在家上世界名校通識課
文 | Evan老師
摘自世界名校通識音頻課
《MIT極簡科學(xué)史》
火藥的誕生“純屬意外”
大家從小在課本里就學(xué)到：火藥是中國古代的四大發(fā)明之一。不過，?你真的了解火藥嗎？
舉個例子：你知道火藥究竟是怎樣誕生的嗎？火藥為什么以“藥”命名呢？火藥的發(fā)明究竟如何影響了人類文明的發(fā)展呢？
其實，火藥的發(fā)明可以用周杰倫的一句歌詞描述：“海鳥和魚相愛，只是一場意外?！被鹚幍陌l(fā)明純屬一場意外，不是誕生在彈藥領(lǐng)域，不是搞軍事用途的，而是在中國古代帝王為追求長生不老這一荒唐目的中被意外發(fā)明出來的！
事情是這樣的——古代阿拉伯人比較貪財，他們的愛好主要是煉金術(shù)，希望把一元硬幣煉成一塊金幣。
相比之下，中國古人對煉黃金不是很感冒，而且中國的金銀也比較多，不太在乎。雖然沒把時間留著煉金子，但是中國古人也沒閑著，喜歡養(yǎng)生， 特別怕死，而且還總想著能夠長生不老。
這里多說一句：愛養(yǎng)生這一習(xí)俗，一直保持到了今天。如果你現(xiàn)在打開電視，一定有一個頻道，里面一個老專家告訴你該如何養(yǎng)生、吃什么、怎么吃，甚至可以說，每個父母的朋友圈出現(xiàn)最多的就是養(yǎng)生信息。
早在我國秦漢時期，各種江湖上的神人——“煉丹術(shù)士”為滿足帝王貴族們的“長生”幻想，對于煉仙丹情有獨鐘，大力支持，不妨腦補一下《西游記》里面的太上老君的樣子。
在古代，人們認(rèn)為硝石和硫磺都是好的藥材。其中硝石被認(rèn)為是上品藥，硫磺被認(rèn)為是中品藥，被煉丹大仙們用在煉制長生不老藥上。
于是他們就用硫磺、硝石(硝酸鉀)、木炭粉等材料煉制 “仙丹”，一硫二硝三木炭，這是火藥的組成成分。
煉丹的神人們原本希望在丹爐里可以順順利利地?zé)挸觥跋傻ぁ?，但不幸的是，煉丹過程中時有意外發(fā)生——“仙丹”要么著火，要么爆炸。
漸漸地，人們開始對這一現(xiàn)象進(jìn)行研究，最終發(fā)現(xiàn)：原來硫黃和木炭粉燃燒的速度很快，?而硝石燃燒時會放出大量的氣體。這種氣體不但加速了硫黃和木炭的燃燒（這個氣體就是氧氣?；鹚庍@事，顯然是個化學(xué)工作。）而且因過熱還會發(fā)生膨脹（熱脹冷縮）。
如果煉丹爐是一個小的密閉容器，那么膨脹的氣體就會發(fā)生爆炸。 當(dāng)爆炸的事情發(fā)生多了，人們就開始注意到，硫磺、硝石、木炭可以組合出一種神奇的物質(zhì)。人們稱這種神奇的物質(zhì)為“火藥”，意思是“著火的藥”。
然后，火藥就這樣誕生了。火藥顏色烏黑，又被稱為黑火藥，是在點燃的情況下，自身能進(jìn)行迅速而有規(guī)律的燃燒，同時生成大量高溫氣體的物質(zhì)。
所以說，火藥本來想的是長生不老的 “仙丹“，估計發(fā)現(xiàn)吃黑火藥也無法長生不老，所以只好給它再找個用途。一不小心成為了改變?nèi)祟悮v史的偉大發(fā)明。 很難想象當(dāng)時的這些帝王們是怎么吃得下去“火藥丸”。
爆竹是怎樣“煉成”的？
火藥誕生之后，可并沒有被當(dāng)成武器使用。人們并沒有想到這玩意有啥用呢？直到三國時期，有一個聰明的技師馬鈞，用紙包火藥的方法做出了娛樂用的“爆仗” ，開創(chuàng)了火藥應(yīng)用的先河。
爆竹可以說是火藥最常見的應(yīng)用。每逢喜慶的日子，人們總愛點燃爆竹來增添喜慶的氣氛。爆竹“噼啪”響 “噼里啪啦，噼里啪啦……”
這里講一個爆竹爆炸的原理的小知識：爆竹結(jié)構(gòu)非常簡單，最外層，是一層紙圈（一般是紅色的），里面是由一層層厚厚的薄紙卷成的紙筒，紙筒里裝著黑色的火藥。
紙筒一端插著一根引線，?引線與火藥相接觸，另一端用黏土封住。當(dāng)被點燃的引線把火藥點著時，紙筒里立即發(fā)生一個劇烈的化學(xué)反應(yīng)：火藥中的木炭、硫黃與硝酸鉀相互作用，放出大量的熱，同時生成許多氣體——氮氣、二氧化碳等。
產(chǎn)生的氣體的體積越來越大，?氣體一下子就把紙筒炸開了，就像氣球爆炸一樣。 這就是爆竹爆炸的原理，也是其他一些常規(guī)爆炸物爆炸的原理。
簡單講：就是在有限的空間里瞬間產(chǎn)生大量的氣體，?撐破外層的紙。
從爆竹變煙火
只需要一個秘密武器
當(dāng)然現(xiàn)在的爆竹花樣很多，顏色五彩斑斕的，還有各種各樣的圖案。同學(xué)們?nèi)サ纤鼓針穲@，晚上就會有煙火表演。非常的漂亮。
那么為什么會有各種顏色呢？這些美麗的彩花又是怎樣形成的呢?
