自然科學史研究所周嘉華我們祖先發明火藥至今已有一千多年了。當時發明的火藥，現在叫黑火藥；因為它呈褐色，又有人叫它褐色火藥。它是硝酸鉀、硫黃、木炭三種粉未的混合物。這種混合物極容易燃燒，而且燃燒起來相當激烈。這是因為硝酸鉀是氧化劑，加熱的時候釋放出氧氣。硫和炭容易被氧化，是常見的還原劑。把它們混合燃燒，氧化還原反應迅猛進行，反應中放出高熱和產生大量氣體。假若混合物是包裹在紙、布、皮中或充塞在陶罐、石孔裏的，燃燒的時候由於體積突然膨脹，增加到幾千倍，就會發生爆炸。這就是黑火藥燃燒爆炸的原理。
    火藥顧名思義就是“著火的藥”。觸火即燃是它主要的特性。那又為什麽叫它做“藥”呢？
    在春秋晚期（公元前六世紀），有一個叫計然的人就說過：“石流黃出漢中”，“消石出隴道”。石流黃就是硫黃；消石就是硝石，古時還稱焰硝、火硝、苦硝、地霜等。可見早在春秋戰國時期，木炭、硫黃、硝石已經為人們所熟知。在我國第一部藥材典籍漢代的《神農本草經》裏。硝石、硫黃都被列為重要的藥材。即使在火藥發明之後，火藥本身仍被引人藥類。明代著名醫藥學家李時珍所著的《本草綱目》中，說火藥能治瘡癬、殺蟲、辟濕氣和瘟疫。更主要的是火藥的發明來自人們長期的煉丹製藥的實踐中。火藥的名稱就是這樣獲得的。
    和其他發明創造一樣，火藥的發明也經曆了一個長時間的實踐和認識過程，隨著生產的發展、社會的進步而逐步完善。
    首先，人們對組成火藥的三種成分的性質有了一定認識。早在商周時期，人們在冶金中已經廣泛使用木炭。在實踐中，已經了解到木炭是比木柴更好的燃料。硫黃有天然存在，人們很早就開采它。同時在冶煉中，逸出的刺鼻的二氧化硫和溫泉中四溢的硫黃氣直接地刺激著人們的感宮。就在這些接觸中，人們逐漸認識到硫的一些性能。除了獲知它對某些皮膚病有特別的療效外，跡有某些奇特的性質。如《神農本草經》裏說：“石硫黃……能化金銀銅鐵，奇物。”就是說硫能和銅鐵等金屬化合。我國最早一本煉丹著作東漢的《周易參同契》裏，記載硫和水銀化合生成紅色硫化汞的反應。硫的這些性能在從事煉丹的方士眼裏很受器重。硫不僅能和銅鐵等金屬化合，還能把那神奇的水銀製服。於是方士們在妄圖用水銀煉製所謂的“金液”、“還丹”中，常常使用硫。在實驗中，人們還發現，硫著火容易飛升，性質活潑，很難擒製。怎樣才能使它藥性緩和變成比較容易控製呢？方士們采用了一種名叫“伏火法”的辦法，就是經過和其他某些易燃物質混合加熱或進行某種程度的燃燒，使它變性。火藥的發明就和這類硫黃伏火的實驗有密切聯係。硝的引入是製取火藥的關鍵。硝的化學性質很活潑。撒在赤炭上立即就產生焰火，能和許多物質發生作用，所以在煉丹中，常用硝來改變其他藥品的性質。同時又有很多伏火硝石的方法。又因為硝石的顏色和其他一些鹽類如樸硝（硫酸鈉）等差別不大，在使用中容易搞錯，因此人們還掌握了識別硝石的方法。南北朝時期的醫藥家陶弘景在《本草經集注》中指出：“以火燒之，紫青煙起，雲是硝石也。”這和近代用焰色反應來鑒別硝酸鉀是相似的。這為後來大量地采用硝石做了技術上的準備。
