文│陈仲丹
火药是中国四大发明之一，顾名思义是着了火的药。它的发明与炼丹术有密切关系，古代炼丹方士在无意中将它配制出来，后来被广泛用于军事，改变了战争方式，冷兵器时代由此结束。它的西传又打击了欧洲的封建势力，影响了人类文明进程。
【发明】
中国人早在一千多年前就发明了火药。火药的主要成分硝石、硫磺都是药材，能治疮癣、杀虫、辟湿气，而且它的发明还与炼丹制药的实践有关，故而得名。
火药的发明有一个漫长的准备过程，那就是对炭、硫、硝三种物质性能的辨认和掌握。早在商周时期，人们在冶金中就已使用木炭，逐渐认识到木炭是比木材更好的燃料。
人们很早就知道开采硫磺，并认识到硫的一些性质。如《神农本草经》称：“石硫磺……能化金银铜铁。”《周易参同契》记载，硫和水银化合生成红色硫化汞。炼丹方士在实验中发现，硫着火容易飞升，性质活泼，很难“擒制”。为了控制硫的这种特性，方士们发明了一种“伏火法”，就是将硫和其他易燃物质混合加热，或进行某种程度的燃烧，使之改变原来的性能，这就比较容易控制。火药的发明与这种硫磺伏火试验有密切关系。
硝的引入是制取火药的关键。硝是氧化剂，撒在赤炭上会产生火焰，方士也常用硝来进行硫磺伏火试验。这样，对炭、硫、硝物质性能的认识，就为火药的发明创造了基本条件。
东汉时的魏伯阳研究了汉代火法炼丹的大量记录（“火记六百篇”），并把有关经验总结在《周易参同契》里。他认为，物质分为阴阳两类，要产生新物质必须阴阳配合，同类物质在一起是不会化合的。他还提出，如果“药物非种，分剂参差，失其纪纲”，就会“飞龟舞蛇，愈见乖张”。这里指的是炼丹时发生爆炸的情形。
在唐代的《真元妙道要略》中，对火药的性能有更清晰的描述。书中说，将硫磺、硝石等合在一起烧，就会发生焰火，把人的脸和手烧坏，还会直冲屋顶，烧掉房子。隋初，有个叫杜子春的人去拜访一位炼丹老人，当晚就住在那里。杜子春半夜从梦中醒来，看见炼丹炉内有“紫烟穿屋上”，屋子烧了起来。这可能是炼丹老人配制药物时疏忽引起了火灾。
当时，人们在硫磺伏火的试验中已经认识到，点燃硝石、硫磺、木炭的混合物，会发生异常激烈的燃烧。当人们有意识地要控制和利用这些混合物时，火药就被研制出来了。对于火药的性能，明代科学家宋应星试图在理论上进行探索。他在《天工开物》中写道：“凡火药，硫为纯阳，硝为纯阴，两精逼合，成声成变，此乾坤幻出神物也。”这是借用传统的阴阳对立转化学说，描述硝、硫在一定条件下发生的氧化还原反应。
【应用】
火药大约是在晚唐时发明的，发明后不久就在北宋初年应用于军事，产生出一种全新的兵器——火药兵器（火器）。早期的火器主要有两种：火箭和火球。
火箭由两部分组成：前面的箭和后面的药筒。药筒用竹或厚纸做成，筒内装满火药后，将前端封死，后端引出导火绳。点燃后，火药气体向后喷出，利用喷气的反作用力将箭推向前进。除了单发火箭外，还有多发火箭，把多支火箭装在特制的箭筒中，再把它们的药信集束在一起。点燃火药后，各箭齐发，以增大射击密度和焚烧面积，提高杀伤力。
火球是把火药同铁片等杀伤物或致毒物（巴豆、草乌头、砒霜等）拌和，然后用多层纸糊成球形硬壳，壳外涂上易燃的引火物，晒干后使用。使用时，先用烧红的烙锥将球壳烙透，小的用手投掷，大的用抛石机抛射。当火球抛射至敌方后，燃着的球壳将球内的火药引燃发火，达到作战目的。毒药火球发出的气体四向飞散，敌军人马嗅之中毒，丧失战斗力，严重的甚至致死。
