火药的发明
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
火药的发明
火药的发明是我国文化史上的伟大发明之一。
它的起源和炼丹术,本草学有着密切的关系。
中国古代黑火药是硝石、硫黄、木炭以及辅料砷化合物、油脂等粉未状均匀混和物,这些成分都是中国炼丹家的常用配料.把这种混和物叫做药,也揭示着它和祖国医学的渊源关系。
中国火药史的研究,首先由进行了开创性工作(1),他揭示了唐代炼丹家的原火药配方的意义,又研究了五代、宋、元的火药和火器,特别是有说服力地论证了中国的火药先传入阿拉伯国家再传入欧洲,这正是中国炼丹术西传的路线,也是国瓷器和造纸术的西传类似的。
中国历史上的重大发明,为世界文化作出了贡献。
自五十年代初期的研究起,关于火药的研究历三十年一直保持着这个认识程度。
王奎克、朱晟、郑同、袁书玉[2]在探讨葛洪《抱朴子内篇》中以硝石、松脂、猪大肠、雄黄共炼可以制取单质砷的实验中发现:共炼过程在350 ~400℃起火爆炸,温度是关键(也就是中国炼丹术家经常强调的“火候”之一)。
因此原火药起源可以上溯到公元四世纪,《抱朴子内篇·仙药》应是原火药成分最早记录。
王氏等的研究是火药史研究的一个新阶段。
火药之所以成为火药,起决定性作用的是硝石(硝酸钾)的引入。
据唐·李等《太平御览》,公元前六世纪的“范子计然曰:消石出陇道”,以及“石硫黄出汉中”。
可见中国使用硝石和硫黄是很早的。
一种看法认为,地名“陇道”“汉中”不见于秦以前。
那么《史记·扁鹊公列传》,汉·刘向《列仙传》,推测年代部分为汉代的《三十六水法》都提到了硝石;汉代使用硝石,更有依据。
《淮南子·天文训》说:“日夏至而流黄译”,《说文》有“留黄”出产之记载等,《神农本草经》中硝和硫黄分别为上品和中品药。
东汉《周易参同契》说:“挺除武都,八石弃捐”,“鼓铸五石、铜,以之为辅枢……千举必万败”,都说明包括硝石在内的五石或八石[3],由于其强氧化性使火法反应进行激烈,在当时还没有很好地驯服它、掌握它。
“挺除武都”,尤其值得注意,说明当时已经有人试炼了武都雄黄[4],和八石之一的硝石,大概没有成功,至少对《参同契》作者是这样。
由二世纪的魏伯阳到四世纪的葛洪,炼丹术方兴来艾,炼丹著作由"火记六百篇”(《参同契》)到“披涉篇卷,以千计矣”"(《抱朴子内篇·金丹》)。
这一段时间内,可能有许多炼丹家在进行八石炼雄的试验[5]。
硝石炼雄黄,应该得到氧化砷。
葛洪记载的三物炼雄黄的成功之例,引入了松脂、猪大肠等有机物,可使氧化砷还原为砷单质.。
但仍然要控制温度,超过一定温度,就起火爆炸。
古代没有温度计,必定有超过的时候,也就是制炼单质砷有成功,也有“失败”的时候,后一情况正是原火药产生的萌芽。
后来火药成分也是积极利用这一实验现象的结果。
也可以从两个方面得到参证:
(1)早期军事火药的配方,多以硝石、三黄(雄黄、雌黄、硫黄)、松脂(香)和各种油脂为主。
如宋代《武经总要》和明代火龙经》的火药方,都是如此。
(2)中国炼丹术西传和中国火药的西传是有联系的。
阿拉伯和西欧炼丹术很多具体操作和使用药品与中国炼丹术相同。
曾被归属首先发现砷的马格努斯,恰恰也是常常被归属发现火药之人(另一著名被归属者是罗哲尔·培根)。
葛洪之三物炼雄黄由于温度不同而有制砷和火药性质之别,集两种功能于一配方之中,马格努斯曾做过砷和火药实验和记述,也不应纯属偶然。
