火藥2

火箭大約在公元 1150 年左右出現，最早是用在煙火上，但是很快地就被用來做為發射箭矢之用。除了多管火箭（像今天的蜂炮）外，更有多段火箭的出現。
中國古代早期的火砲、多管火箭、及名為「梨花槍」的長矛噴火筒
金宋交戰時已經普遍使用火砲，不過當時所謂的火砲應該指的是炸彈。金史列傳第三中記載金朝水師被南宋水師擊敗的經過：「有頃，敵果至，見我軍無備，即以火砲擲之。鄭家顧見左右舟中皆火發，度不得脫，赴水死，時年四十一。」火砲能夠丟擲，顯然是炸彈或燃燒彈之類，不是後來用火藥推進的大砲。
到了公元 1221 年金人在對抗南宋時使用鐵殼的「震天雷」。鐵殼炸彈的使用顯示著火藥配方的進步，殺傷力大增，已經不是僅僅用來做為嚇人的工具。
公元 1231 年金人在山西用它來對付入侵的蒙古人。金史列傳第四十九完顏訛可列傳：「板訛可提敗卒三千奪船走，北兵追及，鼓噪北岸上，矢石如雨。數里之外有戰船橫截之，敗軍不得過，船中有火砲名『震天雷』者連發之，砲火明，見北船軍無幾人，力斫橫船開，得至潼關，遂入閿鄉。」。
到了公元 1232 年蒙古人圍攻金國行都南京（開封）時，也使用震天雷來守城。金史列傳第五十一赤盞合喜列傳：「其守城之具有火砲名『震天雷』者，鐵殼盛藥，以火點之，砲起火發，其聲如雷，聞百里外，所爇圍半畝之上，火點著甲鐵皆透。大兵又為牛皮洞，直至城下，掘城為龕，間可容人，則城上不可奈何矣。人有獻策者，以鐵繩懸『震天雷』者，順城而下，至掘處火發，人與牛皮皆碎迸無存。又飛火槍，注藥以火發之，輒前燒十餘步，人亦不敢近．大兵惟畏此二物云。」金國守軍將震天雷用鐵鍊垂入挖牆打洞的蒙古軍戰壕中，引爆後蒙古士兵屍骨蕩然無存；這種爆炸威力與應用，當時無論西方或是阿拉伯都是瞠乎其後。
很明顯的，火藥是中國的發明。
火藥到達西方的路徑
在一般歷史學家的說法中，認為火藥是經由蒙古西征傳到歐洲的。其實這個說法有很多疑點。
首先來看一下所謂的蒙古西征是什麼。在蒙古史上的西征有三次，第一次蒙古西征發生在公元 1219 年，成吉思汗親征攻滅中亞的花剌子模，並分軍攻打俄羅斯欽察部及印度河流域北部，直到公元 1225 年返回蒙古本部。第二次西征發生在窩闊台汗時期，在攻滅金國後，派拔都於公元 1235 年西征，下莫斯科，敗東歐聯軍，前鋒直逼維也納近郊，後因窩闊台病逝，於公元 1242 年班師。第三次西征為蒙哥時期，公元 1252 年派旭烈兀進攻近東一帶，10 年內滅木剌及黑衣大食，下巴格達，入敘利亞。
第一次蒙古西征基本上只到達中亞一帶，並沒有跟歐洲有直接的接觸。而且成吉思汗當時不過是蒙古草原上游牧民族的霸主，文化仍相當落後，對於火藥的認識應該極為有限。而中國當時有金、宋對峙，雙方對於像火藥這種軍事技術的管制相當嚴格。北宋時就已經禁止將硝石及硫磺輸出外國，並且將其收為公營。宋史食貨志下八有道：「熙寧八年，市易司請假奉宸庫象、犀、珠直總二十萬緡，於榷場貿易，明年終償之。詔許。九年，立與化外人私貿易罪賞法。河北四榷場，自治平四年，其貨物專掌於三司之催轄司，而度支賞給案判官置簿督計之。至是，以私販者夥，故有是命。未幾，又禁私市硫黃、焰硝及以盧甘石入他界者，河東亦如之。元豐元年，復申賣書北界告捕之法。」。
對於一個還是文化落後、近乎野蠻的游牧民族來說，他們如何獲得火藥、瞭解它的成分、並且大量應用在作戰上呢？更何況，蒙古草原上不產硫磺也不產硝石。所以不可能是發生在第一次西征時。
蒙古第二次西征的拔都西征，在範圍上要遠得多，在時間上也比較妥貼（公元 1235 年至 1242 年）。此時蒙古已經滅金，接收華北一帶，應該接觸過火藥。但是再仔細考究一下，蒙古並沒有長程補給的能力，拔都如何能夠在西征時維持大量的火藥儲備？而且蒙古在滅金時基本上以燒掠戰略為主，人民流離失所，更不可能維持火藥的生產與儲備。
另一方面，早期的火藥威力不足，無法用以攻城。金人、宋人對火藥的使用主要是在人員殺傷方面（例如：「轟天雷」、「震天雷」之屬），要說蒙古西征用火藥來攻城，這種可能性極微。更何況，蒙古人自公元 1235 年至 1251 年間跟南宋長期交戰達 10 多年之久，即使有火藥，應當會用在跟南宋的戰爭上，能有多少剩下來千里迢迢地拿去供應拔都？
更進一步來看，以蒙古人作戰時的燒殺傳統來說，他們鐵蹄下的又有多少倖存者能夠知道蒙古人使用火藥的秘密與配方？這個配方又如何能夠在 1241 年前流傳到西歐讓培根寫入他的書中？培根既然是從他人口中得知火藥的存在與成分，很顯然這個知識的傳播要更早得多，因此拔都西征而帶入火藥的說法也是不太可能。
而第三次西征則時間過晚，雖然直接進入近東，跟當時燦爛的回教文化大量接觸，而且當時滅金已經 10 多年，有可能已經掌握到火藥的製造與使用，但是這時間卻晚於西方最早記載火藥的記錄。所以這也不能做為火藥西傳的時間。
公元 1293 年日本記載蒙古入侵（公元 1274 年及 1281 年）的手卷插畫，在左方蒙古士兵前爆炸的正是鐵殼的「震天雷」。日本當時沒有火藥，「震天雷」的來源大概是從蒙古軍手上俘獲的戰利品。
那麼，到底是怎麼傳播的？比較有可能的是東來從事貿易的所謂「胡商」，也就是阿拉伯人。他們到了中國，特別是南宋，自然對於火藥會有所接觸。他們可能認為這是非常好的商機，因此就將其引進中東一帶，再輾轉傳入歐洲。這要比由沒有什麼文化的蒙古游牧民族做為傳播媒介要可能得多了，前述阿拉伯文獻對「中國雪」的記載也是很好的佐證。
火藥原理

