推動社會進步的一種力量——火藥的發明

蒼蠅吃蚊子/文

火藥是中國古代四大發明之一。然而人們又常說,大名鼎鼎的瑞典化學家諾貝爾是發明火藥的“炸藥大王”,這究竟是怎麼回事呢?

推動社會進步的一種力量——火藥的發明

“黑火藥”是煉丹家的傑作

火藥的故鄉在中國。我國的煉丹術士早在1000多年前就發明了黑色火藥。古代的封建帝王為了能長生不老,經常命令一些人專門為自己煉製長生藥,這就是“煉丹”。在煉丹過程中,為了減小其中一些藥材成分的毒性,往往在使用之前有必要對它們加以燒灼,例如有一種就是硫磺加硝石(硝酸鉀)和木炭燒製。煉丹術士們在實踐中發現,採用這樣的配方操作,經常會產生強烈的火焰與爆炸,他們把這個發現作為教訓記錄了下來。由於硝石、硫磺都是中醫處方里的藥物,所以就把它們稱做“著火的藥”。後來就把它們的混合物叫做“火藥”。鑑於其中混有黑色的木炭粉末,世人為了和後來發明的各種火藥相區別,便又叫它“黑色火藥”。

推動社會進步的一種力量——火藥的發明

到了唐末宋初的時候,黑色火藥從煉丹術土的手裡轉到了軍人武士的手裡,從此火藥開始用於軍事,各種火藥武器相繼出現在戰場上。北宋曾公亮等編撰的軍事著作《武經總要》(公元1044年)裡,不僅描述了多種火藥武器,還記下了當時的3種火藥配方。宋代,開封設立了世界上第一個兵工廠,僱傭4萬多工人,其中有專門加工黑色火藥的作坊。根據使用要求,用硫磺、焰硝、松脂及其他種種物質,按一定比例和操作程序,可以製造出不同用途的火藥,分別起燃燒、爆炸、放毒和製造煙幕的作用。可見當時火藥的配方已經相當複雜了,這也是最早的配方。

元朝的時候,元軍進攻日本使用了火藥,令日本武士大為震驚,這是中國火藥在海外造成影響的開始。隨著中國和波斯的商業往來不斷增加,當年的黑色火藥和火藥武器的技術與13世紀傳人阿拉伯國家。

隨後又傳到了歐洲,因而有可能使歐洲首先研製成步槍和火炮,加速了歐洲社會的進步,結束了中世紀世界各國的封建制度。13世紀中葉,英國牛津大學教授羅傑·培根,第一次在自己的著作裡提到這種黑色火藥的調配方法,即7份硝酸鉀,5份木炭,5份硫磺。培根還指出,過去記錄火藥配方是一種秘密,當作秘訣。不過培根的時代要比記載火藥武器的中國古書《武經總要》的出書年代晚了2個世紀。

“硝化纖維素”在廚房誕生

1845年,第一個在歐洲發明新型火藥的人是瑞士化學家謝恩拜因。他長期從事臭氧的研究,為了方便,經常把一些實驗帶回自己家裡去做。謝恩拜因的妻子非常反對他這樣做,因為她忍受不了臭氧的難聞氣味,特別是不贊成把試驗放到廚房裡去進行,當然是害怕試驗會汙染食品。為了避免矛盾和爭執,夫妻倆最後達成了一個互相妥協的“協議”,就是同意謝恩拜因在家裡搞試驗,但絕對禁止將藥劑帶進廚房。

推動社會進步的一種力量——火藥的發明

有一個星期天,妻子上市場採購食品需要半天的時間,這對謝恩拜因來說,是一個非常難得的時機。因為廚房裡有水管,有案臺,確是一個很理想的試驗場所,這半天當然應該充分地加以利用。他深知自己的行為是違揹他倆的“君子協定”的,萬一被妻子發現,那將是一場不可避免的衝突。因此,謝恩拜因懷著十分不安的心情在廚房搞起實驗來,平日心靈手巧,今天突然變得緊張和笨拙,顧此失彼,實驗進行得有些手忙腳亂。突然他撞翻了一個盛滿濃硫酸與濃硝酸的混合液瓶子,酸液流滿案臺。為了消除痕跡,以免妻子回來發現惹出麻煩,他在慌亂中抓起妻子用的圍裙當抹布擦起來,案臺很快擦乾淨了,而圍裙卻被混合液溼透了。為了不讓妻子看出破綻,謝恩拜因連忙將溼乎乎的圍裙搭在爐子上烘烤。

