從弓箭到炸藥：全球殺傷力躍遷

吳軍

科技發(fā)展的一個(gè)重要動力是戰(zhàn)爭。武器常常代表了一個(gè)時(shí)代最高的科技水平，因此，科技的發(fā)展和武器的進(jìn)步常常是同步的。

武器的本質(zhì)是能夠有效地把能量施加到對方身上，以摧毀對方。在遠(yuǎn)古時(shí)代，人類的祖先現(xiàn)代智人在競爭中戰(zhàn)勝了尼安德特人，考古學(xué)家認(rèn)為，前者已經(jīng)學(xué)會了射箭，而后者沒有，武器上的差別是造成后者滅絕的原因之一。在冷兵器時(shí)代，弓箭是人類掌握的最有效的遠(yuǎn)程攻擊工具，而要想比弓箭更快速地將能量傳遞到遠(yuǎn)方，就需要使用火器了。

唐朝時(shí)，中國人發(fā)明了火藥。根據(jù)李約瑟的說法，火藥在五代時(shí)首次用于戰(zhàn)爭。1232年，南宋壽春縣有人發(fā)明了竹筒火槍。南宋陳規(guī)著的《守城錄》中記載了由銅鐵制成的火炮。今天發(fā)現(xiàn)的最早的金屬大炮是元朝時(shí)制造的，在1323年左右。此后，阿拉伯人從中國人那里獲得了火藥制作技術(shù)，也將它應(yīng)用到軍事上，他們將火藥置于鐵制的管內(nèi)，以發(fā)射箭支。

在中世紀(jì)，無論是歐洲還是中國，制作火藥兵器的最大問題在于生產(chǎn)不出能夠承受火藥爆炸力的炮管和槍管。直到14世紀(jì)以后，世界上大量裝備了火炮、火繩槍和火箭（弓箭）的軍隊(duì)首先在中國出現(xiàn)。當(dāng)時(shí)中國明朝的軍隊(duì)已經(jīng)會步兵、炮（槍）兵、騎兵配合作戰(zhàn)，并在一些戰(zhàn)爭中使用過（火槍的）三線戰(zhàn)法，即第一排士兵射擊，第二排準(zhǔn)備，第三排填裝彈藥。但是明朝制造槍炮的技藝并不高，以至明末對外戰(zhàn)爭時(shí)，明軍使用的體積小、口徑大、射程遠(yuǎn)的大炮都要從葡萄牙進(jìn)口。當(dāng)時(shí)，人們根據(jù)大炮產(chǎn)地的諧音稱之為佛郎機(jī)。

在火器的發(fā)展歷史上，第一個(gè)里程碑式的發(fā)明是火繩槍，它的發(fā)明經(jīng)歷了一個(gè)漫長的過程。從15世紀(jì)到16世紀(jì)，歐洲和中亞（當(dāng)時(shí)的奧斯曼土耳其帝國）不少人都獨(dú)立發(fā)明了這種武器，然后又經(jīng)過了一系列的改進(jìn)，才成為能夠在戰(zhàn)場上廣泛使用的武器?；鹄K槍的外形很像今天的步槍，但它們是兩種不同的東西，彼此最大的區(qū)別在于點(diǎn)火方法。由于早期槍管難以解決炸膛的問題，因此槍管都是一個(gè)由鑄鐵制造、前后不通、后部被堵死的鐵銃，這樣火藥和彈丸要從前面裝填，而不是像今天的步槍那樣從后面填充彈藥。為了方便點(diǎn)火，不能采用燧石，射擊者要準(zhǔn)備一根長長的、慢慢燃燒的火繩，用火繩點(diǎn)火。從這個(gè)過程不難看出，早期火繩槍的發(fā)射速度是非常慢的。

到了16世紀(jì)，火繩槍在歐洲諸國已經(jīng)普遍使用。1521年，西班牙征服者埃爾南·科爾特斯在征服阿茲特克時(shí)，其部隊(duì)已經(jīng)使用了火繩槍。1522年，明朝軍隊(duì)在和葡萄牙人進(jìn)行的西草灣之戰(zhàn)中，繳獲了對方的火繩槍。1543年，火繩槍隨著“南蠻貿(mào)易”傳入日本，當(dāng)時(shí)日本種子島的藩主種子島時(shí)堯只有16歲，他對這種新武器產(chǎn)生了巨大的興趣，于是讓?shí)u上的工匠進(jìn)行仿制。此后，在短短30年內(nèi)，日本各地軍閥都普遍裝備了火繩槍，用于當(dāng)時(shí)被稱為“戰(zhàn)國”的混戰(zhàn)中。日本在隨后的侵朝戰(zhàn)爭中，也大量使用了火繩槍。