火藥一般又稱為「黑色火藥」（black powder），其實比較接近灰黑色。在火藥的成分中，硝（硝酸鉀）的功用是提供氧氣，木炭中的碳（C）提供燃燒的原料，硫磺（S）的功用則在於降低燃點到攝氏 250 度，而在燃燒時提高燃燒溫度到攝氏 330 度。
火藥爆炸時的物理及化學反應十分複雜， 從來就無法找到一個單一的公式可以完全描述反應的過程。不過一般都以下列簡化過後的公式來說明。
反應變成
由於在爆炸中只有大約 44% 的成分變成氣體，其餘的都還是保持固體狀態的殘渣，因此火藥的能量轉換效率其實相當低，一般使用火藥的槍砲的出口初速都不會超過每秒六百公尺。
另外，火藥的燃燒率跟壓力或溫度都沒有什麼關係。由於火藥燃燒時有非常複雜的反應，有些反應會產生熱量，另一些反應會吸收熱量，因此燃燒率通常只跟火藥顆粒大小有關。顆粒越大時，總體表面積越小，能夠進行燃燒反應的區域也越小，燃燒速率自然較低。
在 19 世紀中葉之前，火藥被普遍用來當作槍砲的推進劑。但它有三大缺點：
發射時會產生大量白煙，暴露了槍砲所在位置，更遮蔽了自身的視線。
引然後會留下大量殘渣，留在槍膛或砲膛中。如果是前膛槍砲的話，在幾發過後對於後續的裝彈會造成困難。
殘渣中的成分具硫化鉀和碳酸鉀，容易造成膛壁腐蝕（corossion）。
來源：奇摩知識

