最適合造弓的木材
2023/03/01閱讀時間約 11 分鐘
我想學造一把弓，該用什麼來造？
我們對弓最直覺的印象，是一根彎曲的木條，用一根繩綁上兩端。木材是最適合造弓的天然材料，人類早在石器時代就開始以樹木造弓。
有些木材太硬，有些木材又太脆，該用哪種木材造弓最好？
木材種類繁多，特性不一，並非所有木材都可以造弓。本文將探討哪種木材最適合造弓，內容主要摘譯自 Archery Historian "The Best Wood for Bows" 、 Wood Database "Bow Woods" 和 bow-guide.com "Best Bow Woods – Suitable Timber for Making Bows" 。
技術考量
弓的基本原理，是在彎曲時積蓄能量、於回彈時釋放，並轉化為箭的動量。到底適合造弓的木材須具備哪些力學特性以達致上述功能？
彈性 Elasticity
材料遇到外力而變形，而外力解除後回復原狀的能力。
抗彎強度 Flexural Strength
材料抵抗彎曲應力而不致塑性變形甚至破裂的能力。太脆弱的木材，作為弓體彎曲時會碎裂折斷。
穩定性
有些木材的力學特性會隨環境的溫度和濕度而大幅變化。理想的造弓材料，其強度和彈性能夠在不同環境仍保持穩定。
總括而言，適合造弓的材料，應該在大部分環境條件下，能彎曲而不易折斷，且能迅速回復原狀。
其他要求
- 作為弓體需要有一定長度。
- 木紋要夠直，這樣彎曲時應力才可均勻分佈，而不致弓體扭曲。
- 管孔不能太大，以免成為力學結構弱點。
- 有適當硬度（不會太易破損），但又容易加工造型。
矛盾大對決：強度 vs 彈性
一般來說，木材的密度越高，强度和剛度越高，越能在彎曲時積存能量而又不折斷，但同時意味彈性下降，難以彎曲。此外，密度越高質量亦越大，令回彈速度下降。
怎樣的木材才會既強韌又富彈性？
樹木細胞壁內的微纖維絲（ Cellulose Microfibrils），通常與木紋方向平行。而强度與彈性兼備的木材，其微纖維絲的方向會與木紋的方向偏離。偏離角度稱為微纖維角 （Microfibril Angle），角度越大，彈性越佳。
計算與量度
上述兩項物理特性的數值比例，能衡量木材造弓的適合性。
彈性模數 Modulus of Elasticity (MoE)
表示材料容易彎曲的程度。數值越高表示越難彎曲。量度方式是在一定應力下材質的彎曲或變形幅度。單位是每平方吋幾磅力（psi）或吉帕斯卡（GPa）
斷裂模數 Modulus of Rupture (MoR)
量度材質斷裂前的最大負載，數值越大表示越不容易折斷。單位是每平方吋幾磅力（psi）或兆帕斯卡（MPa）
弓材指數 Bow Index (BI)
從數值來講，理想弓材的彈性模數低、斷裂模數高。這個兩個模數的比，原文作者稱之為 Bow Index, BI ，筆者且譯作「弓材指數」。
BI = (MoR / MoE ) × 1000
（倍大一千是為了避免太多小數位）
網站 Wood Database 測量了世界各地木材品種的各項物理數據，以此計算出弓材指數，可找出哪些是優良弓材、哪些不適合造弓。
指數高的例子：
- 太平洋紫杉 11.26
- 美洲桑橙 11.05
- 太平洋紫杉 11.26
- 美洲桑橙 11.05
指數低的例子：
- 輕木 5.73
- 太平洋銀冷杉 5.7
- 輕木 5.73
- 太平洋銀冷杉 5.7
優良弓材介紹
楓 Maple
弓材指數：7.38 ~ 10.85
又名槭，屬下的品種多達130個以上，廣泛分佈於北半球的落葉喬木。楓木是常用木材，也一向被視為優良弓材，歷史上被用於製作亞洲的傳統反曲弓。鄂圖曼土耳其的弓匠認為楓木尤其適合製作土耳其弓。許多現代反曲弓仍然會用上楓木。
