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火药——热兵器时代的来临(上)

时间:2016-03-07 09:15来源:吉林文史出版社 作者:点击:

提起火药,大家就会联想到硝烟弥漫的战场,联想到电光火石的争战和震耳欲聋的炮声,火药巨大的威力总是让人感到震撼和紧张。但威力如此巨大的火药在最初诞生时可不是为了战争和制造武器,纯粹是一个追求得道升仙过程中的偶然发现。

(一)火药简介

火药又被称为黑火药,是早期炸药的一种,因燃烧时有烟,故也称有烟火药,主要是硝酸钾、硫磺、木炭三种粉末按一定比例的混合物。这种混合物着火易燃,在适当的外界能量作用下,自身能进行迅速而有规律的燃烧,燃烧时生成大量高温的燃气,具有爆破作用和推动作用,能够使物体以一定的速度发射出去,力量很大。

火药在军事上主要作为枪弹、炮弹的发射药和火箭、导弹的推进剂及其他驱动装置的能源,是弹药的重要组成部分。现在火药虽然已经被无烟火药和TNT等炸药取代,但是还有少量作为烟花、鞭炮、模型火箭以及仿古的前堂上弹枪支的发射药在生产使用。

我国是最早发明火药的国家,距今已有一千多年的历史。火药正式出现于9世纪的唐朝,具体的诞生时间和发明人已无从考察,但我们可以肯定的是,火药的诞生与我国古代的炼丹术密不可分。从战国开始一直到汉初,帝王贵族总是沉醉于得道成仙或是长生不老的幻想,驱使一些方士道士开始炼就“不老仙丹”,结果“仙丹”没有炼成,却因为不断尝试而发现了一种“能着火的药”,这就是后来成为我国古代四大发明之一的火药。

(二)火药的组成

火药的主要成分是硫磺、硝石和木炭。古人在很早以前就对这三种物质有了一定的认识,这种认识为后来火药的发明准备了条件。

古人在烧制陶器、冶金的过程中逐渐认识了木炭,发现木炭的灰分比木柴少,而且强度高,是比木柴更好的燃料,开始广泛使用。

硫磺是天然存在的物质,人们在生产和生活中接触的机会很多,比如温泉中释放的硫磺气味,冶炼金属时逸出的二氧化硫刺鼻难闻,都会给人留下深刻的印象,所以人们很早就会开采硫磺了。

硝石是一种天然矿物,主要成分是硝酸钾,硝的化学性质活泼,能够和很多物质发生反应,对于硝的性质古人掌握得比较早,并且在实践中还总结了一些识别硝石的方法。南北朝时陶弘景的《草木经集注》中就写到:“以火烧之,紫青烟起,云是硝石也。”

硝石和硫磺曾经一度被当做重要的药材使用,在汉代的《神农本草经》中,硝石被列为上品中的第六位,认为它能治二十多种病。硫磺被列为中品药的第三位,也能治十多种病。虽然人们对硝石、硫磺和木炭的性质都有一定的认识,但是将它们按一定比例混合在一起制成火药还得归功于古代炼丹家的发现。

(三)火药与炼丹术

火药的诞生源于古代的炼丹术。炼丹术是一种古代炼制丹药的技术,它采用将药物加温升华的方法来制造丹药,以求“得道成仙、长生不老”的灵丹妙药。炼丹术早在公元前2世纪就产生了,战国时期就有关于方士求“不死之药”的记载。自秦始皇、汉武帝广招方士,寻求长生不老之术以后,炼丹术便开始盛行,方士们为了炼制仙丹妙药,做了大量的尝试。他们把各类药物彼此配合烧炼:五金、八石(各种矿物药)、三黄(硫磺、雄黄、雌黄)、汞和硝石都是炼丹常用的药物。炼丹家的本意是指望借金石的精气,炼出一种能让人长生不老、得道成仙的灵药,但最终一无所获。虽然这种违背自然规律的事情必然失败,但炼丹家们在炼丹活动中,广泛吸取劳动人民的生产生活实践经验,逐步认识自然界的普遍规律积累了大量关于物质变化的经验知识,对物质变化规律做出了有益的探讨,显示了化学的原始形态,成为近代化学的先驱。

