火药和火药武器

自然科学史研究所周嘉华

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？

在春秋晚期(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。疏黄有天然存在，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。

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。成平五年(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。

火药武器的出现反过来推动了火药的研究和大规模生产。北宋以熟悉法令典故而著称的宰相曾公亮等编写的军事著作《武经总要》(公元 1044 年)里，不仅描述了多种火药武器，还记下了当时的三种火药配方：制毒药烟球用焰硝三十两，硫黄十五两，木炭五两，外加巴豆、砒霜、狼毒、草乌头、黄蜡、竹茹、麻茹、小油、桐油、沥青等；制蒺藜火球用焰硝四十

两，硫黄二十两，木炭五两，外加竹茹、麻茹、小油、桐油、沥青、黄蜡、干漆等；制火炮用焰硝四十两，硫黄十四两，木炭十四两，外加竹茹、麻茹、清油、桐油、黄蜡、干漆、砒黄、黄丹、定粉、浓油等。

由火药的这三种配方，我们可以看到，主要的成分明确是硝、硫、炭。而硝的比重已大大增加，它比硫和炭的总和还要多得多。这已经接近后来黑火药中硝占百分之七十五的配方。其他配料含量都很少，分别起燃烧、爆炸、放毒和制造烟幕等作用。可见当时火药的配方已经很复杂了。

上面说的火炮就是大的火药包。蒺藜火球也是火药包，里面除装火药外，还装有带刺的铁蒺藜，火药包一炸，铁蒺藜就飞散出来，阻塞道路，防止骑兵前进。毒药烟球有点像雏型的毒气弹，里面装的砒霜、巴豆之类毒物，在燃烧后成烟四散，能使敌方中毒而削弱战斗力。

在宋代，民族矛盾、阶级矛盾都十分尖锐，战争接连不断，这就促使火药和火药武器有更快的发展。据记载，当时的军器监规模宏大，分工比较细，雇用工人曾经达到四万多人。监下分有火药作、青窑作、猛火油作、火作(生产火箭、火炮、火蒺藜等)等十一个大作坊。而火药的生产放在第一位，可见火药、火器在兵器中的地位。史料中还记下了“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”，清楚地表明了当时火器生产的规模。

这一阶段的火药武器主要利用了火药的燃烧性能。随着硝的提炼，硫黄的加工，火药质量的提高，促进了火药武器的发展，逐步过渡到利用火药的爆炸性能。蒺藜火球虽然能爆炸，但是爆炸力还是很小的。到了北宋末年，人们创造了“霹雳炮”、“震天雷”等爆炸力比较强的武器。霹雳炮一炸，声如霹雳，杀伤力比较大。宋钦宗靖康元年(公元 1126 年)，李纲(1083－1140)就是用霹雳炮击退金兵对开封的围攻的。震天雷是种铁火炮，它比较先进，是因为它的外壳已经不再是纸或布壳、皮壳，而是铁壳。铁壳的强度比纸、布、皮大得多。点燃火药以后，蓄积在炮里的气体压力就大，爆炸威力就强。《金史》中描述说：“火药发作，声如雷震，热力达半亩之上。人与牛皮皆碎迸无迹，甲铁皆透。”火药性能利用的转化标志着火药的成熟阶段已经到来。

宋代多次爆发的大规模农民起义也直接推动了火药武器的发展。许多起义军自己制造武器，有很多创造。宋高宗绍兴二年(公元 1132 年)出现的

“火枪”，理宗开庆元年(公元 1259 年)创造的“突火枪”，都是劳动人民在斗争中发明的。这些都是管形火器。火枪由长竹竿做成，先把火药装在竿里，作战的时候把点燃的火药喷射出去。突火枪用粗竹筒制作，筒里除装火药外，还装有“子窠”，火药点燃以后，产生很强的气压，把子窠射出去。子窠就是原始的子弹。近代的枪炮就是由这种管形火器一步步发展起来的，所以管形火器的创造是武器史上的一大飞跃。