    對炭、硫、硝三種物質性能的認識，為火藥的發明準備了條件。在我國封建社會的上升階段，由於醫藥學和煉丹活動的發展，特別是通過長期的實踐，至遲在唐代，人們在伏火硫黃、伏火硝石的多次實驗中觀察到，點燃硝石、硫黃、木炭的混合物，會發生異常激烈的燃燒。在《諸家神品丹法》卷五中載有“孫真人丹經內伏硫黃法”：取硫黃、硝石各二兩，研成粉未，放在銷銀鍋或砂罐裏。掘一地坑，放鍋子在坑裏和地平，四麵都用土填實。把沒有被蟲蛀過的三個皂角子逐一點著，然後夾人鍋裏，把硫黃和硝石燒起焰火。等到燒不起焰火了，再拿木炭來炒，炒到木炭消去三分之一，就退火，趁還沒有冷卻，取出混合物，這就伏火了。從這一記載可見，當時已經掌握了硝、硫、炭混合點火會發生劇烈反應的特點，因而采取措施控製反應速度，防止爆炸。
    同類的實驗在唐中期的《鉛汞甲庚至寶集成》卷二中也出現。有個名叫清虛子的，在講“伏火礬法”時說道：“硫二兩，硝二兩，馬兜鈴三錢半。右為末，拌勻。掘坑，人藥於罐內與地平。將熟火一塊，彈子大，下放裏麵，煙漸起，以濕紙四五重蓋，用方磚片捺以上塚之，候冷取出，其硫黃伏住。”在這個實驗裏，野生植物馬兜鈴和上麵實驗中的皂角子一樣，都是代替炭起燃燒作用的。同樣也注意防止混合物的激烈燃燒。這樣的操作方法是經過反覆實踐的經驗總結。關於失敗的教訓也有記載。成書約在五代時期（公元十世紀）一本名叫《真元妙道要略》的煉丹書就告誡說，拿硫黃、硝石、雄黃（as2s2）和蜜合起來一塊燒，會發生焰火，把人的臉和手燒壞，還能盲衝屋上，把房子也燒了。由此可見人們已經熟知這類混合物燃燒爆炸的性能，在煉丹中加以防止。人們有意識地利用這類混合物的這一性能，火藥就被掌握了。
    火藥到底有多大的用途？這一發明有什麽價值？當時的人們不是立即就明白的。
    在火藥發明之前，古代軍事家常采用火攻這一戰術克敵製勝。在當時的火攻中，有一種武器叫火箭，它是在箭頭上附著像油脂、鬆香，硫黃之類易燃物質，點燃後射出去，延燒敵方軍械人員和營房。但是這種火箭燃燒慢，火力小，容易撲滅。如果用火藥代替一般的易燃物，燃燒比較快，火力也大。所以在唐未來初人們已經采用火藥箭了。這是火藥應用於武器的最初形式。隨後又在石炮的基礎上，創造了火炮。火炮就是把火藥裝成容易發射的形狀，點燃引線後，由原來拋射石頭的拋石機射出。火藥運用在武器上，是武器史上一大進步。在戰爭中，火藥武器顯示了前所未有的本領，這使它很快引起人們重視，許多種火藥武器相繼出現。朱真宗鹹平三年（公元1000年），有個叫唐福的神衛水軍隊長，把他所製的火箭、火球、火蒺藜獻給宋朝廷。成平五年（公元1002年），冀州團練使石普也製得火球、火筋，宋真宗把他召來，並且讓他當眾作了表演。
    火藥武器的出現反過來推動了火藥的研究和大規模生產。北宋以熟悉法令典故而著稱的宰相曾公亮等編寫的軍事著作《武經總要》（公元年）裏，不僅描述了多種火藥武器，還記下了當時的三種火藥配方：製毒藥煙球用焰硝三十兩，硫黃十五兩，木炭五兩，外加巴豆、砒霜、狼毒、草烏頭、黃蠟、竹茹、麻茹、小油、桐油、瀝青等；製蒺藜火球用焰硝四十兩，硫黃二十兩，木炭五兩，外加竹茹、麻茹、小油、桐油、瀝青、黃蠟、幹漆等；製火炮用焰硝四十兩，硫黃十四兩，木炭十四兩，外加竹茹、麻茹、清油、桐油、黃蠟、幹漆、砒黃、黃丹、定粉、濃油等。
