第2章 炼丹家的偶然发现——战国时期至今火药的发明与改良

如果说火药的发明是源于长生不老，你一定会以为是天方夜谭，但事实确实如此。中国古时的那些幻想“得道成仙”的帝王将相们常常令术士炼制“灵丹妙药”，而这些尽职的化学家在炼丹过程中虽没有炼成仙丹，却发明了火药，而且由于火药的独特作用，它很快就闻名于世，成为我国古代科技的四大发明之一，在历史的发展中占有着重要地位。

1.中国方士发明火药

我国古代的冶炼技术相当发达。早在殷商时期，就已经能制造出造型复杂、美观大方的大型青铜器皿了。春秋中期，我国已经发明了生铁冶炼技术，到了春秋末年，铁制的农具和兵器也已得到普遍使用。

在冶炼金属的过程中，人们不断总结经验，逐渐接触和熟悉了许多矿物的性能，积累了丰富的化学知识。从战国时代起，就有人把冶金技术运用到炼制药物方面，梦想能炼出长生不老之药来，也有人想从矿物中炼出金银来。那种炼制所谓长生不老药的炼丹术在古代被称为“方术”，从事炼丹的炼丹家则被称为“方士”，后来被称为“道士”或“丹家”。

虽然这些炼丹家始终未能炼出长生不老之药来，但是在一次次冶炼中，他们不断积累经验，掌握了不少化学知识。这些炼丹家对我国古代化学的发展，起了不少作用。用现代人的眼光来看，或许把他们称为古代的化学家更为合适。在这些方士中，较为突出的有李少君、魏伯阳、刘安、葛洪等。正是这些炼丹家的工作，才发现了火药。

现在我们知道，制造火药的主要原料为木炭、硫磺和硝石。

硫磺在我国古代也被称作石硫黄、留黄、硫黄等。我们的祖先在公元前后，就已在湖南的郴县发现了大量的硫磺矿。此后在我国北方、南方也多次发现大型硫磺矿。我国古籍中最早提到“硫黄”的是《淮南子》一书（公元前150年前后）。这说明在当时古人对硫磺已有认识。在西汉末年问世的我国第一本药物典籍《神农本草经》，把石硫黄归入“中品药”的第三种，可见当时硫磺已被广泛用于入药。

硝石是黑色火药里的氧化剂。它的化学成分是硝酸钾，受热能产生氧气，有很强的助燃作用。火药爆炸力的大小主要根据含硝量的多少来决定。最迟在公元前后，我们的祖先就已发现了硝，并能掌握利用它。古代人民在实践中慢慢发现硝石有消除积热和淤血等医疗作用，便将它入药。《神农本草经》把硝石列入“上品药”的第六种。古代的炼丹家十分熟悉硝石的性能，常把硝石作为主要的氧化剂和溶剂。公元500年左右的炼丹家陶弘景就指出硝石有“强烧之，紫青烟起”的现象。

唐朝初年，著名的药物学家孙思邈也炼过丹药。在他所写的《丹经》一书中，有一种“伏硫磺法”，记载着类似火药的方子。

由于这种伏硫磺法经常在制作过程中发生燃烧，烧伤炼丹者的手和脸，甚至烧掉炼丹房，因此古人明白了硫磺、硝石和木炭的混合物极易猛烈起火，甚至发生爆炸，制作时必须十分当心。

经过一次次的爆炸起火，炼丹家们从最初的恐惧中逐渐认识到：硫磺、硝石和木炭，如按一定比例配制，可制成会爆炸的“火药”。

火药发明的具体年代已无从查考，但根据资料可以推断，火药发明的时间应在唐代以前。由于这种火药的颜色是黑色的，所以叫作“黑火药”。

2.火药的早期运用

火药虽是由炼丹家发明的，但炼丹家的本意是为了制作药物，他们并不希望它有强大的爆炸力和破坏力。可是当火药的配方一旦为军事家们所知晓，情况就完全不同了。他们明白，用火药制成的武器一定具有强大的杀伤力。于是军事家们不断探索研制，强化它的毒性、燃烧力和爆炸力。火药发明后，引起了武器制造的重大改革，逐渐由冷兵器时代进入了火器时代。

唐朝末年，火药已开始用于军事目的，配制也更趋科学化。用硝石（硝酸钾）75%、硫磺15%、炭粉10%就可制成威力强大的火药。宋朝有个叫路振的人，他所著的《九国志》一书中有这样一段记载：唐哀帝时（公元904~906年），郑瑶攻打豫章（现在的江西南昌），他命令兵士“发机飞火”，烧了龙沙门。据解释，飞火是火炮一类的东西，是用火药制造的燃烧性武器。可见，当时火药已开始用于战争。

到了北宋，火药生产规模进一步扩大。北宋初年开封设有“广备攻城作”（兵工厂），其中有专门生产火药的车间（火药窑子作）。它以火药为原料生产作战用的“烟球”、蒺藜火球和火炮等。火药配料除硝石、硫磺、炭粉外，还有油蜡、沥青、干漆、松香、黄丹、铅粉等。到了宋朝，人们发明了更多种类的火药武器，从最初的燃烧型火药武器逐渐过渡到威力更大的爆炸型火药武器。

