硝烟秘方的历史重写:源于“75%的硝”的火药创新之路

硝烟秘方的历史重写:源于“75%的硝”的火药创新之路
春节临近,总让人想起王安石那首名垂青史的《元日》:

爆竹声中一岁除,春风送暖入屠苏。千门万户瞳瞳日,总把新桃换旧符。其实,爆竹声中还隐藏着我国古代劳动人民智慧结晶的化学“秘方”。

此时此刻,我们仿佛可以听到远处的鞭炮声此起彼伏,看到那灿烂的烟花在夜空中绽放。那么,爆竹是怎么来的呢?其实,它起源于一种古老的驱邪仪式。

春节放鞭炮(图库版权图片,转载使用可能引发版权纠纷)

01 爆竹演变小史

我国古代一年到头都是工作日,没有西方的礼拜之说。所以唐宋时有很多民间节日,这是劳动人民用来休息放松的主要时间。西方文化以神为本,一到周日,拒绝劳作,强调神人共休;东方文化以人为本,节假日的目的是为了休人不休神。鞭炮的发明,大概就是人们用来闹神的一种工具了。人们除了辞旧迎新在春节燃放爆竹外,每逢重大节日及喜事庆典,诸如元宵节、端午节、中秋节及婚嫁、建房、开业等,亦要燃放爆竹以示庆祝和吉祥之意。

南北朝时期的《荆楚岁时记》载:正月一日,鸡鸣而起,先于庭前爆竹,以避山臊恶鬼。据汉代《神异经》说,古时候,人们途经深山露宿,晚上要点篝火,一为煮食取暖,二为防止野兽侵袭。然山中有一种动物既不怕人又不怕火,经常趁人不备偷食东西。人们为了对付这种动物,就想起在火中燃爆竹,用竹子的爆裂声使其远遁的办法。这里所说的动物名叫“山臊”。古人说其可令人寒热,是使人得寒热病的鬼魅,吓跑山臊,即驱逐瘟邪,才可得吉利平安。

到了唐初,瘟疫四起,湖南醴陵县人李畋,把硝石装在竹筒里,点燃后使其发出更大的声响和更浓烈的烟雾,结果驱散了山岚瘴气,制止了疫病流行。这就是装硝爆竹的最早雏形。此后火药出现,人们将硝石、硫黄和木炭等填充在竹筒内燃烧,产生了“爆仗”。到了宋代,民间开始普遍用纸筒和麻茎裹火药编成串做成“编炮”(即鞭炮)。

02 火药:制作爆竹的“灵魂”

自从李约瑟提出中国的四大发明之后,“火药”作为四大发明之一而名扬海内外。爆竹的主要成分是黑火药,含有硫磺、木炭粉、硝酸钾。有的还含有氯酸钾。外部用强力纸包裹。火药的燃放效果是它最大的特点:它可以自带氧化剂和燃料反应剧烈而产生瞬间的压力。如果包装材料不结实就会拉长反应时间并降低爆破声音。

一般火灾的发生需要传热到固体燃料表面释放气相燃料然后点火反馈回燃料表面直到稳定的燃烧反应建立为止。而火药的燃烧过程取消了这一速度制约因此能产生瞬时的压力用来推动弹药或爆炸。要让爆竹达到预期的效果首先要保证燃料和氧化剂的比例合适包装严实干燥且不能有任何多余的材料否则过量的部分就会吸收热量而没有贡献能量释放就会减低。

03 火药配方中的证据挖掘

为了论证火药的成分比例演变过程李约瑟博士与他的合作者说服了英国皇家军备研制局专门配制了一些火药含硝量在20%~90%之间然后他们去研制局所在地肯特郡的海思戴德堡把这些火药逐个点燃来观察爆炸效果验证古书上的演化趋势。他们设法把历史文献记载中的火药成分整理出来用图表进行比较观察发现早期阿拉伯及欧洲记载中这种平衡点一律集中在硝的成分为75%的中心附近说明阿拉伯人和欧洲人一开始就知道该怎样配制最佳的火药了。这表明火药是由中国传入西方的在火药知识传入欧洲的同时基本配方也同时传入了欧洲。

现在春节临近全国各地的烟花爆竹管控政策陆续出台大家一定要严格遵守当地的管控政策度过一个安全喜乐的春节。最后祝大家龙年大吉、万事如意!

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作者:科普中国(作者团队),本文未经作者授权不得转载;主要内容是讲述了鞭炮的制作起源及使用历史和硝酸钾的使用效果与原理和需要注意的事项等;结论是:中国国家博物馆藏元代青铜火铳是烟花
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