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中國古代發明的火藥,是將硝石、硫黃、木炭(含碳物質)搗碎,碾成粉末,經過拌和配製成混合火藥。火藥中的硝石(KNO3)在燃燒後能釋放大量的氧氣,起著氧化劑的作用,是火藥能遠射的因素。硫黃在火藥燃燒中起著還原劑的作用,是火藥能爆炸的因素。木炭則起著助燃的作用。若將三者放在密閉的容器中燃燒,便形成一個由硝石供氧的內燃燒體系,產生大量的二氧化碳和氮氣,使體積急劇膨脹,脹破容器,並產生高溫煙焰,形成強烈的爆炸燃燒效應。唐以前有些煉丹家在煉丹時曾將這三者放在一起燒煉,結果受到了傷害,乃至喪生。北宋初的兵器研製家便利用這種燃爆效應,製成最初的火器。由於史家記載的遲延,"火藥"一詞,直到公元 1023 年才在宋廷於開封設置火藥作坊時問世。 火藥的發明
火藥是中國古代的四大發明之一,恩格斯對中國古代的這一偉大發明給予了充分的肯定。他在 1857 年發表的著名論文《炮兵》中寫道 :「現在幾乎所有的人都承認,發明火藥並用它朝一定方向發射重物的是東方國家。……在中國,還在很早的時期就用硝石和其他引火劑混合製成了煙火劑,並把它使用在軍事上和盛大典禮中。」歷史的發展證明,火藥不是某個天才人物靈機一動的產物,而是中國古代勞動人民,醫藥家、煉丹家,在長期生產實踐、軍事活動和科學實驗過程中,經過反覆試驗才配製成功的。又是隨著社會生產力的發展和科學技術水平的提高而不斷改進的。中國蘊藏豐富、分佈廣泛的硝石和硫黃,是火藥發明的重要物質條件,而發現硝石和硫黃的存在,瞭解它們的產地分佈,研究它們的特性和用途,則是火藥發明的關鍵
醫藥家的探索
硝石和硫黃都是礦物質,成天然分布狀態。硝石多產於甘肅、青海、四川、山西、河北、內蒙等省區。硫黃多產於湖南、山西、河南等省。據《太平御覽》卷987記載,大約在公元前 6 世紀,就有人知道它們的部分產地。對它們特性和用途的探索,始於醫學和藥物學。古代的醫學家和藥物學家為了採集標本和給人治病,到處探尋各種藥物,並有人託名「神農」,在中國最早的藥物典籍《神農本草經》中,記載了硝石和硫黃的醫藥性味、功用和主治。唐代的名醫孫思邈被尊為藥王。《史記‧扁鵲倉公列傳》更記載了秦漢時期臨淄醫生倉公,用硝石治好王美人婦科病的佳話。東漢的煉丹家魏伯陽在煉丹過程中,發現硫黃同水銀化合能生成紅色汞,又有人發現硝石著火後會產生焰火。南北朝的醫學家陶弘景創造了用焰色鑒別法區別鉀鹽和鈉鹽。對硝石和硫黃上述特性的探索,於火藥的發明都具有重要的意義。
鍊丹家的貢獻
中國古代煉丹家煉丹的目的甚多,但用硝石、硫黃等藥料煉製長生藥則是其主要目的之一。因統治者夢想長生久視,所以他們的活動便得到支持。早在戰國時,楚國就有人向荊王獻不死之藥。秦始皇也曾派徐福率童男童女各 500 人入海求仙藥,結果老死於日本。唐代煉丹家在煉丹前常用明火烘燴的方法,制伏某些藥物的有害性,也包括制伏硝硫炭合煉時產生的燃爆性,這種方法被稱為「伏火礬法」。此類方法甚多:有孫真人的「伏火硫黃法」及「伏火礬法」等。其中「伏火礬法」與火藥的發明直接有關。其法是將含碳的物料馬兜鈴,同等量的硝石、硫黃放入容器中點火合煉,結果迅速燃燒,放出大量的熱和氣體,並引起爆炸。這種引起爆炸災禍之物,正是被煉丹家發明的最早的火藥。此法被煉丹家清虛子記錄在公元 808 年(唐憲宗元和三年)問世的《太上聖祖金丹秘訣》中。可見,火藥的發明至遲不晚於公元 808年。
最早的火藥配方
煉丹家在公元 808 年發明火藥後,並未擴大火藥的使用範圍。但北宋朝廷卻於公元 1023 年在開封設置火藥作坊製造火藥,並在公元 1044 年(北宋慶曆四年)刊行的兵書《武經總要》中,正式刊載了「火球火藥方」、「蒺藜火球火藥方」、「毒藥煙球火藥方」等世界上最早的三個火藥配方。這 3 個火藥配方都用硝石、硫黃、木炭(或含碳物料)作基本原料,再摻雜一些易燃和致毒物料,配製成不同性能和用途的火藥。它們所用物料的重量和在火藥中所佔的百分比各不相同,但作為火藥主體物料的硝石已經接近或超過百分之五十,比初期火藥的含硝量有較大的增加,使火藥用於軍事成為可能。它們的配製工藝已從粗糙趨向精細,在製作上也從分散少量,發展到成批多量,為火器的擴大製造和使用創造了條件。