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硝的引入:推动历史的火药革新

时间:2023-08-06 理论教育 版权反馈
【摘要】:体积很小的火药,燃烧时产生大量的气体和热量,体积突然膨胀,增至几千倍,因而在密封的容器里会引起爆炸。硝的引入是制取火药的关键,在长期的生产活动中,古人们认识了硝石。这是所能见到的有关火药最早的记载。这类实验的反复进行,经验不断积累,认识逐步提高,人们终于掌握了火药的配制及其燃烧爆炸的性能。其实他们配方出来的东西就是火药的萌芽,只不过他们还不知道而已。火药的出现,很快被用到军事上。

硝的引入:推动历史的火药革新

且说在隋朝初年,杜子春去拜访一位炼丹老人。由于两人是老朋友了。几杯酒下肚,三言两语已是半夜时分,于是杜子春和炼丹老人抵足而眠。

却说杜子春由于喝酒超量,总是睡不着。就在三更时分,只听得外面“轰隆”一声巨响,吓得杜子春一跃而起。

炼丹老人也慌忙起床,两人循声来到炼丹房,只见炼丹炉内喷涌出阵阵紫色烟雾,烟雾上窜到房顶,散布室内。转眼间房屋烧了起来,两个吓得直往外窜。

这到底是怎么回事?杜子春问老人,老人也摇头不知,只是嘟哝道:“天火毁了我的房子,天火毁了我的房子!”

真的是天火毁了他的房子?

其实哪有什么天火,他们所看的情景就是火药爆炸的情景。那火药从何而来呢?诸位,请让我慢慢说来。

原来,炼丹家们要炼的丹,不外乎有两种,一种是长生不老之药,二是金银。他们用的原料是铜、锡、铅、水银、硫磺、硝石等,用的器具是炼丹炉,而用的燃料则是树木做成的木炭

因而,硫磺、硝石和炭的粉末,也就不免要混合在一起。而这种的混合物就是火药,但炼丹家们一开始哪了解到这些。这些混合物,只要碰上火星或受到敲击,就要爆炸。

后来,爆炸的现象多次重复,这才引起炼丹家们的注意。他们经过细心地观察,不断深入地研究,分析、试验、终于拟制成了一个新的配方。于是,火药就发明了。

火药的发明,从某个炼丹家来看,是很偶然的;而从整个炼丹术的发展来看,则是迟早会出现的。

火药触火即燃,其化学反应式近于:

2KNO3+3C+S→+N2↑+3CO2↑+K2 S+169千卡,另外还有少许CO、K 2 CO3、K 2 SO4

体积很小的火药,燃烧时产生大量的气体和热量,体积突然膨胀,增至几千倍,因而在密封的容器里会引起爆炸。同时,因不完全燃烧,所以能看到冒烟。

在现在,配制火药很容易,民间流传的“一硝二硫三木炭”,就是火药简易的配方。但在古代发明火药时,可不那么容易。

火药的发明,决不是哪个人的功劳,而应是古代劳动人民集体智慧的结晶。它是随着生产的发展,社会的进步,人们的不断摸索,而逐步完成和完善的。

因为古人们首先要对组成火药的三种主要成分的性质和应用有一个认识过程。早在商周,人们已广泛用木炭来冶炼金属,明了炭是较木柴更好的燃料,伐薪烧炭,遂成了古人们独立的行业。

而硫磺不仅有天然的,同时也杂存于铜、铁矿之中,在冶炼中逸出的硫和二氧化硫,直接地刺激着人们的感官。就在这种接触中,人们逐渐认识到硫不仅对某些皮肤病有特别的疗效,还认识到硫的一些化学性质

如《神农本草经》中说:“石硫黄,……能化金银铜铁,奇物。”即硫能与铜铁等金属化合,特别是认识到硫轻易与水银发生化学反应,获得与天然品接近的硫化汞

这种性质深受从事炼丹的方士们的注意,在他们妄图将水银炼成“金液”、“还丹”的过程中,常使用硫。

在这种活动中,进而了解到硫含有猛毒,着火易飞,很难擒制。怎样使其药性缓和呢?人们采取一种所谓的“伏火法”。

伏火法即将黑褐两色的硫磺矿经过与其它药品混合、加热或燃烧,变成金黄色或朱砂色、雪白色的硫及其化合物。而火药的发明就产生在这种硫磺伏火的实验中。

硝的引入是制取火药的关键,在长期的生产活动中,古人们认识了硝石。硝石的主要成分是硝酸钾,化学性质很活跃,能和许多物质发生作用。所以在炼丹中,常被用来改变其它药品的性质。

