第二章化學工業大博覽2(2)
火藥和火藥武器的發展
火藥武器的出現立即顯示了它在戰場上的強大威力，引起了人們的特別重視。馮繼升、唐福、石普等都受到北宋統治者的獎勵。馮繼升等研製的火箭，不是我們現在所說的火箭，它是將小型火藥包縛在箭杆上，點燃後用弓弩或彈力裝置射出。準確地說那時的火箭應叫縱火箭或火藥弩箭或火藥鞭箭。這是早期的火藥武器。那時的火藥也由於含硫量偏高，含硝量偏低，附加劑和填加劑過多，還不能製成炸藥和發射藥，所以早期的火藥武器中沒有現代所說的炸彈、火炮或火箭。關於這時期火藥的配方，火藥武器的製造和使用，北宋時期由大臣曾公亮和丁度主編的《武經總要》(1044年)有清楚的介紹。
《武經總要》是我國古代一部權威性的官刊軍事百科全書。該書前集第十一卷、十二卷裏記載了火藥武器和三種火藥的配方，可以說它是所有文明國家中最古老的火藥配方，它證明了中國是世界上最早發明火藥和使用火藥武器的國家。關於當時已被采用的三種火藥方記載如下(宋·曾公亮、丁度主編：《武經總要》前集，中華書局影印明正德年刊本，1959)：
(1)毒藥煙球。“毛重5斤，用硫黃15兩，草烏頭5兩，焰硝1斤14兩，巴豆5兩，狼毒5兩，桐油2兩半，小油2兩半，大炭末5兩，瀝青2兩半，砒霜2兩，黃蠟l兩，竹茹1兩1分，麻茹1兩1分，搗合為球。貫之以麻繩一條，長l丈2尺重半斤為弦子，更以故紙12兩半，麻皮1兩，瀝青2兩半，黃蠟2兩半，黃丹1兩1分，炭末半斤，搗合塗縛於外，若其氣熏人，則口鼻血出。二物並以炮放之，害攻城者。”此處所說的“炮”，指拋石機，用以拋出火藥包。
(2)“火炮”火藥法。“晉州硫磺14兩，窩黃7兩，焰硝2斤半，麻茹1兩，乾漆1兩，砒黃1兩，澱粉1兩，竹茹1兩，黃丹l兩，黃蠟半兩，清油1分，桐油半兩，鬆脂14兩，濃油1分。右以晉州硫黃、窩黃、焰硝同搗，羅過，和砒黃、澱粉、黃丹同研；幹漆搗為末，竹茹、麻茹微炒為碎末，黃蠟、鬆脂、清油、濃油同熬成膏，入前藥末旋和勻。然後以紙五重衣裹之，以麻縛定。另外又熔鬆脂傅之，以炮放。”
(3)蒺藜火毯火藥法。以三枚六首鐵刃，以火藥團之，中貫麻繩，長1丈2尺，外以紙並雜藥縛之。又施鐵藜八枚，各有逆須。放時，燒鐵錐烙透令焰出。“硫磺1斤4兩，焰硝2斤半，粗炭末5兩，乾漆2兩半，瀝青2兩半，搗為末。竹茹1兩1分，麻茹1兩1分，剪碎。用桐油2兩半，小油2兩半，蠟2兩半，熔汁和之。外縛用紙12兩半，麻10兩，黃丹1兩1分，炭末半斤，以瀝青2兩半，黃蠟2兩半，熔汁和合周塗之。”
從上述三種火藥配方及當時火藥武器的製作方法來看，硝石、硫黃、木炭是火藥的最基本、最主要的成分。桐油、清油等油類作為調配粘合劑；幹漆、瀝青、黃蠟、麻茹、竹茹、鬆脂等可燃物作為填加劑；砒霜、巴豆、狼毒、草鳥頭等有毒物作為附加劑。因為內含約10％的油類，火藥呈膏狀。如不計粘合劑、填加劑、附加劑，隻考慮硝硫炭三種有效成分，則毒藥煙球中的火藥含硝石30兩（60％)，硫黃15兩(30％)，大炭5兩(10％)。蒺藜火球火藥含硝石40兩(61．5％)、硫黃20兩(30．8％)、木炭5兩(7．7％)。火炮火藥含硝石40兩、硫黃21兩(窩黃為不純的硫黃)，炭量可能漏記。若加上其他成分，則毒藥煙球中火藥主要成分：硝占38．5%、硫占19.25％、炭占6.4％。蒺藜火球中火藥，含硝約50％、硫25％、炭6．25％。火炮用火藥含硝48．5％、硫25．5％。由此可見這三種火藥配方反映了中國在10世紀軍用火藥的現狀，也揭示了火藥武器起始階段的水平。由於含硝量偏低，含硫量偏高，添加物多而雜，火藥發揮的主要性能是燃燒，火藥武器中火炮主要用作縱火器，在較大的火藥包中，用熱鐵錐插入其中，點燃後用拋石機拋向敵陣。小型的火藥包則縛在箭杆上，點燃後用弓弩或彈力裝置射出，它們又叫火藥鞭箭，還不是真正的火箭。如果在火藥成分中加入有毒性物製成，像毒藥煙球那樣，不僅可以延燒，還可發出毒氣。這類雛形的毒氣彈，一直備受重視，到了明代有了更多的名目。若在火藥包中帶入尖鉤狀的鐵製蒺藜，例如蒺藜火球，在戰場上既可延燒，又可用蒺藜來傷害敵方，特別是敵方的騎兵。