多装火药可以增强炮火的威力，但是宋代发明的突火枪。竹筒承受不了太大的气压。在当时冶铸水平已经很高的条件下，至迟到了元代，已经出现用铜或铁铸成的筒式大炮。这类炮统称“火铳”，又因为它威力最大，尊称“铜将军”。现在保存在历史博物馆的最早的“铜将军” 是元至顺三年(公元 1332 年)造的。它是已经发现的世界上最古的铜炮。

在宋元之际，曾经出现一种利用火药燃烧喷射气体产生的反作用力而把箭头射向敌方的火药箭，这和现代火箭的发射原理是一致的。由于多种

原因，当时没有能够大力发展。到了明代，这类火药箭多起来了。明代的著名军事著作《武备志》中，就有不少这样的火箭图。如飞刀箭、飞枪箭、燕尾箭等，这些都已经不是普通的箭头。又如同时发射十枝箭的“火弩流星箭”，发射三十二枝箭的“一窝蜂”，发射四十九枝箭的“四十九矢飞廉箭”，发射一百枝箭的“百矢弧箭”、“百虎齐奔箭”等。它们大都是把箭装在筒里，把药线连在一个总线上，点燃总线以后，传到各箭，就一齐射出去。

在《武备志》里还记载了原理就像现在我们过节放的鞭炮“二踢脚”、“灯炮”那样，有一定爆炸或燃烧破坏力的雏型飞弹如“飞空击贼震天雷炮”、“神火飞鸦”等。

在明代，人们还创造了早期的自动爆炸的地雷(《渊鉴类函》引《兵略纂闻》、《明实录》)、水雷(《天工开物》称“混江龙”)和定时炸弹(《渊鉴类函》引《兵略纂闻》)。其中要数一种名叫“火龙出水”的火箭最值得注意，它是一种雏型的两级火箭。由图可见，它是利用四个大火箭筒燃烧喷射产生的反作用力把龙形筒射出的，这四支火箭里的火药烧完以后，又引燃龙腹里的神机火箭，把它们射向敌方。

上述这些火药武器在当时都是世界上最先进的。元初成吉思汗(1162

－1227)和他的子孙就是使用这些武器称王于中亚、波斯等地的。可惜，后来由于封建社会的腐朽和没落，逐渐落伍了。而掌握火药和火器不久的欧洲资产阶级很快赶上并且超过了我国，随后又用洋枪洋炮敲开了关闭自守的中国的大门，使中国沦落到半封建半殖民地的处境。

欧洲的资产阶级是什么时候掌握火药和火器的呢？

恩格斯指出：“现在已经毫无疑义地证实了，火药是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传入欧洲。”② 事实正是这样。

早在唐代，我国和波斯、印度、阿拉伯等一些国家通过海上的贸易往来很频繁，就在这时，硝随同医药和炼丹术由我国传出。当时阿拉伯人把硝叫做“巴鲁得”，意思就是“中国雪”，波斯人却叫它做“中国盐”，但是他们只知道用硝来炼金、治病和做玻璃。直到公元 1225 年到 1248 年间火药才由商人经印度传入阿拉伯国家。欧洲人，首先是西班牙人，在公元十三世纪后期通过翻译阿拉伯人的书籍，才知道火药。主要的火药武器大多是通过战争西传的。元代初期，在西征中亚、波斯的交战中，阿拉伯人才知悉包括火箭、毒火罐、火炮、震天雷在内的火药武器，进而掌握了火药的制造和使用。欧洲人又是在和阿拉伯的战争中，接触和学会了制造火药和火药武器的。英法各国直到公元十四世纪中期，才有应用火药和火器的记载。火药、火器传到欧洲，不仅改变了作战方法，重要的是帮助资产阶级把封建骑士阶层炸得粉碎，为资本主义的到来作出了贡献。所以恩格斯明确地评价说：“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。”

② 参见王振铎：《指南车记里鼓车之考证及模制》，《史学集刊》第三期。

① 见王振铎：《试论出土元代磁州窑中所绘磁针》，《中国历史博物馆馆刊》1971 年第一期。