由葛洪经过中、阿(拉伯)许多炼丹家之手而到马格努斯,本来是有渊源关系的。
由于硝石、硫黄、雄黄的挥发和易燃性和毒性以及某种合炼易于起火爆炸性质,因此常要在炼丹过程中进行“伏火”这一步骤。
唐宋炼丹著作中着火和“伏火”的记载,也是原火药成分拟定的历史过程的重要环节。
托名晋代郑思远,可能为中唐著作的《真元妙道要略》,记载了原火药成分的剧烈燃烧和爆炸的性质,并提出了“伏火”的必要性:
“有以雄黄、硫黄合硝石并蜜烧之,焰起,烧手面及烬屋舍者。
”蜜中含糖类,加热后灰化,与硫黄、硝石、雄黄(?),火药成分均备,故燃烧剧烈,使炼丹家被的伤,甚至烧毁他们的实验室。
总结多次失火事故,得出:“石硫黄宜服养诸药。
硝石宜佐诸药,多则败药,生者不可合三黄等烧,立见祸事。
因诸成分合炼易起火,故提出“伏火”的要求:“硝石伏火了,赤炭火上试,成油,入火不动者,即伏矣。
若瓶内烧成汁者,即未可知生熟何为〔二字误乙〕耳,盖缘硝石恋柜,火炭上试之。
不伏者才入炭上,即便成焰。
”可见伏火后的“硝石”,不再有剧烈的氧化性和燃烧性。
《诸家神品丹法》卷五的“伏火硫黄法”,不是避开包含原火药成分的诸药在一起炼,而恰恰通过合炼来达到“伏火”目的,只是加药次序不同,操作谨慎,予有防护而已.原文是:“伏火硫黄法,硫黄、硝石各二两,今研。
右用销银锅,或砂罐子,人上件药在内。
掘一地坑,放锅子在坑内,与地平,四面却以土填实。
将皂角子不蛀者三个,烧令存性,以钤逐个入之。
候出尽焰,即就口上着生熟炭三斤簇煅之,候炭消三分之一,即去余火,不用冷,取之,即伏火矣。
”“烧令有性’’是中药传统饱炙法之一,是中温炭化而不是高温炭化,炭化程度也不完全,还含沸点较高即“油性”较大的有机物质。
此法只混合硫黄和硝酸钾,把炭化的皂角子点着,引起整个混合物燃烧,最后以较多量的炭继续加热燃烧。
唐元和三年(808年)清虚子编的《铅汞甲庚至宝集成》卷二那一部分有:“伏火矾法,硫二两、硝二两,马兜铃二钱半。
右为末,拌匀。
掘坑,入药于罐内,与地平。
将熟火一块,弹子大,下放里面,烟渐渐起,以湿纸四、五重盖,用方砖两片捺,以土冢之,候冷取出,其硫黄住,每白矾三两,入伏火硫黄二两,为末,大甘锅一个,以药在内,成汁,倾石器中,其色如玉也。
”
二种丹法相同成相似则可能有传授关系。
此法同样采用了硝硫各二两,只把三个皂角子换成三钱五分马兜铃。
“钤”[钳]演变为“马兜玲”(中国炼丹术往往如此)。
重要的是《诸家神品丹法》不敢于把含碳物质直接与硫硝混合,这里却可以混合了,而以“弹子大”的赤炭引火,也比“烧令存性”后的皂角子大。
因此这是对剧烈反应的控制,是一种进步。
但本法用炭较前法为少。
本法目的在于以“伏火硫黄”再处理白矾成“伏火矾”(如配方标题)总之,从《真元妙道要略》之不能控制原火药之燃烧而戒用,到《诸家神品丹法》伏火硫黄法,再到《铅汞甲庚至宝集成》伏火矾法,已经接近早早期火药配方成分,只是目的不同,操作不同,如改为利用其剧烈燃烧和爆炸性质则演变成早期火药。
练丹书的年代难于考证,因可做本证的材料太少。
《真元妙道要略》准确问世时间即是如此。
《诸家神品丹法》为宋代孟要甫辑录,但收载内容从晋代《抱朴子内篇》和著名孙思邈的《太清丹经要决》以及大量今佚的炼丹书及配方。
其中“伏火硫黄法”应为无名氏配方。
早年当作《孙真人丹经》配方引用,显系疏误;已经李约瑟[6],郭正谊[7],王奎克等[8]指出。
