从弓箭到炸药：全球杀伤力跃迁

吴军

科技发展的一个重要动力就是战争。武器往往代表了一个时代的最高科技水平。所以科技的发展和武器的进步往往是同步的。

武器的本质是可以有效地向对方施加能量来摧毁对方。在古代，人类的祖先智人在比赛中击败了尼安德特人。考古学家认为，前者学会了射箭，后者没有。武器的不同是后者消亡的原因之一。冷兵器时代，弓箭是人类掌握的最有效的远程攻击工具，需要火器比弓箭更快地将能量传递到遥远的地方。

在唐朝，中国人发明了火药。根据李约瑟的说法，火药在五代时首次用于战争。1232年，南宋寿春县有人发明了竹筒火枪。南宋《守城记》中记载了铜铁制成的枪。今天发现的最早的金属大炮是元朝制造的，大约在1323年。此后，阿拉伯人从中国人那里获得了制造火药的技术，并应用于军事。他们把火药放在铁管里发射箭。

在中世纪，无论是欧洲还是中国，制造火药武器的最大问题是无法生产出能够承受火药爆炸力的枪管和枪管。直到14世纪，中国才第一次出现大量装备火炮、火枪和火箭(弓箭)的军队。当时中国明朝的军队已经懂得用步兵、炮(枪)兵和骑兵作战，在一些战争中使用三线战术(火枪)，即第一排开火，第二排准备，第三排装填弹药。但是明朝制造枪械的技术并不高，以至于明朝后期对外战争时，明军使用的小体积、大口径、射程远的大炮都要从葡萄牙进口。当时人们根据火炮产地的谐音，称之为佛朗机。

在枪械发展史上，第一个里程碑式的发明是火绳枪，它的发明经历了一个漫长的过程。从15世纪到16世纪，欧洲和中亚(当时的奥斯曼土耳其帝国)的许多人独立发明了这种武器，然后经过一系列的改进，成为可以在战场上广泛使用的武器。火枪的外形和今天的步枪很像，但又是两码事。两者最大的区别就是点火方式。因为早期的枪管很难解决炸膛的问题，所以枪管是铸铁的，枪管前后都是堵死的，所以火药和弹丸要从前面装，而不是像今天的步枪那样从后面装弹药。为了便于点火，不应使用火石。射手要准备一根长的，慢慢燃烧的火柴绳，用它来点火。从这个过程不难看出，早期火绳枪的射速很慢。

到了16世纪，火绳枪已经在欧洲各国广泛使用。1521年，当西班牙征服者埃尔南·科尔特斯征服阿兹特克时，他的军队已经使用了火柴枪。1522年，明军在曹喜湾战役中缴获了葡萄牙人的火柴枪。1543年，火绳枪随着“南满贸易”传入日本。当时，种子岛石爻，种子岛的附庸，日本，只有16岁。他对这种新武器非常感兴趣，以至于他要求岛上的工匠复制它。此后短短30年间，日本各地军阀普遍配备火柴枪，用于当时被称为“战国”的混战中。在随后的日本侵朝战争中，火绳枪也被广泛使用。

火枪出现后的前200年，射击的精度和射程都非常有限。击中50米外的敌人是小概率事件。所以战争中的杀伤效果不如弓箭。但是以火绳枪为代表的火器相对于弓箭有三大优势。首先，它们在发射时造成的心理威慑作用远远超过弓箭。第二个好处是训练士兵使用火枪比弓箭容易得多。第三个好处是火枪进步很快，而弓箭基本是2000年左右定型的，没有改进的空间。后期滑膛枪射速可达每秒400 ~ 550米，子弹产生的动能可达3000 ~ 4000焦耳，可穿透3 ~ 4毫米钢板。武士的盔甲挡不住它的子弹，是弓箭够不着的。

这种枪在发明后的三个世纪里经历了四次重大改进，才成为今天步枪的原型。

第一次改进是从火绳枪到燧发枪。火石枪的原理是用旋转打火机(打火石打火机)带动火石撞击铁砧产生火花点燃火药，这样枪手就不需要携带火柴了。燧发枪出现在16世纪，但在17世纪后开始流行，因为燧发枪的成本很高。