盡管《武經總要》所介紹的中國10世紀所使用的火藥配方和火藥武器離近代意義上的火藥和火器還有差距，但是它畢竟是火藥發明後應用的起始階段。就是這樣，火藥和火藥武器在戰場上發揮的巨大威力，不能不引起統治階級的高度重視。北宋統治者獎勵各種火藥武器的研製，同時組織大量生產。據宋王得臣《麈史》引宋敏求(1019～1079年)的《東京記》(1040年)所述，在當時的京都汴京(即今開封)有一兵工廠，名“廣備攻城作”，內設11個生產項目：“火藥作、青窯作、猛火油作、金作、火作(火箭、火炮、火蒺藜等)、大小木作、大小爐作、皮作、麻作、窯子作是也，皆有製度作用之法。”(宋·王得臣《麈史》，見《叢書集成》初編第208冊)火藥作生產火藥，火作生產火箭、火炮、火蒺藜等火藥武器，可見兵工廠內有大批工匠從事火藥、火藥武器生產，而且產量也很大。例如公元1083年西北軍民為抵抗西夏侵略一次就領用了25萬支火箭。史料中還記載：“同日出弩火藥箭七千支、弓火藥箭一萬支，蒺藜炮三千支、皮火炮二萬支”。(宋·趙與褒《辛巳泣蘄錄》第3頁，商務印書館《叢書集成初編》第3895冊)
到了12~13世紀，即北宋末、南宋、遼金元時期，由於社會的需求，火藥和火藥武器的研製和生產都有較大的發展。據史書記載，北宋末年的戰場上出現兩種新型的火藥武器，一是“霹靂炮”，二是“震天雷”。霹靂炮一炸，聲如霹靂，殺傷力比較大。公元1126年北宋的李綱就是用霹靂炮擊退金兵對京都汴京的圍攻。(宋·李綱《靖康傳信錄》第13頁，商務印書館《叢收集成初編》第3893冊)震天雷是種鐵火炮，它的外殼已不再是紙或布殼、皮殼，而是鐵殼。鐵殼的強度比紙、布、皮大得多，點燃火藥後，爆炸威力就強多了。《金史》中描述說：“火藥發作聲如雷震，熱力達半畝之上。人與牛皮皆碎進無跡，甲鐵皆透。”(元·脫脫、歐陽玄：《金史》卷113，中華書局，1977)
在南宋時，人們還發明兩種管形火器，它們是火槍和突火槍。1132年宋將陳規（約1063—1132年)守德安時，率先使用了火槍。它由長竹筒製成，內裝燃燒性火藥，由二人共持一枝，點燃後由前端開口處噴出強烈的火焰，給敵方以很大的威脅。(宋·陳規、湯王壽：《德安守城錄》卷下，商務印書館《叢書集成》，第957冊)實際上這是早期的火焰噴射器。《宋史·兵誌》記載，1259年壽春府(今安徽壽縣)“又造突火槍，以钜竹為筒，內安子窠(彈丸)，如燒放，焰絕，然後子窠發出如炮聲，遠聞百五十餘步。”近代的槍炮就是由這種管形火器一步步發展起來的。
關於12~13世紀時火藥成分及其生產方法，中國的史書上缺乏記載。但是從上述的四種火藥武器我們可以作出合理的推斷。霹靂炮和震天雷都已是具有一定爆炸性能的火器，較之先前的縱火箭和火藥包性能上有了較大的前進，它們不再隻是利用火藥的燃燒性能，而主要是利用火藥的爆炸性能。這就要求火藥成分的配比有所改進，火藥的質量有較大的提高。在火槍中，特別是突火槍中使用的火藥不僅有燃燒功能，而且又起發射作用。這也要求火藥的成分配比和質量有相應的提高。宋末元初人周密(1232—1298年)在《癸辛雜識》中記載了元軍將南宋丞相趙葵私宅用作火藥庫而發生爆炸的事件：“趙南仲丞相溧陽私第嚐作圈，豢四虎於火藥庫之側，一日焙藥火作，眾炮倏發，聲如震霆，地動屋傾，四虎悉斃，時盛傳以為駭異。”他還記載了1280年揚州炮庫的爆炸事故：“至元庚辰歲，維揚炮庫之變為尤酷。蓋初焉製造皆南人，囊橐為奸，遂盡是北人，而不諳藥性。碾硫之際，光焰倏起，既而延燎火槍，奮迅如驚蛇，方玩以為笑。未幾透入炮房，諸炮亻並發，大聲如山崩海嘯，傾城駭恐，以為急兵至矣。倉皇莫知所為。遠至百裏外，屋瓦皆震。號兵四起，諸軍皆戒嚴。紛擾凡一晝夜。事定按視，財守兵百人皆糜碎無餘，楹棟悉寸裂，或為炮風扇至十餘裏外，平地皆成坑穀至深丈餘。四比居民二百餘家，悉罹奇禍，此亦非常之變也。”(宋·周密：《癸辛雜識》前集第1冊，《稗海》乾隆年重訂本)由此可見火藥已具有相當的爆炸力，其威力遠非《武經總要》所載火藥所能比擬。另外我們也可從外國史料的對比中作出判斷。多數史學家都承認阿拉伯人的火藥知識是從中國引進的，而13世紀阿拉伯兵書中火藥成分的大致比例為：硝70%，硫10%，炭20%，應與中國當時的火藥成分相近。這就是說，中國在12～13世紀的火藥應該接近這樣的配比：硝70％、硫10％、炭20％，否則震天雷中的炸藥，突火槍用的發射藥來自何方。此外明初兵書的有關記載也可驗證這一推斷。