石头尖老是掉，为什么还用来做矛头？ | 科学人 | 果壳网 科技有意思
石头尖老是掉，为什么还用来做矛头？
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本文作者:远千山
当你在享受盘子里的牛排时，是否想过我们的祖先是怎样把活蹦乱跳的动物变成餐桌上的食物？狩猎在很长一段时间内都是人类获得食物的重要手段，狩猎相关的各种策略也都是性命攸关的决策。工欲善其事，必先利其器，狩猎用具对石器时代的人类来说是个大问题。用矛投掷猎物可以拉大攻击距离，但到底什么样的矛比较好用呢？
制矛技艺历史悠久，甚至可以追溯到中更新期（Middle Pleistocene）早期。在非洲曾出土距今约50万年前的矛碎片，英格兰、德国、苏丹各地也纷纷发现年代悠久的矛遗迹。发现的矛分为两种不同的类型：一种是单纯削尖的木头，另一种则是在木制矛顶端绑上一小块石头做为矛尖。
过去的研究认为，绑有石头矛尖的矛更有用。石尖矛最终也的确取代了木尖矛。然而，从采集、准备到转配，石质矛尖的制作成本都更高。既然如此，到底是什么原因使得石头矛尖在竞争中脱颖而出，成为人类进步史上的一个节点呢？
为了研究这个问题，来自亚利桑那州立大学的人类学和社会学研究者组织了一场“石尖对木尖”的PK赛，赛果近日公布在《公共科学图书馆·综合》（PLOS ONE）上。他们根据考古学证据仿制了两组共十只矛，一组为五根削尖的木矛，另一组则在矛头绑上磨尖的石块。两种矛头的规格都是15cm长，底部直径3cm，尖端直径1.5cm，两组矛的尖端利用轮廓线测量器保持规格一致，并确保两组矛之间的质量无显著差距，以避免影响速度。
实验用矛。图片来源：Jayne Wilkins, et al. (2014) PLOS ONE
承担了投矛重任的是两个焊接在金属底盘上的大弩，可以利用激光瞄准，将矛以8.9-9.4米每秒的速度射入作为射击目标中心。为了模拟投矛对动物体造成的破坏力，研究人员选用弹道凝胶（ballistic gelatin）作为设计目标。凝胶块深度为21.3厘米、最大直径为14厘米。发射前，矛的尖端距离凝胶块43厘米，这样的距离可以确保矛准确射入凝胶中心，并最大程度降低相关负影响。
发射矛的弩。图片来源：Jayne Wilkins, et al. (2014) PLOS ONE
在射击实验中，研究者用每支矛分别投掷5块凝胶块，并对矛的速度，穿刺深度，抽矛状况，伤痕大小及伤痕形状进行了记录和分析。结果表明，削尖的木矛和石质尖端的矛在速度上并没有表现出显著差异。而在穿刺深度实验中，削尖的木矛穿刺深度要略高于石质尖端木矛。
以往有理论认为，为木矛增加石质尖端可能会在抽取时带来额外伤害，但实验结果表明两种矛在抽取所需力度上并没有显著差异。少数情况下，将矛抽取出来时可能会带出一定量的凝胶，研究人员测量了两种矛带出凝胶的质量，差异也并不明显。
那么，石质矛尖的优势在哪里？伤痕大小的测量结果显示，石质矛尖明显可以在猎物身上造成更大的内伤口，这意味着更加严重的破坏性组织损伤；而木矛尖则会带来比石质矛尖稍大的外沿伤口，意味着伤口周围邻近组织的挫伤。只是两者造成的外沿伤口形状基本相同，而石质尖端矛造成的内伤口末梢位置则要宽得多。
投掷削尖的木矛（上）与配有石质尖端的木矛（下）在弹道凝胶上造成的“伤口”对比。图片来源：Jayne Wilkins, et al. (2014) PLOS ONE
因此，石质尖端矛的“上位”是由于更深的穿刺深度这一传统观点，并没有在这项研究中得到验证。如果穿刺深度就是我们的先祖在投矛时的首要追求，选择削尖的木矛可能还要更保险一些。当然，石质矛头的特征以及投掷速度等变量可能影响投矛的效果。当目标靶向变得更复杂时，结果可能变得截然不同，这还有待下一步研究进行检验。