火繩槍在出現(xiàn)后的前200年里，射擊的準(zhǔn)確率和射程都非常有限，打中50米遠(yuǎn)的敵人完全是一個(gè)小概率事件，因此，在戰(zhàn)爭中的殺傷效果還不如弓箭。不過，以火繩槍為代表的火器相比弓箭有3個(gè)巨大的優(yōu)勢。首先，它們在發(fā)射時(shí)所造成的心理震懾效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過弓箭。第二個(gè)優(yōu)勢是訓(xùn)練士兵使用火槍要比使用弓箭容易得多。第三個(gè)優(yōu)勢則是火槍進(jìn)步的速度非?？欤诖蠹s2000年前就基本定型了，再也沒有可以改進(jìn)的余地。火繩槍在后期射速已經(jīng)能達(dá)到每秒400～550米，子彈產(chǎn)生的動能達(dá)到3000～4000焦耳，能夠穿透3～4毫米的鋼板，武士的鎧甲已經(jīng)擋不住它的子彈了，這是弓箭做不到的。

火槍在被發(fā)明之后的3個(gè)世紀(jì)里進(jìn)行了4次重大的改進(jìn)，才成為今天步槍的原型。

第一次改進(jìn)是從火繩槍到燧發(fā)槍。燧發(fā)槍的原理是使用轉(zhuǎn)輪打火機(jī)（燧發(fā)機(jī)），帶動燧石擊打到砧子上產(chǎn)生火星，點(diǎn)燃火藥，這樣槍手就不需要攜帶火繩了。燧發(fā)槍在16世紀(jì)就出現(xiàn)了，但是在17世紀(jì)以后才普及，因?yàn)殪莅l(fā)機(jī)的成本較高。

第二次改進(jìn)是18世紀(jì)末可燃彈殼槍彈的發(fā)明。早期的火槍裝填彈藥是一件極費(fèi)時(shí)間的事情，可燃彈殼槍彈將鉛彈和火藥做在了一起，這樣槍手在射擊時(shí)只需要攜帶并直接安裝“子彈”即可。

第三次改進(jìn)是將膛線技術(shù)用在了槍（炮）管內(nèi)側(cè)。早期的槍炮由于槍炮管中沒有膛線，因此子彈或者炮彈飛行的路線飄忽不定，準(zhǔn)確性極差。到了18世紀(jì)，英國數(shù)學(xué)家魯賓斯從力學(xué)上證明，如果子彈旋轉(zhuǎn)飛行，則可以增強(qiáng)穩(wěn)定性。在這個(gè)理論的指導(dǎo)下，歐洲各國在槍械制造上普遍使用了早在15世紀(jì)就發(fā)明的膛線技術(shù)，讓子彈在出膛時(shí)能夠旋轉(zhuǎn)起來。

第四次改進(jìn)則是將前膛槍改進(jìn)為后膛槍。后膛槍的發(fā)明人是德國的槍械工程師德萊賽，他在一家普魯士槍械廠工作時(shí)，從一位瑞士工匠那里學(xué)到了用撞針引爆火藥的技術(shù)，后來他回到故鄉(xiāng)開始設(shè)計(jì)后膛槍。1836年，德萊賽設(shè)計(jì)出從后面裝彈藥的針發(fā)槍。當(dāng)時(shí)，正在擴(kuò)軍備戰(zhàn)的普魯士軍隊(duì)馬上意識到這種新步槍的優(yōu)越性，于是政府買下了他的專利，支持他秘密研制這種武器。1841年，德萊賽造出了這種針發(fā)的后膛槍，隨后立即被普魯士軍隊(duì)采用，而這種槍也因發(fā)明的年代而獲得了編號M1841。普魯士軍隊(duì)靠后膛槍很快贏得了普丹戰(zhàn)爭、普奧戰(zhàn)爭和普法戰(zhàn)爭的勝利。