对炭、硫、硝三种物质性能的认识,为火药的发明准备了条件。由于医药学和炼丹活动的发展,特别是人们长期的实践,至迟在唐朝,人们在硫磺伏火的实践中,发现点燃硫磺、硝石、木炭的混合物,会发生异常激烈的燃烧或爆炸。

唐朝初年,有一位药物学家孙思邈(我们另章会介绍到他),在他的《诸家神品丹法》中载有“内伏硫磺法”:

“硫磺、硝石各二两,研成粉末,放在砂罐内,掘一地坑,放砂罐在坑内与地平,四面都以土填实。再用皂角子三个,将其点着放入罐内,使硫磺和硝石混合物烧起火焰。等到烧不起焰火时,再拿木炭来炒,当炭消三分之一,就退火,不等冷,取之。得到的混合物就叫做伏火。”

由此可见,当时的人们已认识了硝、硫、炭混合,会发生剧烈的反应。因而采取措施,控制反应速度,防范爆炸。这是所能见到的有关火药最早的记载。

同类的实验,在唐朝中期一个名叫清虚子的也做过。他在“伏火矾法”写道:

“硫二两,硝二两,马兜铃三钱半。右为末,拌匀,掘坑,入药于罐内与地平。将熟火一块,弹子大,下放里面,烟渐起。”

在这个实践中,同样注意防范混合物的激烈燃烧而爆炸。这种实践方法,是经历了反复实践而总结出来的。

关于失败的教训也有记录,一本名为《真元妙道要略》的炼丹书,就告诫说:

拿硫磺、硝石、雄黄(As2 S3)密合起来一起烧,会发生焰火,把人们的脸和身体烧坏,还能直冲屋上,把房子也烧光。

这类实验的反复进行,经验不断积累,认识逐步提高,人们终于掌握了火药的配制及其燃烧爆炸的性能。

值得一提的是,我们前面讲了几种伏火法,是为了炼丹而制,而非是为了得到火药。其实他们配方出来的东西就是火药的萌芽,只不过他们还不知道而已。

所以,在本文开头爆炸的一幕中,杜子春问炼丹老人,炼丹老人无言以对,就是因为那时他还不知道火药为何物。

有必要提一下,火药并不是用来治病用的,为什么会叫“药”呢?