然而不可忽视的是，石质矛尖使内伤口尖端面积的扩大了约80%，这意味着狩猎者有更高的几率命中心脏、肺部或者主要血管从而使猎物丧失行动能力。由于使用石质矛尖可能带来更高的狩猎成功率，人们冒险捕猎危险动物的需求也会因此减弱，成人的死亡率可能得以降低。无论是谁首先有了将一片尖石头加在矛头的小创意，这种新技术最终改变了我们祖先的生活方式，从而牵动了人类文明的走向。（编辑：Calo）
P.S.：第一个用石尖矛的人：其实我当初没想那么多啊。
参考文献：
Wilkins J, Schoville BJ, Brown KS (2014) An Experimental Investigation of the Functional Hypothesis and Evolutionary Advantage of Stone-Tipped Spears. PLoS ONE 9(8): e104514. doi:10.1371/journal.pone.0104514
文章题图：Jayne Wilkins, et al. (2014) PLOS ONE
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作者写的挺2的。第一，原始人没有电锯没有啥的，打磨出来个尖锐的石头比较容易点，山底下捡到半成品都是有可能的，你拿啥弄出来尖木头？指望石头斧子砍么？那玩意又不锋利，想弄出来尖头还是挺难的。自己做做木工就知道了。第二，想找细长直的木头不是那么容易的，你随便找跟竹竿投掷一下试试，大概率是见风就歪，扔不直的木头打到猎物的时候不是穿刺，而是平拍过去了，有个重头的容易飞得准也远。第三，破防问题，上面有人说过了，尖木头硬度不够的（加工条件所限也不可能太尖锐），对面来个野牛啥的厚皮的就没啥杀伤了。当然木头也有硬的，越硬的杀伤高加工业能难。第四，成本问题，尖石头掉了捡回来再用个藤条皮条兽筋啥的绑上就行了，大不了再打磨一下。木头尖戳地上秃了你咋办？这得忙活好一阵子吧，而且好容易找个细长直硬靠谱的木头，越用越短。弄几次就没得用了。
任何一项伟大的发明得以推广，背后一定有一个默默无闻的推销员，不停的把那些不成熟的第一代产品销售给装逼的极客。
引用 的话：这是要为四战做理论储备吗解释下，爱因斯坦说：“我不知道第三次世界大战用什么武器，但是第四次世界大战人们将只会用木棒和石头打”
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这是要为四战做理论储备吗
引用 的话：这是要为四战做理论储备吗解释下，爱因斯坦说：“我不知道第三次世界大战用什么武器，但是第四次世界大战人们将只会用木棒和石头打”
如果当年也有专利制度的话，发明石头矛尖的原始人一定发财，每天作为专利费送来的肉食多到吃不完。对于吃素的人来说，这都是没意义的，还是种地更有希望！
我觉得是因为当时没有刀来削木头。。。来自
任何一项伟大的发明得以推广，背后一定有一个默默无闻的推销员，不停的把那些不成熟的第一代产品销售给装逼的极客。
捆绑石头的矛应该是代替直接投掷石头吧？比直接投掷石头更容易用力且更有准度，而且抛高之后的自由落体更稳定，不易被风吹走，所以感觉上不应该跟同等重量的木矛对比，应该木棍部分一样，矛头不一样，比杀伤力 ~ 但也是个问题，同等条件下发射，石尖矛应该距离更短 ……
应该是石头更重，矛质量更大更稳定吧
引用文章内容：而木矛剑则会带来比石质矛尖稍大的外沿伤口错别字……木矛尖
