石与火的较量 - 火炮时代的要塞工程学（1）
在第一门火炮怒吼于战场之前，人们在战争中所能聚集的能量一直是极其有限的。无论是弓箭手中绷紧的弓弦、投石机上吱呀作响的绞盘、还是在马背上冲锋的骑士，他们所依靠的都只不过是肌肉的力量。而这种由血肉之躯所产生的力量，与火药中所蕴藏的化学能相比是微不足道的。
一支由英国长弓射出的箭拥有大约100焦耳的动能，一台投石机抛出的石弹可以携带一万六千焦耳的动能。而一颗由火炮发射出的9磅重的炮弹具有240000焦耳的动能，是弓箭的两千多倍、投石机的十五倍。火炮使得人类摆脱了生物能的限制，第一次在战场上获得了前人无法想象的巨大能量。
欧洲中世纪城堡在多年的冷兵器战争中已经演化到了登峰造极的地步。一座设计合理、维护得当的城堡可以把防守一方的力量放大十倍乃至百倍。在攻城战中，进攻方如果选择强攻的话往往会导致惨重的伤亡。因此，在中世纪的很多攻城战中，进攻一方都只能选择围而不攻的策略，切断城堡与外界的一切联系，然后耐心地等到城内的粮食耗光、防守方在饥饿的压迫下投降。在这漫长的围城期间中，进攻一方同样要面对补给线被切断、军中发生瘟疫、敌人援军前来解围等种种危险。因此在冷兵器时代的围城战中，守城一方往往是占有极大优势的。
然而随着火炮时代的到来，这种平衡被打破了。火炮可以让进攻方以更快的速度射出更重的炮弹，迅速有效地破坏城墙，瓦解敌人的抵抗。法国国王查理八世在1494年10月带着两万五千名士兵和40门火炮进入了意大利，并在接下来的几个月中以摧枯拉朽之势横扫了亚平宁半岛。10月19日，法军来到了位于意大利北部的要塞Mordano。这里的守军拒绝投降，于是法军用大炮攻下了这座要塞，对城内的人进行了屠杀。接下来，位于法军前进道路上的数个城市纷纷不战而降。法军于11月8日占领了比萨，11月17日占领了佛罗伦萨，然后在12月31日进入了罗马。
法军的下一个目标是那不勒斯王国，在这里他们遇上的第一个要塞是Monte San Giovanni。法王照例派去了使者要求守军投降，守军却杀死了使者，并把他的尸体砍断四肢后送给了法军作为回复。狂怒的法国人立刻对Monte San Giovanni展开了猛攻。这座要塞曾经被敌人围困过整整七年而不破，却被装备了火炮的法军在八个小时内就攻破了城墙，守军遭到集体屠杀。1495年2月，法军攻占了意大利南部城市那不勒斯。
既然火炮颠覆了攻城战的模式，那么防守方就必须颠覆要塞和城堡的建造方式。在经历了1494年的失败后，意大利人对火炮时代的要塞设计进行了重思，并提出了一系列的改进措施和理论。
下面的两张图片中各有一座要塞，其中的一座建造于冷兵器时代，另外一座建造于火炮时代。请大家猜一下，哪一座是建造于火炮时代的要塞？
正确答案是……
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建造于火炮时代的是第一张图片中的要塞。你猜对了吗？
如果有人选择了图片二作为答案，也许是因为第二张图片中的城墙看起来更加“高大雄伟”，似乎能更好地抵挡火炮的冲击力。
但与我们的直觉相悖的是，火炮的出现恰恰迫使设计者们降低了城墙的高度。这是因为在冷兵器时代，投石机所抛射出的弹丸是沿着一条较高的抛物线轨迹击中目标的。从防守者的视角看来，这些弹丸是“从天而落砸在城墙上”。而火炮（cannon）发射的炮弹可以沿着一条近乎平直的轨迹垂直击中城墙。如果进攻方以这样的炮弹持续轰击城墙的底部的话，过高的城墙反而不利于保持稳定。
在冷兵器时代，高耸的城墙不但可以增加敌人攀爬的难度，还可以让己方的弓箭手获得射程上的优势。但在火炮时代，这样的城墙在大炮的持续轰击下只会迅速坍塌。因此，低矮的城墙便是火炮时代要塞设计的第一个特点。
火炮时代要塞的第二个特点，是棱堡（bastion）的出现。在战场上，能对一门火炮做出有效回应的只有另外一门火炮。中世纪狭窄的城墙顶端显然没有足够的空间来摆放和操作火炮。因此人们发明了突出城墙外的有棱角的平台用来安放火炮，这就是棱堡。
棱堡不但能够为火炮提供宽敞的操作空间，它们突出的造型也可以使得火炮朝向多个方向射击。下面的图片中是一座拥有五个棱堡的要塞：
不难看出，棱堡突出城墙外的布置可以让火炮获得更多的射击角度，同时也使得棱堡之间可以相互进行掩护。像这样的拥有棱堡的要塞从空中看去好像一颗星星，所以也被称为星堡（Star Fort）。下面是另外一些星堡的航拍照片：
你或许已经发现了，不管这些星堡的形状如何变化，它们的棱堡无一例外都是三角形或者菱形的，而不是中世纪城堡中塔楼所喜欢使用的圆形。这是因为这种形状的设计可以更好的消除设计死角：
以上这些改变仅仅是一个开始。在接下来的一百多年里，人们还将持续对要塞设计进行各方面的改进，使之成为一套足以对抗火炮的防御体系。