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中国古代文明中的标准化(七):火药

已有 854 次阅读 2024-5-14 14:00 |系统分类:人文社科

火药,起源于中国,是中国四大发明之一,迄今已有一千多年历史。火药极具国际影响力,拥有辉煌科学成就的英国生物化学家李约瑟,以中国火药作为切入点,对中国古代发明展开了研究,其中作为独立分册进行专项研究的仅“火药”一例。

火药,顾名思义,是“发火的药”。火药是个神奇的东西,既可以当药治病,延长人的寿命;又可以当武器杀人,缩短人的寿命;还可以做成爆竹烟花,用于敬神和节日庆典。

火药之所以称之为药,是因为硝石和硫磺在古代医书中一直被列为药物。在汉代的《神农本草经》中,硝石和硫磺分别被列入“上品”和“中品”。晋代葛洪《抱朴子内篇·金丹篇》中,也有关于利用硝石和醋的混合液熔解金属和矿物的记载。而到了明代李时珍的《本草纲目》中,更是明确指出了火药的药物特性:“味辛酸,有小毒。主疮癬,辟湿气、瘟疫。”

早在战国时期,中国就形成了蔚为壮观的炼丹术。例如秦始皇终其一生,都对神仙方术抱着疯狂的幻想。《史记》 里记载,秦始皇20多岁的时候,就迷上了长生药和“真人术”。为了达到修仙的目的,在炼丹方士卢生等人的鼓动下,秦始皇甚至把皇宫搬进咸阳地宫,足不出户呆在里面,一面批阅奏章,一面“接引”神仙,不许外人打扰。秦始皇至死都在寻仙的路上。而张骞通西域,除了汉武帝对地缘政治、军事的目的以外,可能也有求仙的考虑。但汉武帝最后终于清醒了,所谓不死药只是传说。

火药之所以会发火,并不是人的有意为之,而是在炼丹时偶然发现的,可以说是炼丹的副产品。因为硫磺、砒霜等是具有猛毒的金石药,所以在使用之前,经常要用烧灼的办法“伏”一下。“伏”是降伏的意思,使毒性失去或减低,称为“伏火”。某一天,炼丹的人不经意的将硫黄、硝石和碳这三种物质放在一起加热,惊奇的发现反应异常剧烈。火苗一下子蹿了出来,人躲闪不及,把脸和手烧坏了,还直冲屋顶,差点把房子也全烧了。代价是惨痛的,但同时也幸运的获得了一个经验:硫、硝、碳三种物质,可以构成一种极易燃烧的药。

火药的制造,最早是由唐代医药学家、道士孙思邈在他的《丹经内优硫黄清》一书中提出的。其中记载了“硝石、硫黄、木炭混合在一起,组成火药配方”,这是全世界最早的关于火药的记载。至唐代中期,炼丹师清虚子改进孙思邈的方子,最终产生了火药的雏形。

硝石,即硝酸钾,在中国西北许多地方都有天然分布,尤其是兵家必争的陇道和蜀道。因为几乎是中国独有,所以被西方人称为“中国雪”。硫黄同样也有很多天然存在。或许是因为这种天然有利的因素,中国得以最先发明火药。

火药在发明的初期阶段,因为配置比例的不稳定,在一开始被当作危险的实验,遭到了一些炼丹家的反对,但却引起了另一拨人——军事家的注意,有些人渐渐本能的觉察到火药的真正价值。他们发现,在火药中,只要把硝石的含量增加到一定的程度,就会引起爆炸,可以应用于战争。于是在唐朝末年,诞生了爆炸性的火药——黑火药。

火药的发明是颠覆性的。在火药产生之前,人类的战争是冷兵器;在火药产生之后,人类的战争是热兵器,热兵器的杀伤力远超冷兵器。一直以来,人类从力气上始终无法得到大大提升,直到发明了火药。火药使人类获得了来自外界的巨大能量,并可以将其任意的转化为自身的攻击力。

火药的“燃烧”属于无氧燃烧,即自燃烧,硝起着催化剂作用,这与一般火的燃烧完全不同。火药之所以具有极大的杀伤力,就在于它“燃烧”所产生的能量。这种“燃烧”发生的时间,只有人们眨眼时间的1/100000。这种瞬间释放巨大能量的“燃烧”就叫作“爆炸”。

