中国古人发明的火药称为黑火药,为国人骄傲的【四大发明】之一,具体发明时间已无法考证。黑火药是一种早期的炸药,直到17世纪中叶之前都是人类所使用的唯一化学爆炸物,是由硫磺、木炭和硝石(硝酸钾)混合而成,俗称为“一硫二硝三木炭”。其木炭作为燃料,而硫磺和硝石作为氧化剂,化学反应式为:2KNO3 + S + 3C=K2S + N2 + 3CO2。
黑火药是一种很原始的爆炸物,与日后的硝酸甘油、TNT、黑索金和如今广泛使用的各种混合炸药都不相同,它们之间是否有传承关系也不得而知。
鲁迅说过:“外国用火药制造子弹御敌,中国却用它做爆竹敬神。”这句话也成为评价中国黑火药的名言,每每谈到【四大发明】时就有人搬出这句话来,中国人真的只将黑火药用来放爆竹吗?肯定不是,黑火药最早使用恰恰正是在军事领域。
黑火药“发明”史
通常认为,黑火药发明于隋末唐初,但也有人认为东晋时期著名的阴阳家,、医学家、炼丹家葛洪是黑火药发明者,潜在发明者还有陶弘景和孙思邈。早在东汉时期,便有炼丹术士将含有硝、硫、碳的物质混在一起炼丹的方子,但当时是用水炼而非火炼。葛洪更进一步,采取了把硝石、松脂、雄黄和猪大肠(玄胴肠)放到一起火炼的方法,但据记载似乎并未引发爆炸或爆燃,难以称得上是火药的起源。
但黑火药诞生于炼丹活动似乎是一件必然的事。脑洞极大的炼丹家在炼制仙丹和金银时,常常会使用很多种矿物及药材配合进行炼制。其中有五金(金、银、铜、铁、锡)、八石(丹砂、雄黄、雌黄、空青、硫磺、云母、戎盐、硝石)等,有时也会使用木炭、松脂及各种草本药物。如果他们鬼使神差的将硝石、三黄(雄黄、雌黄、硫磺)、炭、松脂等药石混合共同炼制,就会使黑火药应运而生。唐朝初期则是将等重量的硫磺、硝石放在罐子里,加入炭化皂角子或马兜铃并将其加热。称为“伏火硫黄法”,记载于《丹经内伏硫黄法》中,此书为谁所著目前还存在争议,在很长时间里被误认为是孙思邈所著。
可以看出,炼丹家将这几种黑火药的原料误打误撞掺在一起,目的并不是为了让其爆炸释放能量,而是要加工药物,改变其易燃易爆的性能,并不算真正的火药应用。
火药首次被真正的应用,是在战场之上。
古代黑火药在战场上的应用
公元10世纪晚唐的战争中,留下了“发机飞火”的记载。唐昭宗天佑元年(904年),杨行密部将郑璠命所部围攻豫章(今江西南昌)时所使用火药兵器攻城,《九国志》记载:“以所部发机飞火,烧龙沙门,率壮士突火先登入城,焦灼被体。”这算是中国最早在战场上使用黑火药的记载了。很明显,这时黑火药只被作为燃烧剂,不会产生爆炸效果,和现代枪炮中使用的爆炸性火药相差甚远。一百多年后,“火药”这个名词第一次被文字记录下来。1044年,北宋曾公亮等人在官修军事著作《武经总要》中,详细记录了三种火药——火砲火药、蒺藜火球火药、毒药烟球火药的制作方法,制法非常繁复。例如:“以晋州硝黄、窝黄、焰硝铜搗罗、砒黄、定粉、黄丹同研,干漆捣为末,竹茹、麻茹即微炒为碎末,黄蜡、松脂、清幽、桐油、浓油桶熬成膏,入前药末,旋转和匀,以职权五重裹衣,以麻缚定,更别镕松脂傅之,以炮放。”
这些乱七八糟的东西混制出来的产品,与我们现代人印象中的火药相差很大。不仅杂质太多,最关键的是硝、硫、木炭三种重要成分的比例不合理,按照正确配方,硝酸钾、木炭和硫三样物质在黑火药总质量中应占比74.8%、13.3%和11.9%;而在《武经总要》里的所记载的“火药”配方中,硝的用量最多只占总质量的一半,如果算上外壳的毒药烟球火药中更是连30%都不到。现代学者按照《武经总要》记载的方法,来测试当时火药的爆炸效果。他们用五层白纸包裹火砲火药,结果发现用木炭火和皮纸绳火都无法点燃,只有按照《武经总要》记述的点火方式,用烧红的铁锥扎上去才能点燃这包火药。
即使被点燃,宋朝火药的表现也不尽如人意。虽然它燃烧得非常猛烈,中心温度达到了1300摄氏度,但要是把火药放进空心铁球或竹筒里,即使用铁锥点燃后还是缓慢燃烧,100克火药能烧上11分钟,中心温度只有130摄氏度左右。
针对另外两种火药的实验,得到的结果也相差不远,实验结论就是宋朝的火药效果不好。但当时黑火药才刚刚应用于军事,还需要在实战中不断改进,比如后来宋朝的“霹雳炮”和“突火枪”,金人的“铁火炮”等。之后黑火药传入西方,又经过西方人的不断改善。到第一次鸦片战争时,中英双方使用的都是黑火药,但威力已经相差很远了。
鞭炮是怎么来的?
现如今,爆竹和鞭炮在口头上的意思已经没有差异了,但在古代,这个截然不同的两种东西。梁朝《荆楚岁时记》记载:“正月一日……先是庭前爆竹,一辟山襙野鬼”。
唐代大诗人刘禹锡在《畬田行》中写道:照潭出老蛟,爆竹惊山鬼。
但更著名的出现在北宋王安石的《元日》中:爆竹声中一岁除,春风送暖入屠苏。
但这里的爆竹里没有火药,而是燃烧竹节,由于竹腔内的空气受热膨胀,竹腔爆裂,从而发出巨响,所以称为爆竹。带火药的鞭炮最早见于孟元老《东京梦华录》:“忽作一声如霹雳,谓之爆仗……烟火大起”。宋高宗时期,官员王铚用“小儿放纸砲”来形容“又爱又怕”。可以看出这是已将黑火药放在纸筒里点燃用做娱乐用品了。
宋朝民间娱乐产业发达,在杂技表演中出现了使用火药的木偶戏烟火杂技——药发傀儡。宋朝演出“抱锣”、“硬鬼”、“哑艺剧”等杂技节目,都使用刚刚兴起的火药制品“爆仗”和“吐火”等,以制造神秘气氛。宋人同时也用火药表演幻术,如喷出烟火云雾以遁人、变物等,尽显神奇迷离之效。
所以,黑火药在唐朝末年就运用于军事,而将其作为娱乐用品则是在宋朝时期,之间至少相隔一百年。