1132年，南宋的军事家陈规为了防御金兵的侵扰，又发明了一种管状的射击性武器——火枪。这种火枪是用长竹竿做的，竹竿里面装满火药。打仗时由两个人抬着，点着了火发射出去。火枪的发明，可以说是火器史上的又一个新起点。

火药除了用于战争外，还可用于生活、生产。据《武林旧事》、《梦粱录》、《事林广记》等书记载，在南宋、元朝时，人们已经用火药制造焰火，以燃放焰火的形式来欢庆节日。火药性能和作用也逐渐被人们所掌握，古代人民利用它来开山、破土、采矿、筑路等，使其在生产劳动与和平建设中发挥威力。

早在唐代，我国与阿拉伯、印度、波斯等国通过海上的贸易，往来就十分频繁。就在这时，硝随同医药和炼丹术由我国传出。但那时人们仅知道用硝来炼金、治病和做玻璃。公元1260年，元世祖的军队在与叙利亚一战中被击溃，阿拉伯人缴获了包括火箭、毒火罐、火炮、震天雷在内的火药武器，从而掌握了火药的制造和使用。他们把火药称之为“中国雪”，用火药推动的弩箭也被称作“中国箭”。

西欧直到文艺复兴后，英国人才从阿拉伯人那里得到了火药的配方，比我国要落后数百年之久。但重要的是火药主要是通过战争西传的，因此欧洲人把火药主要用于军事目的。

相传，在欧洲第一个成功地制造出具有爆破力火药的是著名学者罗杰尔·培根，也有的说是晚于培根100年的德国人贝鲁特尔德·施韦策。不过有人对培根的全部著作作了查对后，发现只有一处提到了用火药：“我们以小孩玩具为例吧。世界上有许多地方制造像拇指大的一种东西；东西虽小，但由于其中有一种属于盐类的叫作‘硝’的东西，因此能够爆炸。当硝爆炸时，这个用羊皮纸制的小东西发出可怕的声音，比疾雷还响；所闪的光比随雷而来的闪电还强。”至于鲁特尔德·施韦策，有人认为他是传说中的贝鲁特尔德·尼克尔（即黑人贝鲁特尔德），也有人认为他与培根同是方济各会派修士，但他的存在与否，是很令人怀疑的。尽管如此，火药的使用与改良仍在欧洲得到了很大的发展。

真正使火药的威力得到爆发的是在19世纪。1814年，人们发明了雷管。它能在火药起爆的一瞬间，产生高温的火焰和硝酸银，使得以前所使用的点火器和打火石以及含有硝石的导火绳、缓慢传导火焰的石灰，都成为不必要的装备。1846年，意大利化学家索布雷罗发现硝化甘油，但是该物质对震动很敏感，危险性大，不宜生产。1867年，诺贝尔把硝化甘油与木浆、硝酸钠等混合，首次制成烈性炸药，使用安全而威力不减。1875年，诺贝尔把棉花浸透硝酸及硫酸，制成硝化棉，再混合硝化甘油，成为胶质炸药，坚韧防水，可塑性高，特别适合放入矿场爆炸孔内进行爆破。

1884年，法国化学家维埃利制成最早的无烟发射剂，把爆发速度减慢。他把硝化棉浸于乙醚和酒精里成为胶质，再压成片状切条干燥使之硬化，这样，炸药便只能由外至内燃烧。

火药虽然为中国人所发明，但是最终在西方获得了进一步的发展，同时又推动了西方文明的进步。

3.火药对人类文明进程的影响

火药的发明是我国人民对世界科学所作的巨大贡献之一，为人类的文明史写下了不朽的篇章。12世纪时，火药还未传入欧洲，士兵们只得像堂·吉诃德那样，骑在马上用盾牌、长矛、刀剑进行冲杀。人民根本无法用这些原始的武器，冲开贵族领主们所盘踞的坚固城堡。火器的改进使战术进入了技术阶段。个人的英勇敌不过机械的技术，谁能使用比较优越的兵器，谁就是可怕的敌人。诚如西方军事学家富勒所说：火药的使用，使所有的人变得一样高，战争平等化了。火药、火器传到欧洲，不仅对作战方法本身，而且对资产阶级战胜封建贵族起了一定作用。恩格斯曾这样评价过：“火药和火器的采用决不是一种暴力行为，而是一种工业的，也就是经济的进步。”

技术的发展也有助于欧洲对外扩张。由于火药传入欧洲，促进了欧洲军事技术的进步。德国人发明了一种铸炮技术，一种较小的铜炮开始装备在船舷上，新火炮能发射重达50~60磅的铁丸，因而能击毁300码射程内的船体。海战为之而变，由占领敌船的肉搏战变成了舷炮齐射的炮战。对军舰也重新予以设计，很快每艘军舰平均能架置40门炮。正是这些技术上的优势使欧洲人海上探险大获成功。