正在烘烤圍裙的時候,一件意外的事情突然發生了,只聽“撲味”一聲,火光一閃,圍裙已不翼而飛,不知去向。謝恩拜因是一位富有研究經驗的化學家,他馬上意識到,這是一種不尋常的發現。他忘記了害怕,立即反覆試驗這一種現象。謝恩拜因通過試驗找到了答案:原來是天然纖維素可以和硝酸起化學反應,結果生成一種易燃易爆的化合物,學名叫它“硝化纖維素”,也就是俗稱“火藥棉”的那種炸藥。謝恩拜因及時向外界宣佈了自己的這項發現和發明。很快地,世界各國競相生產這種炸藥。可是沒過多久,人們便發現硝化纖維素太容易爆炸了,用它製成的炮彈,往往還沒有來得及發射,就已經在炮膛裡炸開了。

“硝化甘油”付出血的代價

1846年,也就是“硝化纖維素”發明的第二年,意大利一位叫阿斯康尼·索勃萊洛的化學教授又有了一項新發現。在一次化學實驗中,索勃萊洛無意中把製造肥皂的副產品甘油和濃硝酸倒在了一起,結果生成一種油狀物質,這就是“硝化甘油”。

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起初,索勃萊洛並不瞭解這種硝化甘油的性質,更不知道它究竟有什麼用途,出於新奇他決定對它做一番研究。一天,他把一些很稀的硝化甘油倒進一個玻璃杯,想通過加熱進行濃縮再看看有什麼新變化。索勃萊洛完全沒有想到,硝化甘油放在加熱器上沒一會兒,猛然“轟”的一聲爆炸了。炸碎的玻璃和爆炸產生的氣浪向索勃萊洛兇猛地襲來,他受了重傷,倒在血泊中,雖然經過搶救保住了他的性命,但索勃萊洛從此再也不敢去研究硝化甘油了,只好將自己的發現擱置起來。硝化甘油發明後,歐洲不少化學家開頭仍醉心於它的研究,但接二連三的爆炸死人事故,使人望而生畏,一個個都知難而退了。

“炸藥大王”諾貝爾

誰制伏了硝化甘油的烈脾性?制伏硝化甘油的第一人是瑞典化學家艾弗雷德·諾貝爾。諾貝爾1833年出生在一個軍火工廠主的家庭。他的父親伊曼紐爾·諾貝爾對火藥武器很有研究,曾經發明瞭地雷和水雷。1853年,俄國和英、法、土耳其之間爆發了克里米亞戰爭,老諾貝爾承接了為俄國軍隊生產戰艇、潛艇和水雷的任務。不過,那時用的火藥仍然是黑色火藥。

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1852年,19歲的諾貝爾在美留學結業,回到了彼得堡父親的工廠,幫助父親研究和解決生產中的技術問題。1855年的一天,父親的老朋友西寧來到工廠,見到22歲朝氣蓬勃的諾貝爾,非常賞識他,兩人聊得十分投機。他們談到了科研與生產,自然談到硝化甘油。西寧預言硝化甘油必將是一種很有前途的炸藥。不過西寧也說:“現在有人在研造實用的硝化甘油。如能生產大批量的硝化甘油,製成可以控制的炸藥,必將是一項了不起的創造發明!”西寧的一席話給諾貝爾留下了深刻的印象,所受啟發很大。從此,諾貝爾便把自己的研究重心由機械工程轉移到炸藥上來。

1856年,23歲的諾貝爾在研究索勃萊洛硝化甘油資料的基礎上,開始研究對它爆炸的控制問題。反覆多次實驗,證明了硝化甘油在點燃和撞擊的時候會發生爆炸,很有希望取代黑色火藥。1862年5月期間,諾貝爾在盛裝硝化甘油的容器內,放上幾支有黑色火藥的玻璃管,再連上導火的東西,在水下試爆成功。這是炸藥史上首次受人控制的爆炸。諾貝爾勁頭很足,加緊研究硝化甘油的工業生產方法。不久便研究成功“溫熱法”,並用它開始批量生產硝化甘油,為硝化甘油從實驗室製取轉向大規模的工業生產奠定了基礎。1862年10月,諾貝爾獲得了製造硝化甘油炸藥的專利權。

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諾貝爾通過試驗,發明了用炸藥引爆的“雷管”,從而解決了火藥的引爆問題。從此,硝化甘油炸藥很快推廣使用到採礦和河道開掘上。人們為了把“硝化甘油”與黑色火藥區別開,就稱它為“黃色炸藥”。在硝化甘油的使用中,又漸漸發現它對運輸器材有腐蝕作用,而且在運輸途中,常因顛簸而引起爆炸。針對這個問題,諾貝爾和他的父親、弟弟又進行了深入的研究。

