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从爆竹到枪炮,改变世界的黑火药

2023-02-02许秀华

科学大众·小诺贝尔 2023年2期
关键词:雏形爆竹声硫黄

许秀华

元 日

〔宋〕王安石

爆竹声中一岁除,

春风送暖入屠苏。

千门万户曈曈日,

总把新桃换旧符。

在古代中国,采用的是特有的农历,根据月相的变化,记录春夏秋冬的更替和岁月的流逝。农历正月初一,也就是春节,被视为一年的开始。

在这一天,人们要烧竹子,用竹子爆裂时发出的噼里啪啦的声音驱鬼避邪。然而,北方的竹子少,于是人们就改为燃放鞭炮、烟花,并且仍将鞭炮称为爆竹。

1068年,宋神宗召王安石入朝主持大局。第二年春节,开始主张变法的王安石心中充满了对欣欣向荣的国家新气象的期冀,遂作此诗。

爆竹声中,辞旧迎新。在新年和煦的春风里,大家开怀畅饮屠苏酒。初升的太阳照耀着千家万户,大家忙着在大门上换上新的桃符。

这首诗里面涉及了3种事物:爆竹、屠苏酒、桃符。本文着重介绍爆竹、烟花中的主要成分——被称为我国古代的四大发明之一的黑火药。

黑火药的发明与发展

在古代,社会总的物质生产水平极为低下,即使是贵为帝王将相,也必须靠掠夺社会底层的财富才能过上荣华富贵的生活。缘于对天灾人祸的无力抵抗,古人发展了各式各样的宗教,并寄希望于神祇的力量来帮助自己度过灾年、荒年。绝大部分的宗教都相信生死轮回。

对于权贵阶层来说,自己的社会阶层降级,去过底层的奴隶或者平民的贫苦生活是不可忍受的。所以,他们希望长生不死,永葆荣华富贵,因此炼丹术盛行,他们渴望服用仙丹达成愿望。

在一波波的炼丹热潮中,一个意想不到的后果是原始的化学开始展现雏形。

在隋朝,我国人民发明了硝石、硫黄和木炭三元体系的火药。炼丹术常用的物质不仅有金属,还有矿物质,硫黄和硝石就经常出现在炼丹师的材料单上。因为硫黄可以改变其他矿石的外观,硝石则非常适合制备金属溶液。

在唐代,人们则探索出了黑火药的雏形。不过,这些早期的黑火药并没有运用在军事上,而是用于表演吐火、烟雾等文艺演出活动。

到了宋代,黑火药技术进一步完善,开始初步应用于军事方面,研制推广了火箭、火球、火蒺藜等火药武器,并根据不同的军事需要,配制不同的火药。但是,由于黑火药的配方尚有缺陷,大规模用于军事仍有局限,因此黑火药仍主要用于制造烟花、爆竹。“爆竹声中一岁除”也许就是宋代人民和黑火药最常见的相遇场景了。

到了元初,出现了铜铸火铳,它具备了炮的雏形,有较大威力。中国历史博物馆珍藏的元朝至顺三年 (1332) 铜火铳是已发现的世界上最古老的铜铳。

明代以后,出现了具有手榴弹、地雷、水雷等现代武器雏形的兵器,以火药作为推进动力运送火药至敌方爆炸的火箭也出现了。

在欧洲发扬光大

反观欧洲,由于在我国元、明、清同时代,欧洲各国之间战争不断,有着很高的武器研发需求,不断地改进由中国传入的黑火药。早在1825 年,英国化学家谢弗列里经过多次实验后,提出了黑火药的最佳化学反应方程式,即硝、硫、碳的最佳配比为74.84%、11.84% 和11.32%。并且在提纯、粉碎、拌和、压制和烘干等工艺上,英国都率先进入了机械化、工业化生产阶段。

因此,在后來的第一次鸦片战争中,清政府处于劣势也在意料之中。

被黄火药替代

不过,在18世纪,黑火药的使命正式宣告终结,退出了历史舞台,因为性能更好的现代火药(黄火药)诞生了。现代火药的发现是化学技术发展的产物,它们性能更加稳定,威力更加巨大。诺贝尔就是这种现代火药的发明者和改良者之一。而火药也逐渐从有烟火药转变为无烟火药,枪炮技术迎来飞速发展。

在喜庆的春节气氛中,我们再品读王安石的《元日》。不管最后王安石推行的变法结局如何,“变”才是永恒的话题。尤其是科技领域的与时俱进,才是国家强盛的根本保证。

(责任编辑:陆艳)

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