我国真正进入火药时代是在宋朝。在我国历史上,宋朝是科技、文化、经济最为鼎盛的时代。但是,北方游牧部落依靠骑射优势,对南方构成极大的军事威胁,大宋朝廷不胜其扰,于是设置了军器监,统管全国的军器制造。军器监雇佣工人四万多人,下设十大作坊,其中生产火药和火药武器各为一个独立的作坊,占据重要地位。

火药”之名首次出现于中国史籍中,生产火药的作坊叫“火药作”,火药配方明确载入官修史书,同时从京城到地方都设立“火药作”。这些在我国历史上都是史无前例的创举。

被誉为“中国整部科学史中最卓越人物”的沈括,不仅是科学巨著《梦溪笔谈》的作者,也是一名军事家。在王安石变法期间,沈括被任命为军器监,负责改进和监督火药武器的生产,包括火药武器在内的各种军器,不论是数量还是质量都得到了很大的提高。

在制作火药的过程中,需要遵循一定的配方比例和工艺流程。火药从被发明的那天起,就蕴藏着萌芽形式的标准化。民间流传的火药配方是“一硝二磺三木炭”,就是古代制造火药的配方标准。晚唐的早期火药中,硫与硝的配比为1:1,宋代已经增加到1:2和1:3。相对而言,后者的配比较为科学,基本接近现代黑火药中硝占四分之三的比例。

《武经总要》堪称中国第一部军事百科全书,该书的《守城·火药法》中详细地记载了宋军装备的火球类火器、火药箭类火器等十多种重要火药武器。这些火药武器是我国古代最早应用于军事的火器,被称为“军中之利器”。同时还首次记载了火炮火药法、蒺藜火球火药法、毒药烟球火药法等三种不同效力的军用火药配方。这些火药配方,形成以硝、硫、炭为主要成分的三元体系火药制法,成为世界史上最早的火药配方,在火药技术史和兵器发展史上颇具开创性价值。

火药正式进入北宋国家军队装备体系,并实现了标准化生产。火药由官方机构进行生产、制作、储存和管理,并逐渐形成了一套标准化的规范和流程。用军事史学家王兆春的话说,即“大型作坊的流水线作业,进行批量生产”。例如仅元丰六年(1083年),朝廷就向两处军营分别调拨了10万支和25万支火药箭。火药制造已有成法,火药武器制作工场化,这充分说明了火药的生产蕴藏着标准化思想的萌芽。

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《武经总要》中的蒺藜火球和引火球 

火药技术在战场上的使用,经过宋、辽、金、元等朝的不断发展和战争应用,在明朝时达到了巅峰。明朝科学家宋应星在《天工开物》一书中,详细总结了我国劳动人民长期积累的有关各种火药制法、火药武器的种类及其使用的材料,比如火药有“毒火”、“神火”、“法火”、“烂火”、 “喷火”、“飞火”、“劫营火”等。

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《天工开物》中烧取硫磺图

满清时期,政府深恐火药兵器掌握在人民手中,反抗他们的统治,严厉禁止记载火药武器的手抄本《武备志》流传。而晚清刻本的《武备志》 也删去了有关内容。

恩格斯高度评价了中国在火药发明中的首创作用:“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。”这也使得西方各国后来居上,他们通过对火药以及火药武器的大力改造,在军事力量上将中国远远甩在身后,并用作大规模侵略和屠杀中国人的凶器。

1932年1月28日淞沪战争后,鲁迅先生在《南腔北调集·家庭为中国之基本》中写道:“我想,火药只做爆竹,指南针只看坟山,恐怕那原因就在此。现在是火药蜕化为轰炸弹,烧夷弹,装在飞机上面了,我们却只能坐在家里等他落下来。”

  1949年新中国成立后,科技、军事等各方面都在快速发展,综合国力不断增强。由于火药至今还在使用,在民用方面,我国成立了相应的标准化技术委员会,例如全国烟花爆竹标准化技术委员会,建立标准体系并制定相关的标准,例如GB 21552-2008《烟花爆竹 黑火药爆竹(爆竹类产品)》,规定了黑火药爆竹(爆竹类产品)的术语和定义、分类、技术要求 、试验方法、检验规则及标志、包装、运输、贮存的要求,适用于黑火药爆竹(爆竹类产品)。



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