希臘化時代的先進武器和軍事
從遠古時代以來，人類所擁有的投射兵器不外乎弓和投石索，無論是東方或西方，弓和箭都是古代歷史上應用得相當廣泛的投射兵器。然而弓和投石索都有致命的弱點，由於操作需要相當程度的技巧，訓練弓兵從來都是需時且不容易的過程。除此之外，弓的威力亦都受操作武器的弓箭手生物學上的力量極限，即臂力所限，因此限制了弓的磅數。
為解決問題，戰國時代的中國發展出弩這種機械式武器，由於訓練弩兵比起弓兵所需時間更少且威力比弓更大，這種武器很快就在當時各國之間流行起來。在西方，類似弩的遠程投射兵器在希臘人手上獲得重大進展。
希臘人最早的機械式武器是腹弓(Gastraphetes)，腹弓的發明年代大約是公元前5世紀末至4世紀初，相傳由敘拉古的僭主大狄奧尼西奧斯(Dionysius I of Syracuse)聘用的工程師所發明。
腹弓的原理和弩大同小異，都是利用一把強力複合弓結合弩臂和觸發機構(扳機)造成。雖然同樣是利用複合弓的張力儲能，但腹弓的結構及上弦方法和秦漢時代的弩有顯著差別：中國的弩分為臂張弩以及蹶張弩，臂張弩顧名思義是通過手臂的力量開弓，而蹶張弩則是將頂部置於地上，然後利用腰引的動作將弓弦拉起扣在尾部的弩機上完成上弦。
跟東方的弩相比，希臘的腹弓結構就更加複雜：腹弓上弦方式的嘅不是臂張也不是蹶張，而是採用一種和中國弩截然不同的設計。腹弓弩臂是一條帶棘齒的滑動套管，通過將腹部頂在弩臂末端一個U型尾部，利用全身的重量和力量向下壓，套管會向前滑動直至弓弦卡住弩機為止，並完成自動上弦。
由於使用了輔助上弦的機械(棘齒)和全身的重量張開複合弓，作為儲能裝置的弓就能夠造得更強、威力比普通靠手臂張開的弓更大。這種武器優點是威力較大、使用容易，根據巴格門的比頓(Biton of Pergamon)，張力弩砲除了可以射箭之外，還能夠發射2.3公斤重的石彈。
但其缺點亦都很明顯：結構複雜製造成本高，並不適合大量生產，而且由於重新上弦需時，射速亦都不及於普通的弓，另外這類武器亦不能在馬背上使用。
雖然有種種缺點，但腹弓在古希臘世界很快就蔓延開來，並且以腹弓為基礎的守城/攻城武器張力投石機(Oxybeles)很快就被發明出來。公元前4世紀末亞歷山大大帝的東征戰爭中，張力投石機在戰場上大放異彩，無論是在提爾和加沙攻城之用，或是公元前329年錫爾河戰役(Battle of Jaxartes)中，在中亞的草原上用作對付遊牧騎射，希臘人的張力投石機都顯示出極強的威力和不同戰場上的適應性。
然而，利用弓儲能的腹弓和張力投石機很快就發展到機械性能的極限，由於儲能的瓶頸是弓，而複合弓的威力有其極限，不能造得太大且不能發射更重的石彈，因此希臘人很快就必需發展新一代的武器，去突破張力武器的局限。
希臘工程師的解決方法，就是利用扭力彈簧(torsion spring)取代複合弓作為儲能機構。在亞歷山大大帝之後的希臘化時代，扭力投石機(torsion catapult)迅速被發展出來並淘汰張力投石機。
由於扭力彈簧儲能遠遠超過複合弓，希臘化時代的工程師很快就建造出威力更強、射程更遠的扭力投石機，即後來的弩砲(ballistae)，當中最大的型號甚至能夠發射數十公斤重的石彈，並且可以打穿城牆。
根據考古研究顯示，最早有記載的扭力弩砲是公元前338至326年的雅典，文獻記載雅典武器倉庫中存放扭力索、弩砲基座及箭矢的記錄。
傳統上來說，歷史學家將扭力投石機的發明歸功於馬其頓國王菲臘二世，即亞帝的父親，並可追溯至約公元前340年。然而由張力儲能到扭力儲能的發展史，到底是哪個工程師在什麼年代發明，這兩點一直都是個謎。
歷史學家所知道的是：扭力弩砲自發明起計，技術迅速在地中海世界擴散，很快所有東地中海的希臘化國家，甚至西地中海的羅馬和迦太基都開始將這種新銳的武器投入戰場使用。
據記載希臘羅馬各國甚至會進行比賽，以重酬吸引來自薩莫斯島、羅德島等地的優秀工程師為各國軍隊建造扭力弩砲。扭力弩砲頂端利用兩束扭力彈簧，通常是經處理過的動物筋腱或是女人的頭髮，用來儲能。
彈簧本身呈扭曲狀，扭力索中間有兩根臂，之間以弓弦連接。當弓弦被往後拉的同時，彈簧進一步被拉伸並積蓄彈性勢能(elastic potential energy)。扭力投石器沿用腹弓設計，弩臂上有棘齒或棘輪以輔助上弦，而拉距則可以調較，視乎弦被拉到弩臂的不同位置而定，因此其威力和射程亦可以因不同情況下而被調較至最適合的狀態。