火槍的每一次改進(jìn)，都使得它的便利性、射擊的準(zhǔn)確性以及殺傷力有所提升，特別是最后一次從前膛槍到后膛槍的改進(jìn)。后者的殺傷力比前者大了許多。全世界第一次長時(shí)間大規(guī)模采用后膛槍的戰(zhàn)爭是1861年至1865年的美國內(nèi)戰(zhàn)（即南北戰(zhàn)爭），雙方投入了300萬兵力，有多達(dá)60萬人陣亡——這個(gè)數(shù)字超過了美國在所有其他戰(zhàn)爭中陣亡人數(shù)的總和，由此可見其威力。不過，相比后來的機(jī)槍，單發(fā)射擊的步槍殺傷力還是小得多。

說到機(jī)槍，大家可能會想到馬克沁機(jī)槍，這是世界上第一款普遍裝備部隊(duì)的全自動機(jī)槍。這種機(jī)槍的發(fā)明人馬克沁生于英國，但生活在美國。1882年，馬克沁回到英國時(shí)，看到士兵射擊時(shí)步槍的后坐力把肩膀撞得青一塊紫一塊，他就琢磨能否利用槍射擊時(shí)的后坐力上子彈，并在第二年制作出一款新自動步槍，可以利用子彈殼火藥爆炸時(shí)噴出的氣體，自動完成步槍的開鎖、退殼、送彈、重新閉鎖等一系列動作，實(shí)現(xiàn)了子彈的連續(xù)射擊。這款自動步槍不僅射速快，而且后坐力小、射擊精度高。1884年，馬克沁在自動步槍的基礎(chǔ)上，采用一條6米長的帆布袋做子彈鏈，制造出了世界上第一支能夠自動連續(xù)射擊的馬克沁機(jī)槍，并且獲得了機(jī)槍專利。

馬克沁機(jī)槍的理論射速為每分鐘600發(fā)，相比當(dāng)時(shí)一分鐘不到10發(fā)的步槍，火力猛烈了許多。但是在它被發(fā)明出來的最初幾年里，各國軍隊(duì)對它并不感興趣，因?yàn)樗Y(jié)構(gòu)復(fù)雜且容易損壞，槍體笨重不易攜帶，高速射擊使槍管滾燙，需要用水來冷卻，很不方便。當(dāng)然，更重要的原因是當(dāng)時(shí)各國軍隊(duì)的一個(gè)原則是省子彈，武器專家認(rèn)為，射殺一個(gè)敵人只要一發(fā)子彈，用機(jī)槍亂射是浪費(fèi)子彈。因此直到1887年，英國人才試買了3挺馬克沁機(jī)槍。在這個(gè)過程中，馬克沁一方面改進(jìn)其機(jī)槍，一方面繼續(xù)到各國推銷這種新式殺人武器。

20世紀(jì)初，德國皇帝威廉二世觀看了馬克沁機(jī)槍的表演，對這種槍大加贊賞，隨后德軍大量裝備了德國版的機(jī)槍MG08。在第一次世界大戰(zhàn)中，馬克沁機(jī)槍（和它的各種版本的復(fù)制品）大顯身手，在索姆河戰(zhàn)役中，當(dāng)英法聯(lián)軍數(shù)十萬人沖向德軍陣地時(shí)，被德軍數(shù)百挺機(jī)槍掃射，僅在1916年7月1日一天就傷亡近6萬人，舉世震驚。一方面，當(dāng)時(shí)人們認(rèn)為機(jī)槍的出現(xiàn)是人類前所未有的災(zāi)難，因?yàn)樵诖酥叭祟惛咀霾坏饺绱烁咝实赝罋⑼?。而另一方面，歐美各國軍隊(duì)又不得不大量裝備這種殺人武器，在一戰(zhàn)結(jié)束前，前往歐洲的美國遠(yuǎn)征軍每個(gè)團(tuán)裝備了300多挺機(jī)槍，而在一戰(zhàn)之前一個(gè)團(tuán)只有4挺。

當(dāng)然，有矛就有盾。兩個(gè)月后的1916年9月15日，英國在索姆河戰(zhàn)場上投入了一種新式武器，這是一個(gè)由履帶驅(qū)動的鋼鐵怪物，上面的機(jī)槍噴著火焰，它就是坦克。這種怪物對德國步兵造成了心理震懾，使他們放棄陣地不戰(zhàn)而退。當(dāng)天，英軍向前推進(jìn)了4～5千米，不過由于當(dāng)時(shí)坦克數(shù)量很少，英軍在索姆河戰(zhàn)役中進(jìn)展并不順利。