4年時間進行了400次試驗,發生了好幾次驚險的爆炸事故。在一次試驗中,因為加熱忘了看溫度計,硝化甘油過熱而爆炸了。整個實驗室都飛上了天!諾貝爾的弟弟和另外4個助手當場被炸死,老諾貝爾也因為驚嚇、傷心而中風癱瘓了。鄰居由於他們的試驗感到安全受到威脅,一直提出抗議。諾貝爾在極度悲痛中,迎著困難沒有退卻。

為了避開鄰居的糾纏,他購進一艘平底船,停泊在斯德哥爾摩的馬拉倫湖的水面上,放心地在船上做試驗,在船上生產炸藥。1867年9月3日,馬拉倫湖上的這條船爆發出一聲巨響,整個船身晃動,滾滾濃煙從船艙裡冒出來。人們驚呼:“諾貝爾完了,諾貝爾完了!”正當大家要衝進去的時候,忽然一個人從硝煙中衝出來,面孔烏黑,滿身是血,呼喊著:“就要成功了!就要成功了!”這時的諾貝爾又驚又喜,他思考的主要問題是如何找到一種能和硝化甘油搭配的東西,它應該使硝化甘油不像過去一樣容易爆炸,又不致影響它的爆炸力。為此,他又找來很多物質做試驗,結果都不盡如人意。

推動社會進步的一種力量——火藥的發明

一天,諾貝爾做完實驗,走上甲板散步休息。正巧有幾個工人在卸下新近購進的一批硝化甘油,他忽然發現有一個硝化甘油罐破裂了,裡面的硝化甘油淌出來了,並和罐外防震用的硅藻土混合凝成了固體。新奇的是,這次洩漏卻沒有發生爆炸,他覺得這其中必有文章。經過試驗,果然,硅藻土這種惰性材料,正是諾貝爾要尋找的物質。這種用硅藻土混合硝化甘油製成的新炸藥,諾貝爾命名為“達納炸藥”。

達納,是希臘語“力量”的譯音。這是世界上發明的第一種威力巨大而又安全價廉的炸藥,是炸藥史上的一次重大演進。時隔不久,諾貝爾接到現場報告,說“達納炸藥”在開掘工地上的爆炸力不夠;不適應工程需要。他在分析中認識到,硅藻土是一種惰性材料,它在爆炸中會吸收硝化甘油汽化所產生的部分熱量,因而影響爆炸力。硅藻土受潮後,硝化甘油還能從中析出,又影響有效成分的含量。諾貝爾又經過幾百次的試驗,決心尋找新的材料取代硅藻土,再研製一種既安全又提高爆炸力的新炸藥。

1875年,諾貝爾在實驗室工作時,不小心被劃傷了手指,他順手取了一小團珂珞酊棉敷在傷口上。那一夜,他因手痛未人眠,思前想後,他在助手幫助下對200多種材料進行了試驗,其中包括很多種硝化纖維素,都未獲得滿意的效果。他忽然想到敷手用的這種硝化不完全的珂珞酊棉,何不試一試,看看怎麼樣。於是天還未亮,諾貝爾冒著寒冷的晨風跑進實驗室,又進行了新的試驗。早上,當他的同事都來上班時,諾貝爾已製出了新炸藥的樣品,效果十分理想。就這樣,終於找到了硝化纖維和硝化甘油的最佳搭配比例。這種呈膠凍狀態的烈性炸藥,比“達納炸藥”的爆炸力大了將近50%。它高效價廉,安全可靠,是當時最理想的炸藥。同年,諾貝爾在英國申請了專利。

推動社會進步的一種力量——火藥的發明

1887年,諾貝爾研製成無煙炸藥。第一次世界大戰期間,“梯恩梯”用於戰場。第二次世界大戰期間,比“梯恩梯”威力更大的三次三硝基胺投入使用。諾貝爾成名之後,要求他寫自傳的人很多,他都一一謝絕了。晚年,在他哥哥盧德衛的一再催逼下,才不得已寫了幾句遺囑性的“自傳”:

艾弗雷德·諾貝爾—他那可憐的生命,當他呱呱墜地時,本可斷送於仁慈醫生之手。主要美德:保持指甲乾淨,從不累及他人。主要過失:終身不娶,脾氣壞,消化力不佳。僅有的願望:不要被人活埋。最大的罪惡:不敬財神。一生重要事蹟:無。

寥寥數語,表達了這位科學巨人的偉大心靈。

諾貝爾臨終前,他把自己的財產900多萬美元用以設立了“諾貝爾獎金”,以激勵後人從事科學技術文化方面的研究。


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