第二项改进是18世纪末可燃药筒的发明。早期的火枪装弹药是一件很费时间的事情。可燃药筒把铅和火药做在了一起，这样射击时炮手只需要直接携带和安装“子弹”就可以了。

第三项改进是将膛线技术应用于枪(炮)筒内部。由于早期枪支的枪管没有膛线，子弹或炮弹的飞行路线飘忽不定，精度极差。18世纪，英国数学家鲁本斯用力学证明，如果子弹旋转飞行，可以增强其稳定性。在这一理论的指导下，早在15世纪就发明的膛线技术被广泛应用于欧洲国家的枪械制造中，使子弹在出膛时可以旋转。

第四项改进是将枪口枪改为后膛枪。后膛枪的发明者是德国枪械工程师德·勒赛。在普鲁士枪厂工作时，他从瑞士工匠那里学会了用撞针引爆火药的技术。后来，他回到家乡，开始设计后膛枪。1836年，德莱塞设计了一种从背后装填弹药的针枪。当时正在扩军备战的普鲁士军队马上意识到了这种新型步枪的优越性，于是政府买下了他的专利，支持他秘密研制这种武器。1841年，德莱塞制造了这种带有针毛的步枪，随即被普鲁士军队采用，而这种枪也因为发明的年代而被赋予了编号M1841。普鲁士的军队用步枪迅速打赢了普丹战争、普奥战争和普法战争。

枪的每一次改进都提高了它的便利性、射击精度和杀伤力，尤其是最后一次从前膛炮改进到后膛炮。后者比前者杀伤力大得多。世界上第一次使用马裤的长期大规模战争是1861年至1865年的美国内战(即南北战争)。双方投入300万兵力，多达60万人战死——这个数字超过了美国人在其他所有战争中阵亡的总数，由此可见其威力。但与后来的机枪相比，单发步枪的杀伤力还是小了很多。

说到机枪，你可能会想到马克沁机枪，这是世界上第一种普遍装备部队的全自动机枪。这种机枪的发明者马克沁出生在英国，但住在美国。1982年，当马克沁返回英国时，他看到士兵们的肩膀在射击时被步枪的后坐力擦伤。他想知道能否利用枪支的后坐力来装子弹。第二年，他制造了一种新的自动步枪，可以自动完成一系列动作，如开锁、卸弹、上膛和重新锁紧等。，利用子弹壳火药爆炸放出的气体，从而实现子弹的连续射击。这种自动步枪不仅射速快，而且后坐力低，射击精度高。1884年，马克沁在自动步枪的基础上，用6米长的帆布包做子弹链，制成了世界上第一挺能自动连发的马克沁机枪，并获得了该机枪的专利。

马克西姆机枪的理论射速是每分钟600发，比当时每分钟不到10发的步枪猛烈多了。但在发明的最初几年，各国军队对它并不感兴趣，因为它结构复杂，容易损坏，枪身笨重，不易携带，高速射击使枪管发热，需要用水冷却，不方便。当然，更重要的原因是，当时各国军队的一个原则就是节约子弹。武器专家认为射杀一个敌人只需要一颗子弹，用机枪乱射就是浪费子弹。所以，直到1887年，英国人才试图购买三挺马克沁机枪。在这个过程中，马克沁一方面改进机枪，另一方面继续在各国推广这种新的杀人武器。

20世纪初，德国皇帝威廉二世观看了马克沁机枪的表演，并对其大加赞赏。后来德军装备了大量的德军机枪MG08。第一次世界大战中，马克沁机枪(及其各种版本的复制品)大显身手。在索姆河战役中，当数十万英法军队冲向德军阵地时，遭到德军数百挺机枪的扫射。仅1916年7月1日一天，就有近6万人伤亡，震惊了全世界。一方面，当时人们认为机枪的出现是人类前所未有的灾难，因为在此之前，人类不可能如此高效地屠杀同胞。另一方面，欧美国家的军队不得不大量装备这些杀人武器。一战结束前，美国赴欧洲远征军的每个团都配备了300多挺机枪，而一战前，一个团只有4挺。

