中国古代四大发明之一 ---- 黑火药

黑火药是我国古代的四大发明之一，距今已有1000多年的历史，黑火药主要成分是硝酸钾（KNO3）、硫磺（S）和木炭（C）等的混合物。

黑火药是一种早期的炸药。在军事上主要用作枪弹、炮弹的发射药和火箭的推进剂及其他驱动装置的能源，是弹药的重要组成部分。现在虽然已经被无烟火药及三硝基甲苯等炸药取代，但是还有生产以作为烟火、鞭炮、模型火箭以及仿古的前镗上弹枪支的发射药使用。

一、黑火药的发明历程

中国是最早发明火药的国家，黑火药的发明与中国古代炼丹家发明的，它是古代炼丹士在炼丹过程中无意中配制出来的。

火药的发明人不详，据史料记载，火药的发明是人们长期炼丹、制药实践的结果。从战国至汉初，帝王贵族们沉醉于神仙长生不老的幻想，驱使一些方士道士炼“仙丹”，在炼制过程中逐渐发明了火药的配方。

我国古代的炼丹家在炼丹实践中，经常使用硫黄、硝石和含碳的皂角、马兜铃等炼制丹药，丹房失火的事故时有发生。炼丹家在长期的炼制丹药过程中发现，将硫磺、硝石和木炭混合在一起时，能够产生剧烈的燃烧和爆炸现象。由此诞生了中国古代四大发明之一的火药。

黑色火药在晚唐（9世纪末）时候正式出现。公元808年，唐朝炼丹家清虚子撰写了《太上圣祖金丹秘诀》，其中的“伏火矾法”是世界上关于火药的最早文字记载，中国学术界由此认为火药的发明不迟于宋朝。

唐代的炼丹家已从中认识到，硫黄、硝石、碳混合在一起，遇火后会引起燃烧或爆炸。这三种药物的混合物就是初始的黑火药。大约在晚唐时，军事家从炼丹家手中得到了配制火药的方法，并在军事上加以应用。

宋元时期在火药武器方面的一个突出成就，是管形火器的问世和发展。管形火器的出现是兵器史上的划时代成就，后世的枪炮正是在这基础上发展起来的。

二、黑火药爆炸的化学反应原理

黑火药爆炸的化学反应式为：2KNO3＋S＋3C＝K2S＋N2↑＋3CO2↑。这个化学反应式表明，在点燃的条件下，硝酸钾（KNO3）、硫磺（S）和木炭（C）这些成分会发生剧烈的化学反应生成硫化钾（K2S）、氮气（N2）和二氧化碳（CO2）。反应过程中，硝酸钾的硝酸根离子（NO3-）被还原为氮气（N2），同时释放出氧气（O2），木炭被氧化为二氧化碳（CO2），硫磺则转化为硫化钾（K2S）。这个反应是一个氧化还原反应，其中木炭作为还原剂，硝酸钾和硫磺作为氧化剂。特点是反应迅速、放热，并产生大量气体。反应过程中会释放出大量的热和气体，从而产生爆炸效应。

硝酸钾分解放出的氧气，使木炭和硫磺剧烈燃烧，瞬间产生大量的热和氮气、二氧化碳等气体。由于体积急剧膨胀，压力猛烈增大，于是发生了爆炸。据测，大约每4克黑火药着火燃烧时，可以产生280升气体，体积可膨胀近万倍。在有限的空间里，气体受热迅速膨胀引起爆炸。

黑火药的燃烧的产物大部分是二氧化碳和水，还有氮氧化物，少量CO、K2CO3、K2SO4和K2S等，生成物中有许多固体物质残渣。在爆炸时，固体生成物的微粒分散在气体里，所以产生大量的浓烟，因此得名黑火药。