因为在古代,人们对硝石,硫磺早有认识,曾被作为药材。例如在汉朝的《神农本草经》中,硝石曾被列为上品药的第六位。硫磺也被烈为中品药的第三位。

就在火药发明之后,还曾被列入药类,在明朝李时珍所著的《本草纲目》中,说火药能治疮癣、能杀虫、辟湿气、治瘟疫等。

上面只是说它作为“药”的一个方面,另一个原因,是全世界古代社会上层人物,都曾热衷于寻找长生不老的丹药,所以炼丹术很兴盛了一阵子。

在中国,据史料记载,秦始皇就相当热衷于寻找长生不老的丹药。到了西汉时期,人们把冶金技术运用到炼制矿物药方面,梦想炼出仙丹。

所以,人们炼丹的目的,也是在寻找一种长生不老之药。所以,火药的“药”字,就是一种治病药。

火药的出现,很快被用到军事上。唐朝末年战争频繁,有位将军在攻城时就使用了“飞机发火”,把城门给烧了,他自己带领士兵冒火登城,浑身也被烧伤。

“飞机发火”实际上是一种火炮。用火药包装在炮上,点着火后向敌人抛过去。有必要解释一下,在没有火药之前,所有的炮都是用来抛石头的。

所以,这里的炮应是“石包”,这在现代中国象棋中还时常看见。但当火药应用于军事之后,石包才写为“炮”。炮最初是为了抛掷发火器而用,除此之外,还有一种火箭

北宋初年,火药经过不断试验和改进,出现了用火药制成的火箭。据说火箭的发明人叫冯继升。

冯继升的祖父是一个炼丹家,冯继升从小就在火药堆中长大,他最初制成类似现在的鞭炮之类的物品,以供玩耍。后来渐渐发现火药的膨胀力足以使房屋炸毁。

经过慢慢的摸索,发明了火箭。这种火箭是把火药绑在箭头上,用引线点着后射向敌人。引起大火而烧杀敌人或粮草等。

冯继升把此方法献给当时的皇帝,皇帝大悦,遂封给冯继升一个专门监督制造火箭的中级官职。冯继升上任后,曾为北宋立下了汗马功劳,受到皇帝的嘉奖。

在激烈的战争中,火药武器显示了前所未有的威力,进一步引起了人们的重视,随后又创造出火球、火蒺藜等火器。火药的研制和生产也有很快发展。

北宋时,火药的应用已经十分普遍,有了国家的兵工场,叫“广备攻城作”,里面设有“火药窑子作”,就是制造火药的作坊。

宋神宗时,西夏国军队进攻兰州,北宋军队抵抗时,一次就领用火箭25万支,比三国诸葛亮“草船借箭”还多5万只,而且还是火箭,当时火药生产和运用之广可想而知。

庆历4年(1044),宋朝曾公亮等编写了《武经总要》,书中记载了当时的三种火器的火药配方,现转抄于下:

《武经总要》,这是一部军事百科全书,书中记载的火药配方已经相当复杂,火器种类更是名目繁多。

如蒺藜火球:敌人骑兵奔来的时候,就将火球抛在地上。马脚被刺痛烧伤,马就狂蹦乱跳,骑兵就神慌手乱,以致马翻人仰,自相践踏。此时,我军乘机袭击,必可获胜。

又如毒药烟球:球内除了装有火药,还装有巴豆,砒霜之类的毒药。这种球发射出去,爆炸燃烧,散出毒气,杀伤敌人。

又如铁火炮:火药中掺进细碎而有棱角的铁片,铁片借助药巨大的爆炸力,四处迸射。这很像现代的手雷、手榴弹。

又如霹雳炮:十几层纸里面装上火药和石灰,火药爆炸,石灰飞扬,可以灼伤敌人的眼睛。

南宋绍兴31年(1166),金国的60万大军一直打到长江下游,企图一举灭亡南宋。宋朝大臣虞允石赶到采石(现马鞍山附近),率领军队迅速做好迎战准备。

金兵驾驶船只抢渡长江,主帅完颜亮亲自在江边用小旗指挥。虞允石命宋军战船迎战,同时施放霹雳炮。(www.xing528.com)

这种炮点着后,一下子升入空中,然后落入水中再跳出来,在敌军面前燃烧和爆炸,声音如雷;炮中还散出大量石灰,迷住敌军的眼睛。宋军趁势猛攻,金兵纷纷落水,最后宋军大获全胜。

据南宋诗人杨万里记载:霹雳炮由两节构成,一节装火药,一节装石灰。它可能像现在的二踢脚,所以才有那样的威力。

火药不光是为了军事上,有时,还用于娱乐。《武经总要》记载:有一种叫“霹雳火球”的武器,用火点着后,能够发出如雷鸣一样的声音。

后来,每逢元霄节之夜,城市乡村热闹非凡,除了各种各样的花灯外,又出现了焰火。宋朝诗人辛弃疾记录这种焰火腾空的热烈场面时写道:“东风夜放花千树,更吹落,星如雨”。这说明了火药出现了多种形式。

稍后,又发明了管形火器。这一发明比起燃烧性火器、爆炸性火器是一大进步。这一火器的发明人,是南宋时的兵器制造专家陈规。管形火器又叫火枪,这是世界上出现的第一把“枪”。

这种火枪是以竹筒制作,竹筒里装满火药。打仗时,由两个人拿着,点了火发射出去,烧杀敌人。到了元代,已有金属制作的管形火器,这可以说是火器革命的一次飞跃。

中国历史博物馆中,现在还存有一尊元朝至顺三年(1332)造的大钢炮。这是世界上最早的大炮。这种金属制成的管形火器,射程远,威力也特别大。

到了开庆元年(1259年),安徽寿阳制造出突火枪。突火枪是用粗毛竹做成的,竹筒里放火药,还放一种叫“子窠”的东西。用火把火药点着后,“子窠发出,如炮声,远闻百五十余步。”这种枪就是原始的发射子弹的火器,而“子窠”可能就是最早的子弹。

诸位读者还记得《水浒传》中的“轰天雷”凌振吧。他就是个火器制造专家。他制造的炮威力极大:“石炮落处,天崩地陷,山倒石裂,一片残迹。”