宋代战争接连不断，促使火药武器迅速发展，并使人们进一步探究如何能更有效地利用火药的爆炸性能。北宋末年制造出“霹雳炮”“震天雷”等爆炸力较强的武器。霹雳炮是用装有石灰和硫磺的纸筒制成，点着后升入空中，再落入水中，硫磺、石灰遇水发生化学反应，从水中弹起，纸筒裂开，石灰、烟雾四散，以迷障敌军人马。1161年，南宋大将虞允文在采石矶曾用霹雳炮大破金兵。
震天雷用生铁铸成，常见的式样有罐子式和合碗式两种。罐子式口小身粗，内装火药，上安引信；合碗式由两半合成，形如碗状。金兵在抵御蒙古军队围攻开封时，大量使用震天雷，蒙古人用牛皮蒙的攻城车运兵，遭到打击。《金史》中对此有生动描绘：“火药发作，声如雷震，热力达半亩以上，人与牛皮皆碎迸无迹，甲铁皆透。”《宋史》中记载，南宋曾以震天雷抵御蒙古军队，宋将“令所部入拥一火炮燃之，声如雷霆，震城土皆崩，烟气涨天外，兵多惊死者，火熄入视之，灰烬无遗矣”。
元世祖忽必烈东征日本时，元军也使用过震天雷。当时参加过与元军作战的日本画家竹崎季长，根据个人见闻绘成一本画册，题《蒙古袭来绘词》。其中有一幅描绘的就是元军投掷震天雷的情景。画的左面是元军，右面是日本兵，中间地上有一颗震天雷，呈炸裂状，下半部分完整，上半部分已炸裂，迸发出烈焰。这是合碗式震天雷。
与火药发明有关，世界上最早的火枪也出现在中国。1132年，南宋人陈规造出了在长竹竿内装火药喷火杀敌的火器。陈规是一位力主抗金的地方官员，负责守卫安徽德安。曾有一批被金军战败转而为盗的军人窜犯德安，在城外搭建了用于攻城的大型掩体天桥。陈规组织了一支有60多人的长竹竿火枪队，出城门喷火焚烧天桥，取得了守城战的胜利。长竹竿枪的枪身粗长，一支要由三人使用，一人持枪，一人点放，一人辅助。这种枪比较笨重，不适合单兵使用。时隔百年后，金兵有了单兵使用的喷火枪，称为“飞火枪”。这种枪“军士各悬小铁罐藏火，临阵烧之，焰出枪前丈余，药尽而筒不损”。
飞火枪尽管轻便，但战斗作用仍是喷射火焰烧灼敌人，不具备直接击杀的功能。1259年，安徽寿春府（今寿县）人制造出一种叫“突火枪”的火器。这种火器“以巨竹为筒，内安子窠，如烧放，焰绝，然后子窠发出，如炮声，远闻百五十余步”。“子窠”是最早的子弹。这是将燃烧型火器发展为管状射击火器的关键一步——突火枪借助火药燃烧产生气体的喷力发射弹丸。
由于突火枪由竹子制成，容易被火烧焦，使用寿命不长，后在元代改用金属材料，出现了“火铳”。据明代学者邱濬考证，“铳”是个新造字，“近世以火药实铜铁器中，亦谓之炮，又谓之铳”。与突火枪相比，火铳的性能要优越得多。突火枪的内壁多曲凹，不光滑，发射后有残存于筒壁的药渣，难以清理，而金属火铳的内壁光滑，发射后残存于铳膛的药渣易于清除，便于提高射速。
中国还是世界上最早制造火炮的国家，至迟到元代已出现用铜或铁铸的筒式火炮。现存最早的火炮是1332年（元朝至顺三年）铸的大铜铳。这个铜铳的管身呈直筒状，近铳口处张大成喇叭形，铳内填充火药，点燃火捻发射石头弹丸，因威力巨大而被称为“铜将军”。
元铳的外形已能区分出铳膛、药室和铳尾，外形结构基本适合发射需要，如药室呈灯笼罩式隆起，内外径大于铳膛的内外径，因而药室有较大容积，提高燃烧的瞬时性，瞬间能产生具有较大压强的高温气体。后来火炮在战争中广泛使用。1367年，张士诚被明军围困在平江（今苏州）。明军大将徐达“领四十八卫将士围城，每一卫置襄阳炮架五座，七梢炮架五十余座，大小将军筒五十余座，四十八营寨列于城之周遭，张士诚欲遁不得飞渡，铳炮之声昼夜不绝”。可见战斗景象相当壮观。