炼丹术中的《火法炼丹》与火药的发明有着密切关系,这种方法大约是一种无水加热的方法。晋代葛洪在《抱朴子》中对火法有所记载,火法大致包括:煅(长时间高温加热)、炼(干燥物质的加热)、灸(局部烘烤)、熔(熔化)、抽(蒸馏)、飞(又叫升,即是升华)、优(加热使物质变性)。这些方法都是最基本的化学方法,也是炼丹术能够产生和发明的基础。炼丹家的虔诚和屡次的挫折,使得他们不得不反复实验和寻找新的方法,这就为火药的发明创造了条件。

最后,炼丹家虽然没有制成仙药,但由于大胆尝试,却在无意中发现、创造了不少新的东西。炼丹过程中起火,启示人们认识并发明了火药,这种由硫磺、硝石、木炭三种物质构成的极易燃烧的药,被称为“着火的药”,也就是火药。由于火药的发明来自炼丹术制丹配药的过程,所以在火药发明之后,曾一度被当做药物来使用。李时珍的《本草纲目》中就提到了火药能治疮癣、杀虫,辟湿气、瘟疫等疾病。

炼丹家虽然发明了火药,但却不能用它解决长生不老的问题,而且又容易着火,所以对它并不感兴趣。火药的配方便逐渐转到了军事家手里,后来应用于军事和战争。

(四)火药的应用

1. 唐朝

火药在军事上的使用是从“火攻”开始的,在火药发明之前,两方打仗也常常运用“火攻”,主要是运用一种叫做“火箭”的武器,在火箭的箭头上绑一些像油脂、松香、硫磺之类的易燃物质,点燃后用弓射出去,可以用来烧毁敌人的阵地。这样的火箭虽然有一定的效果,但由于燃烧速度不快,燃烧力小,所以很容易被扑灭。

大约到了唐代晚期,军事家发现并应用了火药,“火攻”很快就有了新武器。最早使用火药武器是在唐天佑元年(904年)。当时的地方割据势力经常互相争斗,战斗中就曾使用过“飞火”攻城。“飞火”就是将一个火药团绑在箭杆上,点燃引信后发射出去,用来烧毁敌营,这就是“飞火”。

除了把火药绑在箭杆上之外,士兵还想到了另外一种办法。以前在攻城守城的时候常用一种抛石机,用来抛掷石头和油脂火球,是消灭敌人的利器。有了火药之后,人们开始利用抛石机来抛掷火药包代替石头和油脂火球,结果威力大增。据宋代路振的《九国志》记载,唐哀帝时,郑燔率军攻打豫章(今江西南昌)时,利用“发机飞火”,烧毁该城的龙沙门,他率壮士突火登城,这是有关用火药攻城的早期记载。

2. 宋代

宋代的手工业有了长足发展,科学技术有了较大进步,火药的制造技术也有了显著提高。宋代的民族矛盾、阶级矛盾加剧,战争连年不断,更促使了火药武器的迅速发展。据《宋史·兵记》记载:970年,兵部令史冯继升进火箭法,这种方法是在箭杆前端缚火药筒,点燃后利用火药燃烧向后喷出的气体的反作用力把箭簇射出,这是世界上最早的喷射火器。1000年,士兵出身的神卫队长唐福向宋朝廷献出了他制作的火箭、火球、火蒺藜等火器。

l044年,北宋官修御定的《武经总要》中,就详细记载了这批最早的火药武器。这些火药武器主要分为火球类火器和火箭类火器两种。

火球类火器有引火球、蒺藜火球、毒药烟球等八种。它们的制作方法是把火药同铁片一类的杀伤物或致毒药物放在一起,然后用多层纸裹上封好。作战时,点燃引信后将它们抛射到敌军阵地。其中,引火球(也叫“火炮”)就是大火药包,用以烧夷敌军人马。蒺藜火球和毒药烟球也是火药包:蒺藜火球里面装有带刺的铁蒺藜,爆破后铁蒺藜飞散开来,遍落在道路上,阻止敌人兵马前进;毒药烟球内装砒霜、巴豆之类毒物,燃烧后成烟四散,使敌方中毒。