山核桃 Hickory
弓材指數：8.65 ~ 9.76
落葉喬木，分布於中國、中南半島、印度北部、北美和墨西哥等地。强度高又耐用的常見木材，雖然彈性略遜，但勝在樹木數量多，是造弓新手的入門木材。北美東部林區原住民常用來製作粗糙原始平板弓和長弓。
榛 Hazel
弓材指數：7.3 ~ 8.3
落葉喬木，分佈於北半球溫帶。榛樹除了生出美味的榛子，其木材亦適合造長弓和平板弓。
紫杉 Yew
弓材指數：9.53 ~ 11.26
北半球溫帶的常綠喬木。其中歐洲紫杉是有數千年歷史的知名弓材，歷史上最著名的應用是製作威爾士和英格蘭長弓。
作為最硬的軟木之一，同時具高度彈性。其心材比邊材硬的特點，被充分利用於長弓的製作。較硬的心材那一邊作為彎曲時受擠壓的弓腹，較軟的邊材作為受拉扯的弓背，結構概念上與角弓相近。
制作長弓的大量需求一度令英格蘭本土的紫杉幾乎絕跡，以致要從歐洲大陸進口。現時歐洲紫杉亦已變得稀缺。作為弓材，彈性和強度都相當接近的太平洋紫杉較易取得，其弓材指數達11以上。北美洲西岸的印第安人會用太平洋紫杉造弓。
注意：紫杉各部分都帶有毒性，處理時應戴上口罩避免吸入粉屑。
桑橙 Osage Orange
弓材指數：9.06 ~ 11.05
原生於北美洲的落葉小型喬木或大型灌木，分類學上是桑科·桑橙屬（又名柘屬）植物。具備與紫杉相近的物理特性而且抗腐爛，因而是很受歡迎的弓材，謔稱「窮人紫杉」。
在美國南部，早期來自法國的探險家和移居者留意到當地原住民用桑橙木造弓，因此稱之為 bois d'arc ，意思是「弓木」。桑橙在現代被引入到匈牙利、羅馬尼亞等地製作當地的傳統弓。
梣 Ash
弓材指數：6.05 ~ 9.86
落葉喬木，梣樹屬下品種超過50個，是廣泛分佈於歐洲、亞洲、北美洲的常見木材。梣木是密度高又具備彈性的硬木，常用於製作單體弓、現代的亞洲反曲弓的握把、弓弰和弓弭。
榆 Elm
弓材指數：8.72 ~ 9.61
落葉喬木，在北半球廣泛分佈，許多地方都能夠找到榆樹。
榆樹是歷史悠久的樹種，榆木製弓已有數千年歷史，很多古代的弓都是榆木製。在丹麥出土和保存，世上現存最古老的弓 Holmegaard bows （距今約15000～5000年前） 正是榆木製。歐洲中古時代，當缺乏紫杉時，也會用榆木造長弓。
竹 Bamboo
弓材指數：4 ~ 8
嚴格來講竹是草本植物而非樹木，但許多竹的品種有着近似喬木的生長形態，其力學特性亦與木材相近。以竹造弓已廣泛流傳數千年。許多亞洲傳統反曲弓都是用竹造弓胎，包括韓弓、中華弓。而日本和弓主體更是以乾燥處理過的竹製成。
棕櫚 Palm
弓材指數：~ 8
和竹一樣是多年生的草本植物，一般是喬木形態，分佈於熱帶或亞熱帶地區。前述的樹種多數生長於溫帶地區，棕櫚樹自然是熱帶住民造弓之選，例如巴西亞馬遜雨林的原住民就以棕櫚造弓打獵自衛。
適合造長弓的木材
如前文所述，傳統上紫杉乃不二之選，此外，榆、山核桃、桑橙亦佳。
適合造複合弓的木材
歷史記錄曾用於製作複合弓的木材有：竹、楓、桑、梣。
適合造中華弓的木材
中國古藉亦記載了什麼木材適合造弓。按《考工記‧弓人為弓》（成書於春秋末、戰國初）所載，柘木最佳：「凡取干之道七：柘為上，檍次之，檿桑次之，橘次之，木瓜次之，荊次之，竹為下。」
參考資料
- The Best Wood for Bows | Archery Historian
- Bow Woods | The Wood Database
- Best Bow Woods – Suitable Timber for Making Bows | bow-guide.com
（本文同步發表在 Medium）
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