黑火药属民用爆炸物品，爆燃瞬间温度可达1000C以上，破坏力极强。黑火药敏感性强，易燃烧，火星即可点燃。

三、黑火药的使用

在经过一段探索后，火药开始被实际应用。火药最初主要用于医药而并非在军事上，这从其命名的“药”字即可见一斑。

早在八、九世纪时，和医药、炼丹术的知识一起，硝由中国传到阿拉伯。当时的阿拉伯人称它为“中国雪”，而波斯人称它为“中国盐”。他们仅知道用硝来治病、冶金和做玻璃。

三国时有个聪明的技师马钧，用纸包火药的方法做出了娱乐用的“爆仗”，开创了火药应用的先河。

宋代诸军马戏的杂技演出，以及木偶戏中的烟火杂技——“药发傀儡”，宋代演出“抱锣”、“硬鬼”、“哑艺剧”等杂技节目，都运用刚刚兴起的火药制品“爆仗”和“吐火”等，以制造神秘气氛。宋人同时也以火药表演幻术，如喷出烟火云雾以遁人、变物等，以收神奇迷离之效！火药被引入医学，成为药物，用于治疗疮癣，以及杀虫、辟湿气瘟疫。

大约在10世纪初的唐代末年，火药开始在战争中使用。火药被引入军事，成为具有具大威力的新型武器，并引起了战略、战术、军事科技的重大变革。初期的火药武器，爆炸性能不佳，主要是用来纵火。人们利用抛射石头的抛石机，把火药包点着以后，抛射出去，烧伤敌人，这是最原始的火炮。后来人们将球状火药包扎在箭杆头附近，点着引线以以后，用弓箭将火药射出去烧伤敌人。还有把火药、毒药，再加上一些沥清、桐油等，捣在一起做成毒球，点着以后，用弓箭射出，杀伤敌人是后来的“万人敌”。以后又发明了火枪和枪，这些都是用竹管制成的原始管形火器，是近代代枪炮的老祖宗。随着工艺的改进，火药的爆炸性能加强，新型的火器亦不断出现。

宋时，火药在军事上更得到了广泛使用，北宋为了抵抗辽西夏和金的野蛮进攻，很重视火药和火药武器的试验和生产，1000年（宋真宗咸平三年）和1002年（咸平五年），神卫水军队长唐福和冀州团练使石普，曾先后分别在皇宫里作了火箭，火球等新式火药武器，受到真宗的嘉奖。从此，火药成为宋军必备装备，后来北宋政府在首都汴梁建立了火药作坊，是专门制造火药和火器的官营手工业作坊（也就是“广备攻城作”），其“日出弩火药箭七千支，弓火药箭一万支，蒺藜炮（内装有带刺铁片的火药包）三千支皮火炮二万支”。

1044年，曾公亮著有《武经总要》，里面记录了三种火药配方及多种火药武器并配有插图，这是世上最早的热兵器制作工艺流程记载。

至南宋时，火药武器技术愈发先进，陈规守德安（湖北安陆）曾经使用火枪冲锋。至南宋中晚期又出现了突火技术，又向前进一步发明了有深远影响的管形火器，将竹筒改为铁管或铜管，子窠用铁块等物质制成（类似子弹），然后火药利用爆破的张力把推子窠出去，这是后来步枪和子弹的雏形。当然有枪必然有炮，爆破原理是一样的，宋灭南唐，夺金陵时就使用了火炮，也使中国象棋中有了炮这一棋子，这使得宋成为史上最早使用“热兵器”的国家。

很不幸的是在与宋的作战过程中，金人和蒙古人也相继学会了火器的使用和制作，这对蒙古铁骑几乎打下整个欧亚版有着巨大贡献。

如今黑火药早已淘汰，但仍然在民用方面用于制造节日用的焰火和爆竹，还用于采石、伐木和矿山的爆破。

四、黑火药的传播和作用

13世纪火药是由商人经印度传入阿拉伯国家的。希腊人通过翻译阿拉伯人的书籍才知道火药。火药武器在中国宋朝发明。战争中传到了边缘区的金、辽、夏以及蒙古。蒙古人在漫长的西征路上，通过扩张传到了伊斯兰教国家，最后落到西欧。从此火药以其轰轰烈烈的面目，演示了一幅幅光与热交织的文明变迁图。