从此例子看出，石器时代的人还是很聪明的
是不是出于稳定性考虑？石矛头重脚轻，飞行更稳定
感觉实验的设计还有待完善，至少二者的重量不应该是相同的私以为原始人在比较这两种武器的威力时，应该是对一下两者进行比较：1、单纯的木矛A；2、同一支木矛A+石尖2的重量肯定是大于1的放大到大量的矛来看，平均重量也应该是石矛大于木矛所以实验是不是应该这样设计：1、取木矛做实验；2、做过实验1的木矛，分别加上石尖，再做实验；3、比较1与2的结果另外，投掷方法也感觉略欠妥，原始人是上抛，实验用的是平抛；只用机器投掷可能也无法模拟投掷时的用户体验，没准儿“加了石尖投起来手感更好“也是这种武器进化的动力呢
引用 的话：捆绑石头的矛应该是代替直接投掷石头吧？比直接投掷石头更容易用力且更有准度，而且抛高之后的自由落体更稳定，不易被风吹走，所以感觉上不应该跟同等重量的木矛对比，应该木棍部分一样，矛头不一样，比杀伤力 ~ ...同意。古代人狩猎不太可能平射矛，必然是有角度抛射。这个时候重量因素就很重要了。而且矛不一定就是一次性的，感觉不太可能仅作为大型弩箭使用。从重复利用的角度来看，石头肯定是占优势的。
果壳实验室主任
我觉得这个实验有点问题，凝胶的硬度和韧性不能完全代表狩猎的真实情况。动物有毛发，有皮，穿刺力跟不上的话就成问题吧，可能应该加一点射真皮的实验验证一下不同矛尖的“破甲”能力
通信工程、计算机硕士
上面图里面的石头矛尖上的石头明显比棍子粗，也就是说刺入之后动物想要靠晃就把矛晃下去是根本不可能的。而木头的那个一样粗，动物晃一晃可能就晃下来了。这不就是蜜蜂蜂针的原理么~
引用 的话：解释下，爱因斯坦说：“我不知道第三次世界大战用什么武器，但是第四次世界大战人们将只会用木棒和石头打”
大概就是说人类会在第三次世界大战灭亡，只剩下些原始人。
果壳科技编辑
引用 的话：错别字……木矛尖已改~多谢指正
有机化学博士，法学学士
瞬时空腔的问题？内外伤口的那个我没太看懂。
木头质量区别大了，软一点的沾了血用两次就废掉
矛的速度和子弹不能比的，主要伤害形式不是破坏肉体的程度矛的使用和英国长弓更像，是抛射后落下制造伤害，所以一个配重的矛头很重要，如果没有这个，矛就会无定向漂移，旋转，最后只是横向敲打一下目标，根本没多少伤害。要近到能手掷木矛插入动物，这个力量还是去肉搏吧胡克生气！~~~
很简单的道理，相对来说，磨利的石头比磨不好的木头伤害大得多，一块比较锋利的石头比较好找，而在没有刀的情况下，用石头打磨木头的效果可想而知。
种地是土地不足以养活更多的人口之后，人类被迫的选择。转向农业社会之后的一万年，人类的脑容量下降了不少。
作者写的挺2的。第一，原始人没有电锯没有啥的，打磨出来个尖锐的石头比较容易点，山底下捡到半成品都是有可能的，你拿啥弄出来尖木头？指望石头斧子砍么？那玩意又不锋利，想弄出来尖头还是挺难的。自己做做木工就知道了。第二，想找细长直的木头不是那么容易的，你随便找跟竹竿投掷一下试试，大概率是见风就歪，扔不直的木头打到猎物的时候不是穿刺，而是平拍过去了，有个重头的容易飞得准也远。第三，破防问题，上面有人说过了，尖木头硬度不够的（加工条件所限也不可能太尖锐），对面来个野牛啥的厚皮的就没啥杀伤了。当然木头也有硬的，越硬的杀伤高加工业能难。第四，成本问题，尖石头掉了捡回来再用个藤条皮条兽筋啥的绑上就行了，大不了再打磨一下。木头尖戳地上秃了你咋办？这得忙活好一阵子吧，而且好容易找个细长直硬靠谱的木头，越用越短。弄几次就没得用了。
我想说因为原始时候没有别的物品可以像石头这么到处都有，方便使用。
从投标枪的实践中得知，长距离投射时重心靠前稳定性好。