    由火藥的這三種配方，我們可以看到，主要的成分明確是硝、硫、炭。而硝的比重已大大增加，它比硫和炭的總和還要多得多。這已經接近後來黑火藥中硝占百分之七十五的配方。其他配料含量都很少，分別起燃燒、爆炸、放毒和製造煙幕等作用。可見當時火藥的配方已經很複雜了。
    上麵說的火炮就是大的火藥包。蒺藜火球也是火藥包，裏麵除裝火藥外，還裝有帶刺的鐵蒺藜，火藥包一炸，鐵蒺藜就飛散出來，阻塞道路，防止騎兵前進。毒藥煙球有點像雛型的毒氣彈，裏麵裝的砒霜、巴豆之類毒物，在燃燒後成煙四散，能使敵方中毒而削弱戰鬥力。
    在宋代，民族矛盾、階級矛盾都十分尖銳，戰爭接連不斷，這就促使火藥和火藥武器有更快的發展。據記載，當時的軍器監規模宏大，分工比較細，雇用工人曾經達到四萬多人。監下分有火藥作、青窯作、猛火油作、火作（生產火箭、火炮、火蒺藜等）等十一個大作坊。而火藥的生產放在第一位，可見火藥、火器在兵器中的地位。史料中還記下了“同日出弩火藥箭七千支，弓火藥箭一方支，蒺藜炮三千支，皮火炮二萬支”，清楚地表明了當時火器生產的規模。
    這一階段的火藥武器主要利用了火藥的燃燒性能。隨著硝的提煉，硫黃的加工，火藥質量的提高，促進了火藥武器的發展，逐步過渡到利用火藥的爆炸性能。蒺藜火球雖然能爆炸，但是爆炸九還是很小的。到了北宋末年，人們創造了“霹靂炮”、“震天雷”等爆炸力比較強的武器。霹靂炮一炸，聲如霹靂，殺傷力比較大。宋欽宗靖康元年（公元1126年），李綱（1083―1140）就是用霹靂炮擊退金兵對開封的圍攻的。震天雷是種鐵火炮，它比較先進，是因為它的外殼已經不再是級或布殼、皮殼，而是鐵殼。鐵殼的強度比紙、布、皮大得多。點燃火藥以後，蓄積在炮裏的氣體壓力就大，爆炸威力就強。《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。”火藥性能利用的轉化標誌著火藥的成熟階段已經到來。
    宋代多次爆發的大規模農民起義也直接推動了火藥武器的發展。許多起義軍自己製造武器，有很多創造。宋高宗紹興二年（公元1132年）出現的“火槍”，理宗開慶元年（公元1259年）創造的“突火槍”，都是勞動人民在鬥爭中發明的。這些都是管形火器。火槍由長竹竿做成，先把火藥裝在竿裏，作戰的時候把點燃的火藥噴射出去。突火槍用粗竹筒製作，筒裏除裝火藥外，還裝有“子集”，火藥點燃以後，產生很強的氣壓，把子窠射出去。子窠就是原始的子彈。近代的槍炮就是由這種管形火器一步步發展起來的，所以管形火器的創造是武器史上的一大飛躍。
    多裝火藥可以增強炮火的威力，但是竹筒承受不了太大的氣壓。在當時冶鑄水平已經很高的條件下，至遲到了元代，已經出現用銅或鐵鑄成的筒式大炮。這類炮統稱“火銃”，又因為它威力最大，尊稱“銅將軍”。現在保存在曆史博物館的最早的“銅將軍”是元至順三年（公元1332年）造的。它是已經發現的世界上最古的銅炮。