当然，哪里有矛，哪里就有盾。两个月后，1916年9月15日，英国在索姆河战场投下了一种新武器。那是一个由履带驱动的钢铁怪物，上面的机枪喷射着火焰。那是一辆坦克。这个怪物给德军步兵造成了心理上的震撼，让他们放弃阵地，不战而退。当天，英军推进了4 ~ 5km，但由于当时坦克数量较少，英军在索姆河战役中进展并不顺利。

到第一次世界大战结束时，德国人看到了坦克的威力，研制出了自己的坦克。在第二次世界大战中，德军充分发挥了坦克的作用。

比枪更有杀伤力的是大炮。火炮和火枪的发展基本上是同步的，即使在刚开始的时候，原理也是一样的，只是大小和作用不同。炮弹是一个巨大的实心铁球，用来猛烈攻击。

从弓箭、火枪到大炮，进步的方向很明确，就是用越来越大的动能打击对方。然而，这三种武器都有一个缺陷。它们的动能来自发射器本身。所以无论发射时动能有多大，经过长时间的飞行，大部分已经消耗在空气体中了。到了19世纪初，英国将军亨利·施拉佩尔研制出了带爆炸弹头的开花炮，在欧洲战场上大显神威。战斗部的爆炸威力极大，远大于原来高速飞行的固体战斗部的冲击力。开花炮本质上是利用炸弹瞬间产生的巨大化学能。开花枪出现后，安全、威力大的炸药成为了枪发展的关键。

炸药和火药是两回事。前者的爆发力要大得多。1847年，意大利人索布雷罗合成了硝化甘油，这是一种爆炸力极强的液体。直接使用极不安全，不便于运输和携带。1850年，瑞典工程师诺贝尔从索布雷罗那里学到了合成硝化甘油的技术，回到瑞典设厂开始生产。1864年，诺贝尔、他的父亲和弟弟在做硝化甘油实验时，发生了爆炸。包括他弟弟在内的5人死亡，他父亲受重伤。政府禁止重建工厂。然而，诺贝尔并没有气馁。他把实验室建在一个无人居住的湖上。有一次，诺贝尔偶然发现硝化甘油可以被干燥的硅藻土吸附，发明了可以安全运输的硅藻土炸药——直接将硅藻土与硝化甘油、硝石混合，俗称黄色炸药。1867年，诺贝尔为这种混合配方申请了专利，并将这种炸药卖给了瑞典和俄罗斯的许多矿山。

作为一个和平主义者，诺贝尔制造炸药的初衷不是为了制造杀人武器，而是为了采矿。当他看到炸药被用来制造武器时，他非常难过，但他无法阻止他们。后来，诺贝尔从安全炸药中获得了巨大的财富。去世前，他捐出自己的财产，设立了著名的诺贝尔奖。根据他的遗嘱，奖金一年颁发五次，包括和平奖。

TNT(三硝基甲苯)几乎与硝化甘油同时发明。1863年，德国发明家朱利叶斯·威尔布兰德(Julius Wilbrand)将其发明为黄色染料，其早期用途并不是作为炸药。到19世纪末，德国人发现这是一种非常好的炸药，1902年开始用它制造炮弹。此后，它成为最常用的炸药之一。

幸运的是，今天，硝化甘油炸药和TNT大多用于和平建设。这些炸药可以在很短的时间内释放出巨大的能量，使采矿、修路和拆除旧建筑变得非常容易。由于爆破技术的广泛应用，以及日益提高的准确性和安全性，大型工程的死亡率与一个世纪前相比大幅下降。诺贝尔和其他人应该高兴地得知，今天炸药正被更多地用于造福人类。

(摘自中信出版集团《全球科技通史》)