【西传】
火药用于军事，这一技术最先传播到北方少数民族地区。13世纪，蒙古发动了三次大规模西征，对火药的西传有巨大的推动作用。蒙古人西征时，携带大量火器，并多次用火器打败阿拉伯等国的军队，攻打巴格达用火箭，攻打莫斯科用火炮。
在战争中，一些携带火器的蒙古士兵不可避免地被俘。以此为途径，阿拉伯人获得了中国的火药和火器。阿拉伯人称火药为“中国雪”。据阿拉伯文献记载，曾有两种火器传入，一种叫“契丹火枪”，是和敌人近战用的，一种叫“契丹火箭”，用于远射。当时中国被外国人称为契丹，这两种火器显然来自中国。
13世纪末至14世纪初，阿拉伯人把蒙古人传入的“火筒”和“突火枪”发展为两种火器。第一种是一根短筒，内装火药，把石球安置在筒口，点着引线后火药发作，将石球击出。第二种是一根长筒，先装上火药，把一个能上下活动的铁球或铁饼搁在筒内，然后装上一支箭，临阵时点着引线，火药发作，冲击铁球或铁饼把箭推出去。
以后阿拉伯人与欧洲人交往，欧洲人才接触到火药，比如西班牙人，是通过翻译阿拉伯人的著作才知道火药。到14世纪，英、法等国在书中记载了火药、火器的使用和制作。英国人罗吉尔·培根在书中记载：“某些可燃物质能够产生火焰、闪光和巨响，它们造成的恐惧能够引发奇妙的后果，没人能够抵御或忍受……如果将少量粉末裹在羊皮纸内并点燃，它就会发生爆炸，生成炫目的闪光和令人震惊的巨响。如果用量更大，或者使用更坚固的东西包裹，爆炸就会更加猛烈，闪光和巨响将令人无法忍受。”
1327年，英王爱德华三世加冕，伦敦主教献词。那张献词的纸上画着一个瓶形火炮，这个火炮安置在桌子上，口内插一支枪，对准堡垒的门，有个武士正在点火炮上的引线。
14世纪中叶，欧洲有了管状火器。爱德华三世下令制造一种射击型火器。这种火器是用两三个筒子束在一起的，一筒用尽，就接下去用第二筒，这是日后“二眼铳”“三眼铳”的雏形。到15世纪初英法战争时，火枪、火炮已在战场上被双方使用。
按照马克思的观点，中国的火药等科技发明，起了“预告资产阶级社会的到来”的作用。火药及火器的西传，引起军事技术的深刻变革，宣告了黑火药兵器的问世。这种新式兵器摧毁了封建的骑士阶层，预示着新时代的来临。
历史进入近代以后，由于封建制度的腐朽，中国在技术上一时间落伍了，在火药和火器制造上被西方超越。19世纪初，英国的火药制造业，从硝石、硫磺的提纯，到火药的粉碎、拌和、压制、烘干等工艺的机械化生产，其技术水准都非中国的手工作坊所能企及。清军的火药依旧由人工配制，无明确的技术标准，含硝量过高，无法提纯，不但容易受潮，爆炸力也远逊于英军。
到鸦片战争爆发时，中外火器已形成较大差距。清军使用的火器主要是抬枪和鸟枪，两种都是火绳枪，抬枪由二人使用，将枪筒放在一人背上。由于工艺落后，所制鸟枪的管壁厚薄不均，枪膛也宽窄不一。枪膛宽的，子弹射出后无力，射出不远便落在地上，枪管薄的，常发生膛炸，会伤到射手。而英军使用的是先进的前装滑膛枪。中国使用的火炮也比较落后，形制杂乱，式样陈旧。由于财力不足、工艺落后，战船上装备的火器大多是旧式火炮和燃烧性火器，尤其是小型战船上火炮很少，广东水师的战船装备的多是火箭、喷筒、火罐等一类传统火器。
在经历了两次鸦片战争后，有识之士认识到中国在火器和军事上的落后，主张努力学习、引进先进的火器和军事技术。中国近代军事工业的发展由此起步。
（作者系南京大学世界历史系教授）