    在宋元之際，曾經出現一種利用火藥燃燒噴射氣體產生的反作用力而把箭頭射向敵方的火藥箭，這和現代火箭的發射原理是一致的。由於多種原因，當時沒有能夠大力發展，到了明代，這類火藥箭多起來了。明代的著名軍事著作《武備誌》中，就有不少這樣的火箭圖。如飛刀箭、飛槍箭、燕尾箭等，這些都已經不是普通的箭頭。又如同時發射十枝箭的“火彎流星箭”，發射三十二枝箭的“一窩蜂”，發射四十九枝箭的“四十九矢飛廉箭”，發射一百枝箭的“百矢弧箭”、“百虎齊奔箭”等。它們大都是把箭裝在筒裏，把藥線連在一個總線上，點燃總線以後，傳到各箭，就一齊射出去。
    在《武備誌》裏還記載了原理就像現在我們過節放的鞭炮“二踢腳”、“燈炮”那樣，有一定爆炸或燃燒破壞力的雛型飛彈如“飛空擊賊震天雷炮”、“神火飛鴉”等。
    在明代，人們還創造了早期的自動爆炸的地雷（《淵鑒類函》引《兵略纂聞》、《明實錄》）、水雷（《天工開物》稱“混江龍”）和定時炸彈（《淵鑒類函》引《兵略纂聞》）。其中要數一種名叫“火龍出水”的火箭最值得注意，它是一種雛型的兩級火箭，由圖可見，它是利用四個大火箭筒燃燒噴射產生的反作用力把龍形筒射出的，這四支火箭裏的火藥燒完以後，又引燃龍腹裏的神機火箭，把它們射向敵方。
    上述這些火藥武器在當時都是世界上最先進的。元初成吉思汗（1162―1227）和他的子孫就是使用這些武器稱王子中亞、波斯等地的。可惜，後來由於封建社會的腐朽和沒落，逐漸落伍了。而掌握火藥和火器不久的歐洲資產階級很快趕上並且超過了我國。隨後又用洋槍洋炮敲開了關閉自守的中國的大門，使中國淪落到半封建半殖民地的處境。
    歐洲的資產階級是什麽時候掌握火藥和火器的呢？
    恩格斯指出：“現在已經毫無疑義地證實了，火藥是從中國經過印度傳給阿拉伯人，又由阿拉伯人和火藥武器一道經過西斑牙傳人歐洲。”1事實正是這樣。
    早在唐代，我國和波斯、印度、阿拉伯等一些國家通過海上的，貿易往來很頻繁，就在這時，硝隨同醫藥和煉丹術由我國傳出。當時阿拉伯人把硝叫做“巴魯得”，意思就是“中國雪”，波斯人卻叫它做“中國鹽”，但是他們隻知道用硝來煉金、治病和做玻璃。直到公元1225年到1248年間火藥才由商人經印度傳人阿拉伯國家。歐洲人，首先是西班牙人，在公元十三世紀後期通過翻譯阿拉伯人的書籍，才知道火藥。主要的火藥武器大多是通過戰爭西傳的。元代初期，在西征中亞、波斯的交戰中，阿拉伯人才知悉包括火箭、毒火罐、火炮、震天雷在內的火藥武器，進而掌握了火藥的製造和使用。歐洲人又是在和阿拉伯的戰爭中，接觸和學會了製造火藥和火藥武器的。英法各國直到公元十四世紀中期，才有應用火藥和火器的記載。火藥、火器傳到歐洲，不僅改變了作戰方法，重要的是幫助資產階級把封建騎士階層炸得粉碎，為資本主義的到來作出了貢獻。所以恩格斯明確地評價說：“火藥和火器的采用決不是一種暴力行為，而是一種工業的，也就是經濟的進步。”1