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從爆竹到槍炮,改變世界的黑火藥

2023-02-02 09:25許秀華
科學大眾·小諾貝爾 2023年2期
關鍵詞:雛形爆竹聲硫黃

許秀華

元 日

〔宋〕王安石

爆竹聲中一歲除,

春風送暖入屠蘇。

千門萬戶曈曈日,

總把新桃換舊符。

在古代中國,采用的是特有的農歷,根據月相的變化,記錄春夏秋冬的更替和歲月的流逝。農歷正月初一,也就是春節,被視為一年的開始。

在這一天,人們要燒竹子,用竹子爆裂時發出的噼里啪啦的聲音驅鬼避邪。然而,北方的竹子少,于是人們就改為燃放鞭炮、煙花,并且仍將鞭炮稱為爆竹。

1068年,宋神宗召王安石入朝主持大局。第二年春節,開始主張變法的王安石心中充滿了對欣欣向榮的國家新氣象的期冀,遂作此詩。

爆竹聲中,辭舊迎新。在新年和煦的春風里,大家開懷暢飲屠蘇酒。初升的太陽照耀著千家萬戶,大家忙著在大門上換上新的桃符。

這首詩里面涉及了3種事物:爆竹、屠蘇酒、桃符。本文著重介紹爆竹、煙花中的主要成分——被稱為我國古代的四大發明之一的黑火藥。

黑火藥的發明與發展

在古代,社會總的物質生產水平極為低下,即使是貴為帝王將相,也必須靠掠奪社會底層的財富才能過上榮華富貴的生活。緣于對天災人禍的無力抵抗,古人發展了各式各樣的宗教,并寄希望于神祇的力量來幫助自己度過災年、荒年。絕大部分的宗教都相信生死輪回。

對于權貴階層來說,自己的社會階層降級,去過底層的奴隸或者平民的貧苦生活是不可忍受的。所以,他們希望長生不死,永葆榮華富貴,因此煉丹術盛行,他們渴望服用仙丹達成愿望。

在一波波的煉丹熱潮中,一個意想不到的后果是原始的化學開始展現雛形。

在隋朝,我國人民發明了硝石、硫黃和木炭三元體系的火藥。煉丹術常用的物質不僅有金屬,還有礦物質,硫黃和硝石就經常出現在煉丹師的材料單上。因為硫黃可以改變其他礦石的外觀,硝石則非常適合制備金屬溶液。

在唐代,人們則探索出了黑火藥的雛形。不過,這些早期的黑火藥并沒有運用在軍事上,而是用于表演吐火、煙霧等文藝演出活動。

到了宋代,黑火藥技術進一步完善,開始初步應用于軍事方面,研制推廣了火箭、火球、火蒺藜等火藥武器,并根據不同的軍事需要,配制不同的火藥。但是,由于黑火藥的配方尚有缺陷,大規模用于軍事仍有局限,因此黑火藥仍主要用于制造煙花、爆竹?!氨衤曋幸粴q除”也許就是宋代人民和黑火藥最常見的相遇場景了。

到了元初,出現了銅鑄火銃,它具備了炮的雛形,有較大威力。中國歷史博物館珍藏的元朝至順三年 (1332) 銅火銃是已發現的世界上最古老的銅銃。

明代以后,出現了具有手榴彈、地雷、水雷等現代武器雛形的兵器,以火藥作為推進動力運送火藥至敵方爆炸的火箭也出現了。

在歐洲發揚光大

反觀歐洲,由于在我國元、明、清同時代,歐洲各國之間戰爭不斷,有著很高的武器研發需求,不斷地改進由中國傳入的黑火藥。早在1825 年,英國化學家謝弗列里經過多次實驗后,提出了黑火藥的最佳化學反應方程式,即硝、硫、碳的最佳配比為74.84%、11.84% 和11.32%。并且在提純、粉碎、拌和、壓制和烘干等工藝上,英國都率先進入了機械化、工業化生產階段。

因此,在后來的第一次鴉片戰爭中,清政府處于劣勢也在意料之中。

被黃火藥替代

不過,在18世紀,黑火藥的使命正式宣告終結,退出了歷史舞臺,因為性能更好的現代火藥(黃火藥)誕生了?,F代火藥的發現是化學技術發展的產物,它們性能更加穩定,威力更加巨大。諾貝爾就是這種現代火藥的發明者和改良者之一。而火藥也逐漸從有煙火藥轉變為無煙火藥,槍炮技術迎來飛速發展。

在喜慶的春節氣氛中,我們再品讀王安石的《元日》。不管最后王安石推行的變法結局如何,“變”才是永恒的話題。尤其是科技領域的與時俱進,才是國家強盛的根本保證。

(責任編輯:陸艷)

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