到了一戰(zhàn)后期，德國人看到了坦克的威力，也研制出了自己的坦克。在第二次世界大戰(zhàn)中，德軍將坦克的作用發(fā)揮到了極致。

比槍更有殺傷力的是大炮。大炮的發(fā)展和火槍的發(fā)展基本上是同步的，甚至在一開始它們的原理都是相同的，只是大小、作用不同而已。火炮的炮彈是巨大的實(shí)心鐵球，用于攻堅(jiān)。

從弓箭、火槍到大炮，進(jìn)步方向非常清晰，就是用越來越多的動能打擊對方。不過，這3種武器都有一個(gè)缺陷，它們的動能都來自發(fā)射裝置本身，因此，發(fā)射時(shí)的動能再大，經(jīng)過長距離的飛行，在空氣中也已經(jīng)被消耗掉大部分了。到了19世紀(jì)初，彈頭能夠爆炸的開花炮被英國將軍亨利·施拉普爾研制出來，并在歐洲戰(zhàn)場上大顯威力。彈頭中火藥爆炸的殺傷威力極大，比原來高速飛行的實(shí)心彈頭的撞擊殺傷力大得多。開花炮本質(zhì)上是對炸彈在瞬間產(chǎn)生的巨大化學(xué)能的利用。在開花炮出現(xiàn)之后，安全而威力巨大的炸藥就成了火炮發(fā)展的關(guān)鍵。

炸藥和火藥是兩種不同的東西，前者的爆炸威力要大得多。1847年，意大利人索布雷羅合成了硝化甘油，那是一種爆炸力很強(qiáng)的液體，直接使用極不安全，并且不便于運(yùn)輸攜帶。1850年，瑞典工程師諾貝爾從索布雷羅那里學(xué)到了合成硝化甘油的技術(shù)，并且回到瑞典建立工廠開始生產(chǎn)。1864年，諾貝爾和他的父親及弟弟對硝化甘油進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)生了爆炸，包括他弟弟在內(nèi)的5個(gè)人被炸死，他的父親也受了重傷。政府禁止重建這座工廠。不過，諾貝爾并沒有氣餒，他把實(shí)驗(yàn)室建到了無人的湖上。有一次，諾貝爾偶然發(fā)現(xiàn)硝化甘油可被干燥的硅藻土吸附，從此發(fā)明了可以安全運(yùn)輸?shù)墓柙逋琳ㄋ帯苯訉⒐柙逋粱旌系较趸视秃拖跏?，俗稱黃色炸藥。1867年，諾貝爾為這種混合配方申請了專利，并且把這種炸藥賣到了瑞典和俄羅斯的很多礦山。

作為一個(gè)和平主義者，諾貝爾制造炸藥的初衷并不是為了制造殺人武器，而是為了開礦。當(dāng)他看到炸藥被用于制造軍火后，非常痛心，但是已無力阻止。后來，諾貝爾從安全炸藥上獲得了巨大財(cái)富，去世前他將自己的財(cái)產(chǎn)捐獻(xiàn)出來，設(shè)立了著名的諾貝爾獎，根據(jù)他的遺囑，獎金每年發(fā)放5項(xiàng)，包括和平獎。

幾乎和硝化甘油炸藥同時(shí)被發(fā)明出來的炸藥還有TNT（三硝基甲苯）。1863年，德國發(fā)明家朱利葉斯·威爾布蘭德把它作為一種黃色的染料發(fā)明出來，它早期的用途也確實(shí)不是用來作為炸藥。到了19世紀(jì)末，德國人發(fā)現(xiàn)它是非常好的炸藥，并于1902年開始用它制造炮彈的彈頭，從此，它成了最常用的炸藥之一。

所幸的是，在今天，無論是硝化甘油炸藥還是TNT，大多被用于和平建設(shè)。這些炸藥在極短的時(shí)間里可以釋放巨大的能量，使得采礦、修路、拆除舊建筑物都變得非常容易。由于爆破技術(shù)的廣泛應(yīng)用，而且準(zhǔn)確性和安全性越來越高，大型工程的死亡率相比一個(gè)世紀(jì)之前在急劇下降。諾貝爾等人如果得知今天炸藥被更多地用于造福人類，也應(yīng)該感到欣慰了。

（摘自中信出版集團(tuán)《全球科技通史》 ）