但结合以上三种引文内容,从问题、要求、任务的提出,到确定了伏火硫黄法,到伏火硫黄更有控制并把产物再运用于“伏火矾”,这个逻辑顺序(历史顺序与之一致)还是可以成立的。
炼丹家把火药配方献给军事家。
公元904年(唐天佑元年),郑用“飞火”攻豫章,975年(宋开宝元年)宋灭南唐用“火炮”、“火箭”。
宋敏求(1019—1079)在《东京记》里说,京城开封有制火药工场,叫“火药窑子作”。
以后就更大规模用于军事。
曾公亮(998~1078)等编《武经总要》记载三种火药配方:
其组成比例硝石约占71.4%,它是一种爆破用的火药配方(近代标准配方,硝石占71.4%)《武备志》卷一百二十八“军资乘·火·火器图说七·十八”原文如下:“制火药方,制火药,每料用硝五斤,黄一斤,茄杆灰一斤。
以上硝、黄、灰共七斤,分作三槽,定碾五千五百遭,出槽。
每药三斤,用好烧酒一斤,成泥,仍下槽内,再碾百遭,出槽。
拌成粒,如黄米大,或绿豆大,须入人手心然之不觉热,方可。
寻常用药一斤,此药止用半斤,因药力大迅,不可多用。
如无茄灰,柳条亦可,去皮去节,南方如无柳、前,杉、槁俱可。
”其时代先进性,已不释自明。
从《周易参同契》的“挺除武都,八石弃捐”到葛洪的“三物炼之(雄黄)”,由反应难控制到得到单质砷,是第一回合(否定肯定),从三物炼雄黄成分的易燃易爆和(真元妙道要略)记载之“烧手面及烬屋舍”、“立见祸事”,到《诸家神品丹法》的伏火硫黄法,再由原火药成分已具备而已能控制到《铅汞甲庚至宝巢成》继续提高控制能力,是第二个回合;这种硫、硝、炭具备而有破坏力,到军事家手里成为攻城克敌的得心应手的工具,到《武备志》制法趋于成熟,完成了人类文化史上的一大发明,是第三个回合。
前后历时一千五百余年,是人类认识由低到高,由必然王国到自由王国的发展史的,一个侧面(恩格斯论述化学能到热能的利用几个阶段;以及对原子能的利用,莫不如此)。
它正是中国化学史上的光辉篇页。
(1)冯氏有关火药的研究著作很多,总结性的为::《火药的发明和西传》,上海人民出版社(1978
年);:《火药的由来及传入欧洲的经过》,载《中国科学技术发明和科学技术人物论集》,三联书店1957年版第33—70页。
[2]王奎克、朱晟、郑同、袁书玉;同上引
[3]五石、八石具体所指,诸家说法不同,但对于中国炼丹术,硝石是常用的药品之一。
[4]《抱朴子内篇·仙药》:“又雄黄当得武都山所出者,纯而无杂……其赤如鸡冠,光明晔晔者,乃可用耳”。
后面按王氏等引三物炼雄黄那一著名段落。
武都在甘肃省南部,今为专署所在地。
[5]其实雄黄也是八石之一,但雄黄为汉魏晋炼丹家所注目的特别重要试剂之一,在于《参
同契》专门把“武都雄黄”提出另放在“八石”之前予经强调,《抱朴子内篇·金丹》也把雄黄称作《太乙旬首中石》,“旬”,通假于“荀”,“荀首中石”当为雄黄出产之写状。
另加“太乙”—炼丹术尊敬的最高仙人之一(见《参同契》“太乙降坐”和《抱朴子·金丹》“金成…祭…太乙八斤”),加于药名而不是整个丹名,为别药所无,足见重视,提示用它作过较多实验。
[6] G·Needham:《Seiemce and civilisation in China》,V:3,P.137,notem(1976).
[7]郭正谊:“火药发明史料的一点探讨”,化学通报1981年第6期59—60页。
[8]王奎克等,前引文。