從弓箭到炸藥：全球殺傷力躍遷

吳軍

科技發展的一個重要動力是戰爭。武器常常代表了一個時代最高的科技水平，因此，科技的發展和武器的進步常常是同步的。

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

唐朝時，中國人發明了火藥。根據李約瑟的說法，火藥在五代時首次用于戰爭。1232年，南宋壽春縣有人發明了竹筒火槍。南宋陳規著的《守城錄》中記載了由銅鐵制成的火炮。今天發現的最早的金屬大炮是元朝時制造的，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，也將它應用到軍事上，他們將火藥置于鐵制的管內，以發射箭支。

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

在火器的發展歷史上，第一個里程碑式的發明是火繩槍，它的發明經歷了一個漫長的過程。從15世紀到16世紀，歐洲和中亞（當時的奧斯曼土耳其帝國）不少人都獨立發明了這種武器，然后又經過了一系列的改進，才成為能夠在戰場上廣泛使用的武器。火繩槍的外形很像今天的步槍，但它們是兩種不同的東西，彼此最大的區別在于點火方法。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。為了方便點火，不能采用燧石，射擊者要準備一根長長的、慢慢燃燒的火繩，用火繩點火。從這個過程不難看出，早期火繩槍的發射速度是非常慢的。

到了16世紀，火繩槍在歐洲諸國已經普遍使用。1521年，西班牙征服者埃爾南·科爾特斯在征服阿茲特克時，其部隊已經使用了火繩槍。1522年，明朝軍隊在和葡萄牙人進行的西草灣之戰中，繳獲了對方的火繩槍。1543年，火繩槍隨著“南蠻貿易”傳入日本，當時日本種子島的藩主種子島時堯只有16歲，他對這種新武器產生了巨大的興趣，于是讓島上的工匠進行仿制。此后，在短短30年內，日本各地軍閥都普遍裝備了火繩槍，用于當時被稱為“戰國”的混戰中。日本在隨后的侵朝戰爭中，也大量使用了火繩槍。

火繩槍在出現后的前200年里，射擊的準確率和射程都非常有限，打中50米遠的敵人完全是一個小概率事件，因此，在戰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個巨大的優勢。首先，它們在發射時所造成的心理震懾效果遠遠超過弓箭。第二個優勢是訓練士兵使用火槍要比使用弓箭容易得多。第三個優勢則是火槍進步的速度非常快，而弓箭在大約2000年前就基本定型了，再也沒有可以改進的余地。火繩槍在后期射速已經能達到每秒400～550米，子彈產生的動能達到3000～4000焦耳，能夠穿透3～4毫米的鋼板，武士的鎧甲已經擋不住它的子彈了，這是弓箭做不到的。

火槍在被發明之后的3個世紀里進行了4次重大的改進，才成為今天步槍的原型。

第一次改進是從火繩槍到燧發槍。燧發槍的原理是使用轉輪打火機（燧發機），帶動燧石擊打到砧子上產生火星，點燃火藥，這樣槍手就不需要攜帶火繩了。燧發槍在16世紀就出現了，但是在17世紀以后才普及，因為燧發機的成本較高。

第二次改進是18世紀末可燃彈殼槍彈的發明。早期的火槍裝填彈藥是一件極費時間的事情，可燃彈殼槍彈將鉛彈和火藥做在了一起，這樣槍手在射擊時只需要攜帶并直接安裝“子彈”即可。

第三次改進是將膛線技術用在了槍（炮）管內側。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，準確性極差。到了18世紀，英國數學家魯賓斯從力學上證明，如果子彈旋轉飛行，則可以增強穩定性。在這個理論的指導下，歐洲各國在槍械制造上普遍使用了早在15世紀就發明的膛線技術，讓子彈在出膛時能夠旋轉起來。

第四次改進則是將前膛槍改進為后膛槍。后膛槍的發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，從一位瑞士工匠那里學到了用撞針引爆火藥的技術，后來他回到故鄉開始設計后膛槍。1836年，德萊賽設計出從后面裝彈藥的針發槍。當時，正在擴軍備戰的普魯士軍隊馬上意識到這種新步槍的優越性，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的后膛槍，隨后立即被普魯士軍隊采用，而這種槍也因發明的年代而獲得了編號M1841。普魯士軍隊靠后膛槍很快贏得了普丹戰爭、普奧戰爭和普法戰爭的勝利。