引用 的话：作者写的挺2的。第一，原始人没有电锯没有啥的，打磨出来个尖锐的石头比较容易点，山底下捡到半成品都是有可能的，你拿啥弄出来尖木头？指望石头斧子砍么？那玩意又不锋利，想弄出来尖头还是挺难的。自己做做木工就...制作石矛不用长直的木棍吗？硬度问题，文中给出的入射深度不能说明破防能力相近吗？
实话说我看大家讲的原因都比这个实验搞出来的靠谱啊。石头耐用，不会被血泡软，更容易磨锋利，飞行稳定性更高。随便一个都比那个实验结论更直接，更有力吧。这帮人类学社会学的研究员估计是经费花不出去了弄个玩具玩玩。。。
做实验的人怎么这么差劲，真是浪费科研经费。石头矛尖，主要是重量大，抛射过程不会让矛翻滚，更容易命中目标啊，如果整个矛都用木头做，重量会比较均衡，扔出去就会翻滚以至于拍到猎物身上。还弄个什么笨重的机械弩，大费周章的做实验，真是傻呀，根本就没想到点子上嘛。真有这种二货科研人员吗？
其实关键在于，石头矛尖的切割性能。无论是插入，猎物挣扎，搅动，拔出，石头矛尖都能比木头造成更多伤害。木头的要做出这样的切割性能很难，即使做出来也很难保持，用两次就磨掉了。另外就是投掷性能，石矛明显更加好用，即使不做成尖部，只作为配重都可以改善投掷性能啦。要是作为手持武器使用，加了配重的石矛也是更加有效的。
金属材料学博士
把木棒的头削的跟铅笔似的……这种技术再没有刀具的情况下是几乎无法实现的。何况还是图中这种一看就是用磨铅笔的机器磨出来的的矛尖。PS，好像还抛光了，那人一定有强迫症。那这种现代技术才能做出来的矛和现代技术做出来的石矛当然弄不清楚为啥要用石矛了啊。个人理解当时开始使用石矛尖的理由：一开始在石头上打磨木棍；然后发展出用锋利的碎石片削尖木棍；随后发展出便于使用的石质工具；石质工具产量逐渐增加，工艺简化；懒得削了，直接将用于加工的石质刀具固定在木棍顶端-&效果拔群……以后就这么干吧。
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昨天在河边捡一石头是什么石有价值吗?
我有更好的答案
奇石奇在每一件都是绝无仅有，它集天然性、唯一性、稀缺性、艺术性、不可再造性于一体，取决于特定时期特定人群的价值取向。
“精品奇石是不可再生性资源，受产地和存世量的局限，其材质、案石、几石、雅石、供石，凡是具有观赏价值的自然石均可称为奇石。
奇，有枯竭客观性存在，所以价值只会上升不会下降、孤赏石等，我国台湾及港澳称谓雅石，日本称水石，在韩国称寿石、造型、色彩及花纹不同寻常，能够满足人们的猎奇或审美习性，纹理图案优美，具有一定观赏性以及收藏价值、经济价值极高的石品，都可称为奇石。 从广义上来讲：奇石不仅具备天然性，世界上其它任何物品都很难同时达到以上条件。“奇石作为一种自然物质，自身具有何种价值、《中华神鹰》、《小鸡出壳》，简单的说，就是石头未经过任何人工雕琢或合成,“奇”也指石品上的造型及图案奇特。
奇石的最大特征在于，异也，有别于一般者为“奇”一般泛指经过天然形成的，大自然雕琢、洗炼的，石形独特这块石头虽说是河里的鹅卵石，但造型奇特，就归结到奇石的种类里，石色鲜艳，石质细腻、玩石、巧石，可供观赏收藏把玩，如中国四大奇石：《东坡肉形石》、《岁月》。
奇石。奇石在我国历史上又称为怪石，还要具备自然性，可以代代相传，分享千年”。
此外，奇石所代表的精品传统文化在一定程度上体现收藏者高品位的层次、涵养和格调，因此被许多成功人士所青睐。再加之赏石可以反复消费而没有损耗，随着时间推移更能增值，系指天然形成的形状不一般的石头、丑石、趣石、珍石、异石
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