扭力弩砲和投石機的威力遠遠超過早期的希臘腹弓，根據費隆(Philo of Byzantium)，即使在150米的射程範圍之外，城牆需要達到4.62米厚才能夠抵擋到扭力投石機所射出重27公斤的石彈。而且能夠將27公斤石彈射出150米的弩砲並不是最大，根據記載，德米特里一世(Demetrius I of Macedon)在公元前305年圍攻羅德島時所建造的3塔蘭投石機(3-talents stone thrower)能夠發射重78公斤的超重型石彈，而當使用較輕石彈時，最大射程甚至可以達到700米，當時的整個世界並無比3塔蘭投石機威力更強大的攻城兵器。
而直到11-12世紀拜占庭發明配重式投石機(counterweight trebuchet，即傳入中國後被稱為回回砲的武器，曾經被蒙古軍隊用作攻擊襄陽城而聲名大噪)之前，3塔蘭投石機曾經主宰最強扭力儲能武器的地位長達1,400年之久。而扭力武器在地中海世界亦都被廣泛使用，例如馬其頓王菲臘五世就曾經在公元前219到218年的戰爭中投入150臺輕型弩砲以及25臺重型投石機，而羅馬將領大西庇阿亦都曾經從戰敗的迦太基人手上充公281臺輕型弩砲、120臺大型弩砲及75臺重型投石機。
除了越造越大之外，希臘人建造更先進、威力更大武器的創意並不止於發明扭力投石機。根據希臘化時代工程師狄奧尼修斯(Dionysius of Alexandria)，當時希臘人還造出了古代最複雜的機械式武器：能夠連射的自動兵器連弩砲(repeating catapult，或Polybolos)，以及克特西比烏斯(Ctesibius)所發明，利用青銅彈簧甚至壓縮空氣作儲能的新型武器。
連弩砲這種武器結構跟一般的扭力弩砲類似，但弩臂側面設有鏈帶以及曲柄以讓弩臂上的套管可以前後滑動。而機械上方則設有一個箭匣，每當發射一支箭後重力就會讓另一支箭落在弩臂正確位置上，而弩機就會自動觸發。
由於可以連續發射，連弩砲解決了張力和扭力武器射速慢的缺點，然而機械的複雜性、製造成本、可靠性和威力亦都有疑問，因此並未有如其他機械式武器般獲得廣泛使用。
此外，公元前3世紀的發明家克特西比烏斯亦都嘗試利用金屬青銅彈簧甚至壓縮空氣作為儲能裝置，以取代複雜、成本高昂而難以維護的動物筋腱扭力彈簧。
雖然利用金屬圓筒和活塞壓縮空氣作儲能裝置的理念以那個年代而言非常先進，但由於製造技術跟不上，金屬圓筒的氣密性不能得到保障，因此該種武器只停留在原型機的階段，並未能夠在戰場上有所作為。
但克特西比烏斯在研究壓縮空氣弩砲的活塞時發現當壓縮金屬圓筒內的空氣時，封口會爆出火花，從而發現了當氣體被壓縮時溫度會上升這個現象。
說到這裡，或許你會問到底希臘化世界還有沒有比扭力弩砲更先進的武器？關於這個問題的答案可以從希臘化時代的一代鬼才阿基米德處找到。
根據記載，阿基米德在敘拉古圍城戰期間發明了一臺遠遠超越其時代的先進武器：蒸汽砲(Archimedes’ steam cannon)。蒸汽砲由一木管身構成，管內裝有一顆石製炮彈。
木管底部設有一個銅製的蒸汽產生器，底下則點有火堆或以拋物面鏡子利用火或聚焦的太陽光以加熱蒸汽產生器。當蒸汽產生器上的閥門被扭開後，就可以在蒸汽產生器中加入水。
水遇熱會氣化，溫度越高，蒸汽產生器內的壓力就會越大。當溫度升高到一個臨界點時，蒸汽的壓力就會大到將石製炮彈以高速推出砲管，並將石彈發射出數百米遠。到底這段記載是否可信？阿基米德是否真是在火藥被發明之前的1,000年、管身大炮普及前的近1,600年，就造出了歷史上第一支利用高壓蒸汽驅動的管身大炮？根據據信曾經擁有阿基米德手稿抄本的文藝復興巨匠達文西，他是深信這段記載的真確性，並且曾經按照手稿重新製造一座可以運作的蒸汽砲。
現代的復完因為手稿的佚失變得困難，然而在2006年，一群麻省理工大學(MIT)的工程師就曾經因為對記錄片《謠言終結者》(Myth Busters)的試驗結果不滿而重新建造復完一座可以運作的阿基米德蒸汽砲。他們所建造的蒸汽砲復完品成功將石彈以300米/秒的極高速射出，砲口動能高達23千焦(23kJ)，以此推算出最大射程達到驚人的1,200米，比扭力弩砲所能夠達到的最大射程還要遠。
復原測試顯示阿基米德蒸汽砲在理論和工程技術角度是完全可行，但即使如此，蒸汽砲最終未能在羅馬人手上得到進一步的發展，只能成為遠程投射武器史上代表希臘化科技的頂峰，但同時亦都是曇花一現、一個轉瞬即逝的註腳。
參考資料：
McNicoll A. W. (1997) Hellenistic fortifications from the Aegean to the Euphrates, pp.186-188. Oxford : Clarendon Press.