火槍的每一次改進，都使得它的便利性、射擊的準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。后者的殺傷力比前者大了許多。全世界第一次長時間大規模采用后膛槍的戰爭是1861年至1865年的美國內戰（即南北戰爭），雙方投入了300萬兵力，有多達60萬人陣亡——這個數字超過了美國在所有其他戰爭中陣亡人數的總和，由此可見其威力。不過，相比后來的機槍，單發射擊的步槍殺傷力還是小得多。

說到機槍，大家可能會想到馬克沁機槍，這是世界上第一款普遍裝備部隊的全自動機槍。這種機槍的發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，看到士兵射擊時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，實現了子彈的連續射擊。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射擊的馬克沁機槍，并且獲得了機槍專利。

馬克沁機槍的理論射速為每分鐘600發，相比當時一分鐘不到10發的步槍，火力猛烈了許多。但是在它被發明出來的最初幾年里，各國軍隊對它并不感興趣，因為它結構復雜且容易損壞，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。當然，更重要的原因是當時各國軍隊的一個原則是省子彈，武器專家認為，射殺一個敵人只要一發子彈，用機槍亂射是浪費子彈。因此直到1887年，英國人才試買了3挺馬克沁機槍。在這個過程中，馬克沁一方面改進其機槍，一方面繼續到各國推銷這種新式殺人武器。

20世紀初，德國皇帝威廉二世觀看了馬克沁機槍的表演，對這種槍大加贊賞，隨后德軍大量裝備了德國版的機槍MG08。在第一次世界大戰中，馬克沁機槍（和它的各種版本的復制品）大顯身手，在索姆河戰役中，當英法聯軍數十萬人沖向德軍陣地時，被德軍數百挺機槍掃射，僅在1916年7月1日一天就傷亡近6萬人，舉世震驚。一方面，當時人們認為機槍的出現是人類前所未有的災難，因為在此之前人類根本做不到如此高效率地屠殺同胞。而另一方面，歐美各國軍隊又不得不大量裝備這種殺人武器，在一戰結束前，前往歐洲的美國遠征軍每個團裝備了300多挺機槍，而在一戰之前一個團只有4挺。

當然，有矛就有盾。兩個月后的1916年9月15日，英國在索姆河戰場上投入了一種新式武器，這是一個由履帶驅動的鋼鐵怪物，上面的機槍噴著火焰，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而退。當天，英軍向前推進了4～5千米，不過由于當時坦克數量很少，英軍在索姆河戰役中進展并不順利。

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

比槍更有殺傷力的是大炮。大炮的發展和火槍的發展基本上是同步的，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心鐵球，用于攻堅。

從弓箭、火槍到大炮，進步方向非常清晰，就是用越來越多的動能打擊對方。不過，這3種武器都有一個缺陷，它們的動能都來自發射裝置本身，因此，發射時的動能再大，經過長距離的飛行，在空氣中也已經被消耗掉大部分了。到了19世紀初，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心彈頭的撞擊殺傷力大得多。開花炮本質上是對炸彈在瞬間產生的巨大化學能的利用。在開花炮出現之后，安全而威力巨大的炸藥就成了火炮發展的關鍵。

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的液體，直接使用極不安全，并且不便于運輸攜帶。1850年，瑞典工程師諾貝爾從索布雷羅那里學到了合成硝化甘油的技術，并且回到瑞典建立工廠開始生產。1864年，諾貝爾和他的父親及弟弟對硝化甘油進行實驗時發生了爆炸，包括他弟弟在內的5個人被炸死，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，他把實驗室建到了無人的湖上。有一次，諾貝爾偶然發現硝化甘油可被干燥的硅藻土吸附，從此發明了可以安全運輸的硅藻土炸藥——直接將硅藻土混合到硝化甘油和硝石中，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富，去世前他將自己的財產捐獻出來，設立了著名的諾貝爾獎，根據他的遺囑，獎金每年發放5項，包括和平獎。

幾乎和硝化甘油炸藥同時被發明出來的炸藥還有TNT（三硝基甲苯）。1863年，德國發明家朱利葉斯·威爾布蘭德把它作為一種黃色的染料發明出來，它早期的用途也確實不是用來作為炸藥。到了19世紀末，德國人發現它是非常好的炸藥，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。這些炸藥在極短的時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。由于爆破技術的廣泛應用，而且準確性和安全性越來越高，大型工程的死亡率相比一個世紀之前在急劇下降。諾貝爾等人如果得知今天炸藥被更多地用于造福人類，也應該感到欣慰了。

（摘自中信出版集團《全球科技通史》 ）