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火药和火药武器

[作者:周嘉华]  [2007/8/3]
我们祖先发明火药至今已有一千多年了。当时发明的火药,现在叫黑火药;因为它呈褐色,又有人叫它褐色火药。它是硝酸钾、硫黄、木炭三种粉末的混合物。这种混合物极容易燃烧,而且燃烧起来相当激烈。这是因为硝酸钾是氧化剂,加热的时候释放出氧气。硫和炭容易被氧化,是常见的还原剂。把它们混合燃烧,氧化还原反应迅猛进行,反应中放出高热和产生大量气体。假若混合物是包裹在纸、布、皮中或充塞在陶罐、石孔里的,燃烧的时候由于体积突然膨胀,增加到几千倍,就会发生爆炸。这就是黑火药燃烧爆炸的原理。

火药顾名思义就是“着火的药”。触火即燃是它主要的特性。那又为什么叫它做“药”呢?

春秋晚期(公元前六世纪),有一个叫计然的人就说过:“石流黄出汉中”,“消石出陇道”。石流黄就是硫黄;消石就是硝石,古  时还称焰硝、火硝、苦硝、地霜等。可见早在春秋战国时期,木炭、硫黄、硝石已经为人们所熟知。在我国第一部药材典籍汉代的《神农本草经》里,硝石、硫黄都被列为重要的药材。即使在火药发明之后,火药本身仍被引入药类。明代著名医药学家李时珍所著的《本草纲目》中,说火药能治疮癣、杀虫、辟湿气和瘟疫。更主要的是火药的发明来自人们长期的炼丹制药的实践中。火药的名称就是这样获得的。

和其他发明创造一样,火药的发明也经历了一个长时间的实  践和认识过程,随着生产的发展、社会的进步而逐步完善。

首先,人们对组成火药的三种成分的性质有了一定认识。早在商周时期,人们在冶金中已经广泛使用木炭。在实践中,已经了解到木炭是比木柴更好的燃料。硫黄有天然存在,人们很早就开采它。同时在冶炼中,逸出的刺鼻的二氧化硫和温泉中四溢的硫黄气直接地刺激着人们的感官。就在这些接触中,人们逐渐认识到硫的一些性能。除了获知它对某些皮肤病有特别的疗效外,还有某些奇特的性质。如《神农本草经》里说:“石硫黄……能化金银铜铁,奇物。”就是说硫能和铜铁等金属化合。我国最早一本炼丹著作东汉的《周易参同契》里,记载硫和水银化合生成红色硫化汞的反应。硫的这些性能在从事炼丹的方士眼里很受器重。硫不仅能和铜铁等金属化合,还能把那神奇的水银制服。于是方士们在妄图用水银炼制所谓的“金液”、“还丹”中,常常使用硫。在实验中,人们还发现,硫着火容易飞升,性质活泼,很难擒制。怎样才能使它药性缓和变成比较容易控制呢?方士们采用了一种名叫“伏火法”的办法,就是经过和其他某些易燃物质混合加热或进行某种程度的燃烧,使它变性。火药的发明就和这类硫黄伏火的实验有密切联系。硝的引入是制取火药的关键。硝的化学性质很活泼,撒在赤炭上立即就产生焰火,能和许多物质发生作用,所以在炼丹中,常用硝来改变其他药品的性质。同时又有很多伏火硝石的方法。又因为硝石的颜色和其他一些盐类如朴硝(硫酸钠)等差别不大,在使用中容易搞错,因此人们还掌握了识别硝石的方法。南北朝时期的医药家陶弘景在《本草经集注》中指出:“以火烧之,紫青烟起,云是硝石也。”这和近代用焰色反应来鉴别硝酸钾是相似的。这为后来大量地采用硝石做了技术上的准备。

对炭、硫、硝三种物质性能的认识,为火药的发明准备了条件。在我国封建社会的上升阶段,由于医药学和炼丹活动的发展,特别是通过长期的实践,至迟在唐代,人们在伏火硫黄、伏火硝石的多次实验中观察到,点燃硝石、硫黄、木炭的混合物,会发生异常激烈的燃烧。在《诸家神品丹法》卷五中载有“孙真人丹经内伏硫黄法”:取硫黄、硝石各二两,研成粉末,放在销银锅或砂罐里。掘一  地坑,放锅子在坑里和地平,四面都用土填实。把没有被虫蛀过的三个皂角子逐一点着,然后夹入锅里,把硫黄和硝石烧起焰火。等到烧不起焰火了,再拿木炭来炒,炒到木炭消去三分之一,就退火,趁还没有冷却,取出混合物,这就伏火了。从这一记载可见,当时已经掌握了硝、硫、炭混合点火会发生剧烈反应的特点,因而采取  措施控制反应速度,防止爆炸。

同类的实验在唐中期的《铅汞甲庚至宝集成》卷二中也出现。有个名叫清虚子的,在讲“伏火矾法”时说道:“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,以湿纸四五重盖,用方砖片捺以土冢之,候冷取出,其硫黄伏住。”在这个实验里,野生植物马兜铃和上面实验中的皂角子一样,都是代替炭起燃烧作用的。同样也注意防止混合物的激烈燃烧。这样的操作方法是经过反覆实践的经  验总结。关于失败的教训也有记载。成书约在五代时期(公元十世纪)一本名叫《真元妙道要略》的炼丹书就告诫说,拿硫黄、硝石、雄黄(As2S2)和蜜合起来一块烧,会发生焰火,把人的脸和手烧  坏,还能直冲屋上,把房子也烧了。由此可见人们已经熟知这类混合物燃烧爆炸的性能,在炼丹中加以防止。人们有意识地利用这类混合物的这一性能,火药就被掌握了。

火药到底有多大的用途?这一发明有什么价值?当时的人们不是立即就明白的。
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在火药发明之前,古代军事家常采用火攻这一战术克敌制胜。在当时的火攻中,有一种武器叫火箭,它是在箭头上附着像油脂、松香、硫黄之类易燃物质,点燃后射出去,延烧敌方军械人员和营房。但是这种火箭燃烧慢,火力小,容易扑灭。如果用火药代替一般的易燃物,燃烧比较快,火力也大。所以在唐末宋初人们已经采用火药箭了。这是火药应用于武器的最初形式。随后又在石炮的基础上,创造了火炮。火炮就是把火药装成容易发射的形状,点燃引线后,由原来抛射石头的抛石机射出。火药运用在武器上,是武器史上一大进步。在战争中,火药武器显示了前所未有的本领,这使它很快引起人们重视,许多种火药武器相继出现。宋真宗咸平三年(公元1000年),有个叫唐福的神卫水军队长,把他所制的火箭、火球、火蒺藜献给宋朝廷。咸平五年(公元1002年),冀州团练使石普也制得火球、火箭,宋真宗把他召来,并且让他当众作了表演。

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