主题：【分享】微观世界：火药，化学发展的基石

火药是中国古代四大发明之一，又称黑火药， 起源于唐代医学家孙思邈的炼丹术， 随后流传至西方，开创了全世界化学研究的先河。

火药发明自古代东方的医学家，他们为了研发灵丹妙药却无心插柳，成为全世界化学研究的先驱。西方起步虽较晚，却在火药的应用上大放异采，例如发明苦味酸、硝化甘油、矽藻土炸药等。

据《范子计然》的记载，春秋时代中国就已经用于民间民生应用，范子计然说“硝石出陇道”。我国现在看到的第一部记载火药配方的书，约成书于八九世纪。书中说“以硫磺、雄黄合硝石，并蜜烧之”，会发生“焰起，烧手面及火尽屋舍”的现象。这里的“密”应该是蜂蜜的“蜜”。蜜加热能变成炭。硫磺、硝石与炭混合，这就是火药的配方。

火药的发明是人们长期炼丹，制药实践结果，至今已有一千多年历史。

古代皇帝为了寻求长生不老，鼓励专家尝试各种动植物、药物、矿物与金属的炮制与炼制，以 求得不死之药。炼制丹药的过程实际上就是对药物、矿物及金属进行各种化学实验，由此无意间促成了化学的发展。

在炼丹时，炼丹家及医学家发现若把硝石、硫黄及含碳物质混合放入丹炉提炼时，会发生猛烈燃烧甚至爆炸。为了避免意外爆炸，唐代医学家孙思邈便发明了所谓的“伏火法”， 并记载于《丹经内伏硫黄法》一书中。把硝石硫黄各二两研磨成粉末，加入炭化皂角子一起燃烧，烧完再取三斤木炭煅炒，等炭消去三分之一后，退火并冷却取出炼丹产物。

原先混合药物易剧烈燃烧或爆炸的性质，透过这方法处理后可被蛰伏，因此称为“伏火法”，这也是现存记载最早的火药配方。

随后唐代炼丹家清虚子在《太上圣祖金丹秘诀》记载改良后的伏火矾法，使硝石硫黄、含碳马兜铃混合成为原始火药，并逐渐发展为军事及医药用途。上述文史记载点出了火药的发明与发展。

火药应用于军事，最早出现在10世纪五代时期的敦煌绢画，画上描绘有类似火枪与手榴弹的图形。另外，在唐代末年有火药使用于军事的书面记载。北宋时期， 军事书籍《武经总要》记载了3种复杂的火药配方，其中详细描述火箭、火球火炮、投石机、炸弹等多种火药所制成的兵器。

到了13-14世纪，中西方都有许多火药做为武器弹药推进剂与大炮的记录。15-17世纪时，由于欧洲的冶金术有了突破性的进步，促使手持火药兵器及火炮的大量制造。在这个时期，欧洲的火药科技与兵器技术逐渐回传中国，火药在军事上 的应用于是与日具增。

火药兵器在战场上的出现，预示着军事史上将发生一系列的变革。从使用冷兵器阶段向使用火器阶段过渡。

遗憾的是，古代先贤们知道如何制造火药，也不断思考火药为何会爆炸，最终由宋应星在他的著作《天工开物》中得出结论：“硝性至阴，硫性至阳，阴阳两神物相遇于无隙可容之中，其出也”，即火药的爆炸是阴阳相克的结果。

后来火药传到了欧洲，欧洲人的思想没有“阴阳五行”的牵绊，没有解释一切的哲学，所以他们在显微镜下，在实验室中把火药爆炸的原理弄清了：“硝酸钾分解释放出氧气，使木炭和硫磺剧烈燃烧，瞬间产生大量的热和氮气、二氧化碳等，由于体积急剧膨胀，压力猛烈增大，于是发生了爆炸”。

19世纪火药在工业方面的应用大放异采，1771年发明苦味酸用来做黄色染料，医学上则做为外科收敛剂或化学酸碱指示剂。后来发现它具爆炸性质，因此又称为黄色炸药，是世界上最早的合成炸药。

1800年英国化学家Edward Charles Howard合成出雷酸汞，可做为引爆炸药的雷管，从此带动化学爆裂物的研发。1866年，瑞典科学家诺贝尔利用硝化甘油为关键配方，研发出近代最知名且高稳定性的矽藻土炸药，除了大量运用于军事外，也用于工业采矿及开挖隧道。

1953年，美国工程师约翰·海崔克研发汽车安全气囊，气囊内部含有叠氮化钠（NaN3）或硝酸铵（NH4NO3）等化学物质。当汽车行驶受到撞击时，经控制系统判定触发后就可引爆气囊，化学物质快速裂解产生大量气体并充满气囊，借由气囊分散冲击力，因此对乘客产生了保护的效果。

火药发明后带动了全世界军事与化工科技的发展。炸药带来的庞大利益使爱好和平的诺贝尔在1895年捐赠遗产并创立诺贝尔奖，于1901年开始颁奖给在物理、化学等领域有重大贡献的杰出人才。象征科学界最高荣誉的诺贝尔奖加速了各科学领域的发展，造就了今日的科技文明。

这是一个充满化学物质及化学反应的世界，从1869年俄国科学家门德列夫发表元素周期表至今已知共发现了118种元素，各种化学元素交织构成我们眼中的地球，而一切化学研究在中国古代医学家合成火药的那一刻开启了其神秘的大门。生活中常见的庆典烟火、汽车安全气囊、火箭等都与火药息息相关。