽的出土刀剑，更可推知与托勒密王朝同一时期的中国，早已将弹性合金的技术瞭若指掌，运用成熟。

今人熟知的“弹簧”，称作螺旋弹簧（Coil spring，或译“盘绕弹簧”），出现于 15 世纪初，它促成发条的出现，其中最早使用发条的文物为 1430 年代全盛时期勃艮第公国（今法国中部）的“Burgunderuhr（勃艮第时钟）”，解决了原本滑轮驱动过于笨重与动力不足的问题，而后比德·海莱恩（Peter Henlein，1485 C.E.~1542 C.E.）更以此技术，发明最早的手表。

然于四十多年前战国曾侯乙墓（墓主人曾侯乙薨于楚惠王五十六年，433 B.C.E.）出土的一串纠缠的金弹簧，将螺旋弹簧出现的时刻整整提早将近两千年。无论何种“弹簧”，当时的中国的技术在世上可谓超伦轶群，那麽，更早善用弹簧的中国人，有可能更早发现弹性法则吗？

“弹力”一词最早见于晚唐段成式《酉阳杂记》，其曰：“弹力五斗。”其中“斗”为重量单位，乍看之下与今人使用的“公斤重”、“公克重”并无二致。因此在谈论弹力前，吾人须先理清一项重要问题：古人认知的“力”，与今人有几分相似呢？古人是否对重量与质量有清楚的认知呢？

诚如上文所述，古人最需计量的“力”，当属“重力”，乃因重力涉及日常秤重，因此量测重力的方法，必然在原始社会的劳动人民中已能见到。

战国墨子的《墨经》曰：“力，重之谓，下、与（举），重奋也。”意为：“重量是力的表现，向下坠落、向上举起，皆由重量所导致。”亦即将“重量”视作向下的“拉力”；又曰：“刑（形）之大，其沉浅也，说在衡。”意为：“形体大的物体，沉入水中较浅，其机制在于平衡。”以现代物理观念理解，“在衡”的缘故就是体积较大物体上下两端的液压差形成浮力，以现在公式理解就是 “B=ρ×V×g”，即“浮力等于液体密度乘以下沉体积乘以重力加速度”，墨子此话同时体现出“力平衡”的观念。

除却重力，“弹力”观念也萌芽于古人重视的射术——山西峙峪遗址出土的石箭簇距今约 28000 年，经过漫长的发展，更成为西周贵族子弟必学的“六艺”之一。鉴于秤重的必要，在墨子的力观念与“弹力”一词出现之前，重物已被用于测量弹力。春秋末《左传》曰：“弓六钧。”春秋、战国之交记载齐国度量衡等资料的《考工记》曰：“量其力，有三匀（钧）。”无庸置疑，皆为重物量测弓弦受力之证，在力学观念尚未发达的时代，能将重力与弹力连结，是十分先进的。

到了西汉中至东汉中的《居延汉简》，弹力的量测以能达到斤、两（十六两为斤，三十斤为钧，四钧为石。战国一两约 15.8 公克重，两汉一两约 13.8 公克重）。随著量测弹力愈渐精准，产生“应变与应力成正比”经验，也就无从诧异了。

东汉晚期经学家郑玄对“量其力，有三匀（钧）”注曰：“每物加一石，则张一尺。”可谓世界上弹性法则至早的提出者，早于虎克近一千五百年！到了唐代的贾公彦，又对应变与应力的正比性质作出更清楚的阐述：“一石张一尺，二石张二尺，三石张三尺。”

后来，中国的物理学进展趋缓，被后来居上的西方文明赶超。