在那些英姿飒爽的兵马俑中,我们可以看到2000多年前秦军的磅礴气势。冷兵器时代,战争的两大要素是军队和武器。在秦国统一的六国中,武器的胜利是攻城掠地的必备因素之一。
秦兵马俑坑内出土的兵器多为青铜兵器,达4万余件。铁兵器数量很少,只有1把铁矛、1把铁铲和2把铁领铜铲,出土的铁兵器只占俑坑出土兵器总数的十分之一。
这说明,虽然从战国中后期开始,铁在农业生产中得到了广泛的应用,但由于兵器对铁的要求很高,按照当时的冶铁水平,还处于块状炼铁和绿色铸铁阶段,这两种铁的硬度和强度都不够,不适合大规模制作兵器。青铜在当时被广泛使用,所以秦人大量使用合金比例提高的青铜兵器,将中国的青铜冶炼工艺推向了一个新的里程碑。
无论是兵器的质量还是生产力都比上一代有了很大的提高,几乎囊括了当时盛行的各种兵器,包括常见的戈、矛、戟、剑、弩、锤、钹、铜钹,以及首次发现的长铍金(武)钩。有些武器上有完整的铭文。
按其功能可分为三类:第一类是短兵器,包括剑、金钩等;第二类是长柄武器,包括矛、矛、戟、钹、蝎、铍等。第三类是远程武器,比如弩和弓。这些武器都是铸造的。它们的主要成分是铜、锡、铅,还有镍、镁、铝、锌、铁、硅、锰、钛等微量元素。
古人在长期的青铜冶炼实践中,直观地认识了合金成分、性能和用途之间的关系,总结出“六气”规律。所谓“六器”,就是用六种不同的铜锡比,分别用于六种不同的青铜器。在这方面,战国末期齐人写的《考公基》中关于“六气”的描述,是世界上最早的合金配比规律的科学总结。人类第一次通过有意识地控制铜和锡的成分比例,获得了性质不同、适用于不同用途的合金材料。
从出土兵马俑各种青铜兵器的合金比例分析,与《考公基》中的“六气”比例基本一致。说明秦当时已经学会了如何吸收和利用他人的优点为己所用,并把这个比例标准化。比如俑坑出土的青铜剑,含锡量都在18%-21%,调质后已经非常接近中碳钢的硬度。
当时秦军号称步兵百万,战车数千,战马数万,所需武器数量极其庞大,因此武器制造的保障机制尤为重要。秦人的做法是把武器生产制度化,把模具和工艺流程标准化,用法律来约束。
《秦法十八种:商法》中明确记载:“凡同物者,必有同大,短而广。”秦俑坑出土的所有类似器物也是如此。如武器中的铜弩,每台弩机上相同的零件可以互换。再比如青铜钹的钹头是三角形的,三个面和棱加工成抛物线,基本相等。把钹的三面放大20倍,发现同一钹的三面误差小于0.15 mm,不同钹的误差小于0.2 mm,所以精度标准很高。
与法律相配套的是实行“以工之名,考其诚”的奖惩办法,要求在兵器上刻上生产年份、机构、主管、具体制作人的名字,使工匠的聪明才智得到充分的展示和肯定。
由于当时有有效的防锈技术,俑坑中出土的武器没有一件生锈。用电子探针和激光技术分析,青铜兵器表面有一层铬盐氧化层,这在兵器中很常见,说明这不是偶然因素造成的,而是经过有意的工艺处理后形成的,起到很好的防锈作用,使兵器光亮如新,极其锋利。
正是由于严格的制度管理,秦朝将当时最娴熟的青铜制造技术应用于武器生产,使六国战争有了充足的武器支持,创造了武器史上一个又一个奇迹。