煙花的秘密，就是在火藥里加入“變色劑”。人們在制作煙火的過程中，會調(diào)節(jié)混雜的比例和先后順序控制煙花的顏色和圖案。
“變色劑”并不神秘，其實就是一些普通的化學(xué)藥品——金屬鹽類。這些金屬鹽類在高溫下，會發(fā)生一種稱為“焰色反應(yīng)”，反應(yīng)的結(jié)果是放射出各種彩色的光。例如，鈉燃燒發(fā)出黃光，鋇燃燒發(fā)出綠光，紫色由鉀燃燒得到，紅色由鍶燃燒得到。
此外，為了讓煙花更加明亮，人們還在火藥中加入一些“光輝劑”，主要就是鋁粉或者鎂粉，這些金屬的粉末能夠猛烈燃燒到白熾狀態(tài)，發(fā)出明亮、閃爍的光芒。這樣，煙火引燃后，便能在漆黑的天空中引燃，使發(fā)光劑綻放出鮮艷奪目、五彩繽紛的圖案。
火藥的破壞性有多強？
到唐朝末年，火藥開始應(yīng)用于軍事領(lǐng)域。不過最初的武器只是借助火藥燃燒的能量，而不是爆炸的威力。比如最原始的“火炮” ，人們利用拋射石頭的拋石機，把火藥包點著以后，拋射出去，燒傷敵人。
從北宋到明代，火藥箭、火球、火槍、火炮相繼問世，人類的戰(zhàn)爭進(jìn)入到了熱兵器時代。火藥也被大規(guī)模地應(yīng)用在戰(zhàn)爭中發(fā)展。
隨著化學(xué)的發(fā)達(dá)，各種火藥的研究也跟著進(jìn)展，到了十九世紀(jì)，火藥和硝酸甘油合成，制造出帶有強烈爆發(fā)力的炸藥。而發(fā)明炸藥的人同學(xué)們一定都認(rèn)識，就是瑞典人——諾貝爾。
炸藥的出現(xiàn)給人類生活帶來極大進(jìn)步。例如開山鋪路，各種礦石的開采。但也帶來極大的負(fù)面影響。作為戰(zhàn)爭武器，奪走眾多人的生命。
以前一場戰(zhàn)爭可能死掉成千上萬人，現(xiàn)在炸藥的使用，可能幾十萬人瞬間死亡。戰(zhàn)爭變得非常的殘酷。而且很不幸， 諾貝爾的家人也死于爆炸中。
所以，晚年的諾貝爾對于自己所發(fā)明的東西竟然奪走這么多人的性命感到深刻的傷痛。為了內(nèi)心的贖罪，1895年十一月，諾貝爾在遺言中交待，?要以他的財產(chǎn)設(shè)立一項基金——就是今天全世界科學(xué)界最重要的獎勵——諾貝爾獎，對人類有貢獻(xiàn)的杰出人物提供資金支持。
就這樣，諾貝爾從炸藥這項科學(xué)技史上的重大發(fā)明所得的利益，全部以贖罪的心態(tài)貢獻(xiàn)給后代的科學(xué)家。這就是今天諾貝爾獎的真正由來。
……
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