图说科学发明
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1.3 军事与科技

1.3.1 弓箭的出现

英国科技史家贝尔纳曾说:“弓弦弹出的粗音可能是弦乐器的起源。所以弓对于音乐的科学方面和艺术方面均有贡献。”关于弓箭,中国古人有独特的理论,即“弓生于弹”(《吴越春秋·勾践阴谋外传》),弹指弹弓。在甲骨文中,弹字像一张弓,弦中部有一小囊,用以盛放弹丸。大约28000年前,中国人已经创造了弹弓。后来弹弓进一步发展为弓矢,用箭射击。

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1.3.2 剑的发明

在古代社会生活中,剑作为一种武器似乎具有特殊的魅力。在文学描写中,宝剑常常成为某种超自然的象征物。在中世纪的史诗中,英雄人物对武器常常有一种感情上的依附。而剑则通常像人一样有专门的名称:罗兰的剑称为“杜伦达尔”,查理大帝的剑称为“齐尤斯”,亚瑟王的剑称为“伊克斯卡利巴”。剑之所以受到这样的重视,是因为它的制造需要很高的技术。在古代美塞尼的坟墓中发现了约公元前1650年的青铜剑。

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人物小史与趣事

★越王勾践剑

越王勾践剑是春秋晚期越国青铜器,是国家一级文物。因剑身被镀上一层含铬的金属而千年不锈。经过无损检测,其主要合金成分为铜、锡、铅、铁、硫等。花纹处含硫高,因硫化铜可防锈。

1965年12月,考古工作者在湖北江陵一座楚国的墓葬中,出土了600多件器物,其中就有这柄宝剑。在场考古工作者回忆,一名开采队员拿剑时不留神将手指割破,血流不止。有人再试其锋芒,稍一用力,便能将16层白纸划破。此剑长55.7厘米,宽4.6厘米,柄长8.4厘米,重875克,近剑格处有两行鸟篆铭文:“越王鸠浅(勾践)自乍(作)用剑”八字,证明此剑就是传说中的越王勾践剑。越王勾践剑做工精美,显示出了铸剑师的卓越技艺。此剑寒气逼人、锋利无比,历经2400余年,仍然纹饰清晰精美,加之“物以人名”,历史文化价值很高。因此,此剑被世人誉为“天下第一剑”,堪称我国国宝。

越王勾践剑出现在湖北江陵楚国贵族墓,主要有两种意见:一种是“嫁妆说”,勾践曾将女儿嫁给楚昭王为姬,因此这柄宝剑很可能作为嫁女时的礼品到了楚国,后来楚王又将它赐给了某一个贵族,于是成了这位楚国贵族的随葬品;另一种是“战利品”,即公元前309年~公元前306年,楚国出兵越国时楚军缴获了此剑,带回了楚国,最终成了随葬品。

★吴王夫差剑

吴王夫差剑为春秋末期吴王夫差(公元前495年~公元前473年)在位时制造的一系列青铜剑,其剑身铸有“攻吴王夫差自作其元用”字样。吴王夫差剑已知存世量共有9柄(截至2014年5月)。1976年河南辉县出土的吴王夫差剑现藏于中国国家博物馆;山东平度发现的吴王夫差剑现藏于山东省博物馆;台湾古越阁藏有吴王夫差剑一把;1976年湖北襄阳出土的吴王夫差剑藏于湖北省博物馆。

1.3.3 火药的发明

火药是中国古代四大发明之一。在公元前6世纪的春秋时期,有一个名叫计然的人提到“消(硝)石出陇道”“石流磺(硫黄)出汉中”。在他的启示下,后来又有许多著述家,在药物典籍中列举了硝石和硫黄的更多产地。硝石和硫黄产地的不断发现,引起了药物学家和医家们的重视。在中国的秦汉之际,医药学蓬勃发展,人们发现了硝石、硫黄、木炭这些在后来成为炼制火药所必需的重要原料,为火药的发明奠定了重要的基础。在唐初,著名医药学家孙思邈已认识并掌握了硝石、硫黄、木炭混合在一起能发生异常猛烈的燃烧这一特点。为了控制这种猛烈的燃烧,他发明了著名的“伏硫黄法”。虽然孙思邈的主要目的在于伏硫黄,但事实上他已制取了最初的火药。