火藥1

是中國的發明
不過，培根並沒有說火藥是他自己的發明，在他公元 1266 年的手卷中更說火藥是「廣為人知」（known in diverse places），可見他很可能是個記載者。而到底誰是火藥的發明者呢？我想我們可以從火藥的成分來推斷。
火藥的主要成分是硝、木炭、硫磺。後兩者不足為奇，在西方早就有使用的記錄，也是戰爭中引火物的重要成分。但是真正讓火藥具有爆炸的性質並跟從前那些引火物有所區別的地方在於硝的存在，所以對於硝的知識和使用可以作為很好的指標。
硝（saltpeter）是硝酸鉀（potassium nitrate）的俗稱，天然硝是白色結晶，通常產在炎熱氣候下水畔的鹽滷地，或是在人畜排泄物的堆肥中。西方在 13 世紀前並不知道有硝的存在，完全找不到有關硝的記錄，他們對硝的認識很可能是從阿拉伯人來的。而阿拉伯人知道硝的存在也比西方早不了多少，阿拉伯文獻中第一次提到硝是在 Abu Mohammed al-Malaqi Ibn al-Baitar 於公元 1240 年寫的手卷 The Book of the Assembly of Medical Simples中，稱之為「中國雪」、「中國鹽」。
而中國對硝（古文又作「消」）的認識與使用早在西元前二世紀時就有記載，史記扁鵲倉公列傳中說：「菑 川王美人懷子而不乳，來召臣意。臣意往，飲以莨藥一撮，以酒飲之，旋乳。臣意復診其脈，而脈躁。躁者有餘病，即飲以消石一齊，出血，血如豆比五六枚。」可見中國很早之前就把它拿來當藥使用，而最早的使用可能可以回溯到西元前四世紀。集韻說「芒硝」是藥石的一種，本草綱目載：「生消石，諸鹵地皆產之。」
另外，在傳統煉丹士的配方中，硝石也一直也是很重要的成分之一。所謂「消」，原來就有「消融」的意思，用在煉丹術中，取的就是它可以用來將某些礦石溶解的特性。當時硝的用量一定不小，後漢書禮儀志中說：「日夏至，禁舉大火，止炭鼓鑄，消石冶皆絕止。」可見當時不只是採集天然硝來用，更有提煉硝石的工業。
公元 300 年時葛洪著的抱朴子內篇卷十六黃白卷中的「小兒作黃金法」中已經有用硫磺、硝石及其他原料混合而成的煉金秘方。唐代名醫孫思邈（公元 650 年）也曾使用硫磺和硝石製成具可燃性的藥方。公元 808 年，趙乃安的書中記載了一份由兩份硝石、兩份硫磺、以及半份乾藥草混合而成的藥方。到了公元 850 年，一本道教煉丹書中記載，有人將硫磺、硫化砒、硝石及蜂蜜混合起來燃燒，不但燒傷了手和臉，連房子都燒掉了。公元 1040 年出版的武經備要上列了三份非常接近火藥的配方。
敦煌石刻，右上角的天魔（小鬼？）手持噴火筒。
火藥在中國軍事上最早是用在噴火筒上，將火藥及其他易燃物或毒素混合裝在竹筒中，再裝在矛桿前端，點燃後噴向敵人。最早的記錄不是在書上，而是在敦煌石窟出土的一幅絹畫上。在這幅佛教故事畫上，佛陀在菩提樹下靜坐，周遭的魑魅魍魎正使用各種方法來擾亂祂的心志，在圖畫的右上角有一天魔正使用一根噴火筒，噴出熊熊烈焰。這幅絹畫年代不會晚於公元 950 年，所以我們可以推知早在 10 世紀初中國已經知道使用噴火筒。另一敦煌的石刻中，也有噴火筒的身影。
現代仿製 17 世紀時的中國炸彈與多管火箭
到了 11 世紀中期， 中國已經有爆炸性的炸彈出現。出版於公元 1044 年的武經備要中描述如何製造「轟天雷」，雖然主要是用來在敵軍人馬間製造混亂，殺傷力不是很強，但的的確確是會造成如雷鳴般巨大聲響的炸彈了。
來源：奇摩知識

火藥

現在我研究火藥，我會記錄下研究過程。