凌振还制造了一种子母炮,每一个母炮周围连接49个子炮,母炮一发,子炮俱响,群弹如滚雷疾风行空而去。这在当时,是最新、最神奇、最有杀伤力的远战武器。

明代,火器又不断地发展,又发明了以火药之力推进的火箭。这种火箭的上面有一个纸筒,筒内装满炸药,筒尾接上了引火线。

引火线点燃后,火药燃烧,迅速产生大量气体,从筒尾喷出,喷气的反作用力推动着火箭向前飞行。

那时的火器中还有“集束火箭”、“震天雷炮”、“神火飞鸦”等。集束火箭就是把几十枚火箭捆绑在一起,威力极大;震天雷炮,是把火箭装有翅膀,乘风疾飞,震声如雷,其杀伤力更是巨大无比。

而神火飞鸦,则是用竹蔑扎成乌鸦,体内装满火药。点燃火药,乌鸦能飞100多步,然后坠地爆炸。一时间,烈火腾空,烟焰弥温,在陆上可烧军营,在水上可烧兵船。

那时的火箭在军事上起到极大作用,于是火器专家们想出各种各样的绝妙方法。如“一窝蜂”一次可以发射32支火箭;“百花齐奔箭”一次可以发射100支火箭。想想这么多火箭,一下子飞入敌群,其惨象目不忍睹。

还有一种火箭名为“二级火箭”,主要是用于水战的火箭。火箭筒为木制或竹制,长约1.7米,龙形。

作战时,点燃龙身下面的火箭——一级火箭,推动着火龙贴近水面飞行;一级火箭内的火药将要烧完,立即引燃龙嘴里的火箭——二级火箭,飞向敌人。

想这火龙飞行之时,昂头张口,呼啸着挟着劲风,疾进中映着火光,犹如无鳍的游鱼,敛翅的飞禽。忽然间,口中火光一闪,直奔敌船,真是气势如虹,威风凛凛。

这个时代,还有一种奇特的火箭值得一叙。那就是“飞空砂筒”。据明代茅元仪的《武备志》上记载:

“这种火箭有一个小筒子,连在竹杆一端,筒内装了火药和细砂;竹杆上绑着两个方向相反的“起火”。点燃正向的“起火”,推动砂筒飞行,砂筒抵达敌方上空,砂筒坠落爆炸。同时,反向的“起火”点燃,竹杆又自动地返回发射点。”

这好像是一种现在的无人驾驶飞机,自动投弹后又自动返回。从此事可知,古人们的火箭技术已达到了一定的高度。

千万不要小看这些最早的自行火箭,它同我们今天发向宇宙太空的火箭,利用的是一个完全相同的原理,也可算现代的三级火箭和航天飞行的鼻祖。

还有一件事,比较有趣,但它又包含着人们渴望了解火药的多种功能,下面记录的就是这件事。

14世纪末,外国人赫伯特·瑟姆写了一本书。书中说:当时中国有位官员,手拿两个大风筝,绑坐在椅子上,椅子下面装上47枝火箭。他设想,点燃火箭,推动椅子升空。再借助风筝,在空中飞行。

我们可以这样说,这位官员的装置可谓是原始的喷气式飞机。当然,他的设想是不会实现的,即使上天了,那结果就是粉身碎骨。但古人们的创新精神是不可抹煞的。

也就是这种创新精神,才有了现代社会的人造卫星上天,飞机翱翔于天宇和一系列根本性的革命。

再说中国的火药制造方法,最早是由商人传入阿拉伯,时间大概是1225-1248年间。但是中国的火器则是在元代,通过战争方式传入阿拉伯的。

1218年,成吉思汗西征,打到中亚西亚,然后经过波斯,到了伊拉克。在阿姆河之战中,蒙古军队使用了毒气烟球、火箭、火炮等火器,取得了阿姆河大捷。

1258年,蒙古军队在攻打伊拉克和叙利亚时,又使用了火器。当时的战斗形式,主要是人与兵械相斗的近战,其次是发箭、滚石、放水等远战。

不论在近战中,还是在远战中,火器的杀伤力都很大。火器使阿拉伯人吃了大亏。他们对这些火器立即研究,不久,便掌握了制造火器的技术。

有些阿拉伯兵书记载了蒙古兵使用的“铁瓶”的情况。据说,这铁瓶就是“震天雷”这类的火器。

又一种阿拉伯兵书说,当时阿拉伯人学会制造两种火器,一种是“契丹火枪”,用于近战;一种是:“契丹火炮”,用于远战,在水战中可以轰击敌船。契丹,是他们对中国的称呼。他们还根据火铳的制法,创造了各种火器。

