澳洲的回旋镖
你肯定听说过澳洲土著的武器“回旋镖”吧?在那个森林众多、金属匮乏(当时的人还不懂得开采金属)的国度,土著人发明了一种极其巧妙的武器,并在千百年的时间里掌握了惊人的使用技巧。到了技艺精湛的人的手中,回旋镖不仅能在空中画出各种各样的环结和图案,还能按着主人的意愿飞回它出发的地点。不过是块简简单单的木头,里面没有任何机构,怎么会有如此神奇的性质呢?这一点很久都没有正确的解释;直到20世纪,随着航空业的发展,许多空气动力学的现象得到了阐明,人们才解开了回旋镖的谜团。
问题的本质在于,每个回旋镖在某种程度上都是个推进器,它的叶片绕着某个轴旋转,就像上一节提到的玩具“纸牵牛”一样,“花冠”绕着根部的轴心旋转。这些叶片的形状、曲度和相对平衡性正是回旋镖的关键奥秘所在。土著人在千百年中锻炼出来的技术,能让回旋镖随着不同的投掷方式在空中画出神奇的图案,叫旁人看来简直像在变魔术。这里的原因其实是两个力的相互作用:其中一个是投掷的力,能让回旋镖按着通常的轨迹运动,就像在特定方向上获得初速度的其他运动体一样;另一个力是空气阻力,能让叶片或快或慢地旋转,改变其飞行轨迹,让整个武器时不时受到自身旋转的影响。这就解释了回旋镖最令人不解的回旋能力:当投掷的力渐渐变弱、接近于零的时候,回旋镖便会在自身叶片旋转的作用下掉头飞回去。
投掷的力与回旋效果之间的关系便决定了回旋镖在每个特定时刻的表现。
回旋镖的实验也可以在室内进行,只不过没有放“纸牵牛”那么简单;不管是挑选大小形状合适的回旋镖还是进行投掷,都得经过长时间的练习才行。
我们选用板纸,比如名片或厚度合适的相册纸(也被用来做书皮),或者直接用明信片都行。在纸上按着图4-5画出几个形状,然后剪下来,左手两个指头捏住,右手一个指头一弹,这便是投掷的实验了(参见图4-6)。熟悉了这个练习之后,你就能让回旋镖画出一道约2米长的弧线再飞回来,要是继续精进技术的话,还能画出其他各种图形呢。
图4-5 不同形状的澳洲回旋镖(莫斯科鲁缅采夫博物馆的藏品)。
图4-6 投掷硬纸回旋镖(左边是叶片的扭曲方式,可参考推进器的结构)。
遗憾的是,用纸做回旋镖并没有精确无误的说明书可以参考,因为这里面最关键的是纸的质量——重量、密度和光滑度,外加投掷的方法,而这只能靠练习琢磨出来,不同人的投掷方法往往也不相同。回旋镖的两个叶片最好能做成等重的,也就是说,如果叶片的长度不等,短叶片就要比长叶片宽一些才行。两个叶片之间的角度不能小于直角,也不能大于直角的1.75倍(90°~165°)。两个叶片间必须做出一处扭曲,并在每次投掷中都对其进行调整和修正。至于回旋镖的尺寸嘛,你可以试试不同长度的叶片,从1~2厘米到5~6厘米(每个叶片的长度数值指的是从末端到弯曲处的长度)。只要遵守了这些条件,并有足够的耐心去练习,每个人都能在自己的房间里用澳洲回旋镖画出神奇的图案。
为了确保投掷的动作一致,还可以使用一种小型弹射器,用软木塞加上发簪就很容易做出来。
在软木塞上预先打出一处缺口,在缺口的边缘固定住发簪的一端,弯曲成字母П的形状,能自由活动的另一端则穿过缺口。首先把发簪的弯曲处在圆铅笔上打磨3~4次,令其具有弹性(参见图4-7)。左手拿着弹射器,右手按照图中箭头指示的方向,用大拇指把未固定的一端往后压向软木塞的中央,同时将回旋镖的一个叶片架在缺口上;松开未固定的一端后,回旋镖便会被投出3~4米远的距离。
图4-7 用来发射硬纸回旋镖的手持弹射器。