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人物小史与趣事

孙思邈,京兆华原(今陕西省铜川市耀州区)人,唐代著名医药学家,被后人尊称为“药王”。

孙思邈

西魏大统七年(541年),孙思邈出生于一个贫穷的农民家庭,从小就聪明过人,受到老师的器重,长大后爱好道家老庄学说,隐居陕西终南山中。

孙思邈十分重视民间的医疗经验,不断积累走访,及时记录下来,终于完成了他的著作《千金要方》。唐朝建立后,孙思邈接受朝廷的邀请,与政府合作开展医学活动。公元659年完成了世界上第一部国家药典《唐新本草》。

★火药的发明历程

火药的发明,源于我国古代炼丹术的发展。在中国的秦汉之际,由于医药学的发展,人们发现了硝石、硫黄、木炭这些在后来成为炼制火药所必需的重要原料,为火药的发明奠定了重要基础。东汉末年,魏伯阳写成世界上最早的炼丹专著——《周易参同契》。西晋末年,葛洪又写成了《抱朴子》。南北朝时期的陶弘景也进行过广泛的药物学与炼丹术研究。正是在长达数百年的艰苦探索中,炼丹术士们逐渐认识到包括硝石、硫黄、木炭等在内的一些化学元素的基本性质及其反应规律。

炼丹者对于硫黄、砒霜等具有剧毒的金石药,在使用之前,常常用烧灼的办法“伏”一下,“伏”是降伏的意思,使毒性失去或降低,这种工序称为“伏火”。唐初的名医孙思邈在《丹经内伏硫黄法》中记载:硫黄、硝石各二两,研成粉末,放在销银锅或砂罐子里。掘一地坑,放锅子在坑里和地平,四面都用土填实。将没有被虫蛀过的三个皂角逐一点着,然后夹入锅里,将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1/3,就退火,趁还没冷却,取入混合物,这就伏火了。

唐朝中期,有个名叫清虚子的,在“伏火矾法”中提出了一个伏火的方子:“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,下放里内,烟渐起。”他用马兜铃代替了孙思邈方子中的皂角,这两种物质代替炭起到燃烧作用的。伏火的方子中都含有碳素,而且伏硫黄要加硝石,伏硝石要加硫黄。这就说明炼丹者有意要使药物引起燃烧,以去掉它们的毒性。

唐代的炼丹者已经掌握了一个很重要的经验,就是硫、硝、炭三种物质可构成一种极易燃烧的药,这种药被称为“着火的药”,即火药。由于火药的发明来自制丹配药的过程中,在火药发明后,曾被当作药类。《本草纲目》中就提到火药能治疮癣、杀虫,辟湿气、瘟疫。

火药不能解决长生不老的问题,而且容易着火,因此炼丹者对它并不感兴趣。火药的配方由炼丹者转到军事家手里,就成为中国古代四大发明之一的火药。

知识链接

火药爆炸原理

由硝酸钾、硫黄、炭等物质混合形成的混合物,加热后(点火)迅速发生化学反应(氧化还原反应),产生大量气体和热量而剧烈膨胀。

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1.3.4 火炮的发明

中国是最早发明火炮的国家。早在元朝时,作为管形火器的竹管已开始被金属管所代替。先前以粗毛竹制作的突火枪,也变成了用金属做的大型火铳。这种用金属制作的大型火铳,就是早期的火炮。中国国家博物馆中展出的元代至顺三年(1332年)制造的青铜铸炮,重6.94千克,长35.37厘米,口径105毫米。

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