1253年,旭烈兀西征,征调汉人工匠千余人随征,其中有制造火器的。1260年,旭烈兀占领伊拉克,叙利亚等地,威胁埃及。

埃及马木路克苏丹在叙利亚的大马士革以南击溃蒙古军队,大批蒙古兵投降。从此,马木路克获得了火器和制造火器的工匠。

1236年,蒙古军队西征欧洲,势如破竹,至1241年,先后占领俄罗斯、波兰、匈牙利和日耳曼东部。

在波兰格尼兹战斗时,波兰士兵说:蒙古兵用了一种妖术,大旗一挥,出现一些怪物,滚地如球,口吐烟雾。那烟雾臭恶无比,将波兰士兵熏倒在地。

烟雾过后,蒙古兵就冲杀过来。这所谓的怪物,显然是毒烟球。波兰士兵说是妖术,但由于他们还不知道火药为何物,也从未见过火器罢了。

当时,蒙古兵是单骑作战,驰骋自如,飘忽如风,近取马刀砍杀,远则利箭射取。而欧洲人却是马车作战,几匹马拖一辆车。奔跑累赘,转动笨拙。

战车一遇上凶悍的蒙古兵,就不堪一击,而四处溃败。几次交战之后,欧洲人闻风丧胆,唯恐逃避不及。因此,他们没有可能去研究火器,从而发现它的奥秘。

那时的欧洲处于历史上的一个黑暗时期,即欧洲中世纪时期。这里旱灾严重,疫病猖獗,战争频繁,政治腐败,经济衰敝,生活悲惨,人心闭塞,文化落后,它比阿拉伯地区和中国落后得多。

这时的元朝凭借武力,在中亚、西亚和俄罗斯建立了一些汗国。各个汗国没有完善的驿站,并且尽力保护商道。

于是,1000多年来时断时续的东西海陆交通,这时就畅通无阻了。中国的罗盘、火药、印刷术、造纸术等辗转传入欧洲。

中国的造纸术传入欧洲,造成了欧洲造纸业的兴起。造纸业和印刷术的兴起和传入,推动了出版业的发展。出版业的发展,又促进了翻译工作的昌盛。

欧洲人翻译了大量的阿拉伯文书籍,其中有关于火药的。这时候,他们才知道火药这个力大无比的神奇的东西。

英国人罗哲尔·培根在他的书中提到火药时说:

“有一种拇指般大小的东西,由于硝的爆炸,会发出可怕的声音。这个用羊皮纸包裹的小东西,声音比疾雷还响,火光比闪电还强,威力巨大。”

那时的欧洲人同培根一样,还只是把火药当作神奇的东西谈论,但还不知道怎样制造火药。

欧洲和阿拉伯国家继继续续打了几百年仗,在西班牙、小亚细亚以及地中海的一些岛屿都打过,最重要的是欧洲十字军东征和阿拉伯人的抵抗。

由于阿拉伯人早就学会了火药、火器的制造,所以欧洲人在许许多多的战斗中,都吃尽了苦头。

如在1325年,阿拉伯国家攻打西班牙,用抛石机发射“火球”,巨响如雷,烈焰冲天,烧毁房舍,杀伤人畜。

苦头教训了欧洲人,激发了他们研究火药、火器制造的愿望。1326年,英国人制造了铁火瓶;1345年,法国人制造了铁炮,1357年,英国制造了“提拉尔”的火器。

欧洲人制造的这些管形火器,从结构和材料上来看,都不如中国的管形火器先进。因为,我国的管形火器是铜铸的,使用比较方便,效果也比较好。

欧洲学会了火器制造方法之后,积极发展火器制造。在近代科学兴起后,他们的兵器制造很快就走到了世界的前列,这才有了机关枪、迫击炮,甚至火箭、导弹之类的武器。

恩格斯曾说:“现在已毫无疑义地证实了,火药从中国经过印度传给阿拉伯人,又由阿拉伯人和火药武器一道,经过西班牙辗转传入欧洲的。”

所以,中国火药的发明,在人类历史,特别是在西方现代文明历史进程中的巨大作用,都作了不容置疑的肯定。这不能不说是中华民族的光荣和骄傲。

中国火药的发明,对我国和世界和社会经济的进步和科学文化的发展,都起了巨大的作用。

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