火药武器通过战争传到阿拉伯国家，成吉思汗西征，蒙古军队使用了火药兵器。公元1260年元世祖的军队在与叙利亚作战中被击溃，阿拉伯人缴获了火箭、毒火罐、火炮、震天雷等火药武器，从而掌握火药武器的制造和使用。

火药和火药武器传入欧洲，“不仅对作战方法本身，而且对统治和奴役的政治关系起了变革的作用”。“以前一直攻不破的贵族城堡的石墙，抵不住市民的大炮，市民的子弹射穿了骑士的盔甲，贵族的统治跟身穿铠甲的贵族骑兵同归于尽了。

阿拉伯人与欧洲的一些国家进行了长期的战争，战争中阿拉伯人使用了火药兵器，例如阿拉伯人进攻西班牙的八沙城时就使用过火药兵器。在与阿拉伯国家的战争中，欧洲人逐步掌握了制造火药和火药兵器的技术。

随着资本主义的发展，新的精锐的火炮在欧洲的工厂中制造出来，装备着威力强大的舰队，扬帆出航，去征服新的殖民地……。”

中世纪的瓦解和新世纪的诞生，都伴随着火药的爆炸声。开始时欧洲人虽然陆陆续续开设了火药厂，但真正让他们认识到火药的厉害，并致力于火器的研究则是在15世纪中叶以后，奥斯曼土耳其用火炮摧毁了拜占庭帝国的城墙也摧毁了对欧洲人来说是阻挡来自亚洲的强大攻势的屏障。半世纪后，奥斯曼帝国就推进到了欧洲中部的维也纳，与统治西南欧的伊斯兰教遥相呼应，使欧洲感到了处于异族战略包围中的生存威胁。那种中世纪贵族、骑士的悠闲很快被海盗式的粗豪、血腥所替代。他们开始感到没有统一的失落，内部的斗争更加激烈了。

科学技术的发明向来先在军事领域开始。因为任何王朝关心军事力量的增长，超过了其他领域，许多技工、发明家都将精力转向这方面。欧洲人在学习了中国人传来的大炮后，也开始铸枪造炮。当时步兵使用的武器是火药枪和滑镗枪，十六世纪发明了轮枪机和燧发枪。由于欧洲人的革新，大大提高了大炮的火力和机动性。

火器技术的发展也有助于欧洲对外扩张。船体设计、指南针等的应用使远洋航海成为可能。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。

由于战争的性质变化了，火器使中世纪的生活方式改变了。铸造枪炮需要更多的生铁、铜和钢，反过来刺激了冶金和铸造技术的进步。这样一来，工业、手工业的专业化分工大为加强，并相应刺激了这些领域的生产。

火器的改进使战术进入了它的技术阶段。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说的：火药的使用，使所有的人变得一样高，战争平等化了。因为战争工具的改进，使得战争规模扩大了，确切来说，需要更大、更完善的经济体系支持。

制度的变革，首先在财政制度上发生。城堡、盔甲及骑士一道让位于火炮、战舰和火枪手。同时，市场经济的出现使得各部门、各地区渴望出现一个统一国家，以减少关税和贸易壁垒。就这样，从中国传来的火器导致军事方面的革命，尔后引发相应的政治以及经济组织的变革，成为后来欧洲社会革命的先声。

这一切发生在中世纪结束之后，但仍带有中世纪的某些特征。一直处于政治多元状态的欧洲，地缘政治的压力和冲动迫使它们改进武器装备，这一点颇似火器发明的初期，宋、金、元，由于战争的需要有过相当大的改进。

一次大战飞机的出现、二次大战核武器的出现，则是另外两次军事革命。但它们的影响都无法与火药武器的推广相比。

中国的火药推进了世界历史的进程。恩格斯曾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。”火药的发明大大推进了历史发展的进程，是欧洲文艺复兴的重要支柱之一。火药和火药武器的广泛使用是世界兵器史上的一个划时代的进步使整个作战方法发生了翻天覆地的变革！中国的火药推进了世界历史的进程。