火箭类火器则是在箭头上附着炸药包,点燃引信,用弓弩发射出去,攻击较远距离的目标物。

随着火药兵器在战场上的广泛出现,迎来了军事武器时代的巨大变革。武器开始从使用冷兵器阶段向使用火器阶段过渡。在火药应用于武器的最初,主要是利用火药的燃烧性能。《武经总要》中记录的早期火药兵器,还没有脱离传统火攻中纵火兵器的范畴。但随着火药和火药武器的发展,人们开始逐渐掌握了火药的爆炸性能。

火药易燃,并且燃烧起来相当激烈。燃烧时火药能产生大量的氮气、二氧化碳和热量。当火药在密闭的容器内燃烧,使原本体积很小的固体火药,体积突然膨胀,猛增至原来的几千倍,容器就会因为容纳不了而发生爆炸,这就是火药的爆炸性能。人们认识到火药的这种爆炸性能后,制造出了各种各样的火器。

蒺藜火球、毒药烟球是爆炸威力比较小的火器。到了北宋末年,出现了爆炸威力比较大的“霹雳炮”“震天雷”等火器。这些火器由于采用了铁壳作为外壳,强度比纸、布、皮大得多,所以有一定的承受力,点燃后能使炮内的气体压力增大到一定程度再爆炸,所以威力强,杀伤力大。这类火器主要用于攻坚或守城,1126年,李纲守开封时,就是用霹雳炮击退了金兵的围攻。

金与北宋的战争使火炮得到了进一步的改进,震天雷就是其中之一。这种铁火器,是铁壳类的爆炸性兵器。元军攻打金的南京(今河南开封)时,金兵就用了这种武器守城。《金史》对震天雷有这样的描述:“火药发作,声如雷震,热力达半亩之上,人与牛皮皆碎并无迹,甲铁皆透。”这样的描述可能有一点夸张,但是这是对火药威力的一个真实写照。从利用火药的燃烧性能到利用火药的爆炸性能,这一转化标志着火药使用的成熟阶段已经到来。

宋代由于战争不断,对火器的需求也日益增加,国家也加强了对火药的研究和生产。并设立了专门制造火药的国防工场,制造技术严禁外传。11世纪编成的《武经总要》,详细记载了火药和火器的制造。书中记录了三种火药方子:“毒药烟球法”含有13种成分;“蒺藜火球法”,含有10种成分;“火炮火药法”含有14种成分。它们分别以不同的辅料,达到易燃、易爆、放毒和制造烟幕的不同目的。另外,书中还简要记述了当时火药的原料配比,其中硝石的比重已经超过了硫磺和木炭的总和,接近于现代黑色火药的比例。

宋神宗时朝廷设置了军器监,统管全国的军器制造。军器监雇佣工人四万多人,监下分十大作坊,生产火药和火药武器各为一个作坊,并占有非常重要的地位。史书上记载了当时的生产规模:“同日出弩火药箭七千支,弓火药箭一万支,蒺藜炮三千支,皮火炮二万支。”这些都促进了火药和火药兵器的发展。

到了南宋时期,火药的使用越来越普遍,火器也得到了进一步的发展。为了防御金兵的侵扰,南宋的军事家们不断改进武器。南宋初,宋高宗绍兴二年(1132年),有一个叫陈规的军事学家,发明了一种管形火器——火枪,这在火器史上是一大进步。

火枪是由长竹竿作成,先把火药装在竹竿内,打仗的时候,由两个人拿着,点燃火发射出去,喷向敌军。这是我国最早出现的管形火器,有了管形火器,人们就可以比较准确地发射和适当地操纵火药的起爆了。陈规守安德时就用了“长竹竿火枪二十余条”。

火枪发明以后,经过不断的改进,到了南宋末年,又有人发明了突火枪。1259年,寿春地区有人制成了突火枪,突火枪是用粗竹筒做的,这种管状火器与火枪不同,火枪只能喷射火焰烧人,而突火枪内装有“子巢”,火药点燃后产生强大的气体压力,把“子巢”射出去。“子巢”就是原始的子弹。突火枪开创了管状火器发射弹丸的先河,成为近代枪炮的开端。现代枪炮就是由管状火器逐步发展起来的,所以管状火器的发明是武器史上的又一次大飞跃。

宋代的火器已经发展到相当高的程度,可以作为中国古代火器的代表,是中国火药制造与使用技术的标志。
 

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(由 馨笛 编辑整理)
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