吴国盛 | 火药与炼丹术——中国对世界科学的贡献
▲吴国盛
作者 吴国盛 （本号主编，清华大学人文学院教授）
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古代中国人创造了自己独特的科学技术体系。这些在中世纪最为耀眼夺目的科技成就通过阿拉伯人传到欧洲之后，对欧洲的近代科学革命产生了重要的影响。特别是中国的四大发明，对整个世界近代文明和科学的发展作出了突出的贡献。马克思曾写道：“这是预告资产阶级社会到来的三大发明，火药把骑士阶层炸得粉碎，指南针打开了世界市场并建立了殖民地，而印刷术则变成新教的工具，总的说来变成了科学复兴的手段，变成对精神发展创造必要前提的最强大的杠杆。”
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火药的主要原料是木炭、硝石和硫磺。它被火点着或用力敲打之后即刻发生化学反应，生成比原有体积大数千倍的气体，产生猛烈的爆炸。火药是一种超常的能量。人类掌握了火药就意味着掌握了某种超常的能量，而正是这种能量开辟了近代世界的发展道路。
我国很早就掌握了伐木烧炭的技术，公元前后又发现了天然硫矿和硝石。这些基本原料虽然很早就有了，但将它们配制成火药则是炼丹家的功劳。
▲《武经总要》（1044）中的火药配方。
中国炼丹术与西方的炼金术一样，都来源于原始巫术，带有很浓重的神秘主义色彩，但它们的目标并不相同。炼金术追求黄金，炼丹术追求长生不老之丹。长生不老对中国帝王有很强烈的诱惑力，因此自战国以来，炼丹术士得以在历代皇帝的支持下繁荣他们的炼丹事业。炼丹术相信，只有自身不腐不败的药物才能使人身体不腐不败。草药当然做不到这一点，唯有金石能充当这一角色。炼丹家发现，有一种名叫丹砂的药物（即红色硫化汞）烧之成水银，积变又成丹砂，变化极为奇妙，因而被列为不死药之上品，黄金和白银反而退居其后。
为了配制长生不死药，炼丹家必然要从事化学实验工作。在炼丹过程中，炼丹家认识到硫磺和硝石的若干化学特性，从而掌握了火药的基本配料。唐代著名医药学家孙思邈也是一个非常著名的炼丹大师。在他的《丹经》一书中，第一次记载了配制火药的基本方法。他说，将硫磺和硝石混合，加入点着火的皂角子即可发生焰火。这个方子由于没有将炭与硝石和硫磺混合，所以反应不够剧烈，但已经是一副黑色火药的配方。唐代末期，三者相混的真正黑色火药方子肯定已经出现。到了北宋年间，火药用于战争中的火器则比较普遍。
▲元代的金属手统（约1300 年）。
火药对于战争的用途十分明显。一开始的火药武器是名符其实的“火器”，主要目的是在敌人阵地制造大火。火箭、火炮也就是简单的将带有火药的火球抛到敌方。大约在公元1000年左右，宋代唐福发明了火蒺藜。里面除火药外还有砒霜、沥青、铁蒺藜等，杀伤力更大，是原始的炸弹。南宋初年的陈规于公元1132年发明火枪。南宋末年出现突火枪。突火枪是一根很粗的毛竹筒，内里的火药中夹着“子窠”，火药燃烧后将“子窠”发射出去。突火枪的出现是火药武器史上的一个突破，是近代枪炮的前身。大约在公元13世纪，用金属管代替竹筒的铳枪出现，其威力超过了从前所有的武器。
▲火蒺藜（图片来自百度百科）。
中国的硝石、硫磺和火药配制技术大约于公元8世纪首先传到了阿拉伯和波斯。阿拉伯人称硝为“中国雪”，而波斯人则称其为“中国盐”。再后来，也许是在双方的交战中，阿拉伯人掌握了火药武器的使用和制造。14世纪初，阿拉伯人又将火药技术传给了欧洲，使欧洲历史发生了重大的改变。
【本文原载于《科学的历程》；版本信息：第一版：湖南科学技术出版社，1995年12月；第二版：北京大学出版社，2002年10月；第三版：湖南科学技术出版社，2013年8月。转载请联系作者获取授权，并注明出处。】