文/柴常盛/
火藥是中國四大發(fā)明之一。無產階級革命導師馬克思曾給予高度評價,他說:“火藥、指南針、印刷術——這是預告資產階級社會到來的三大發(fā)明?;鹚幇羊T士階層炸得粉碎,指南針打開了世界市場并建立了殖民地,而印刷術則變成新教的工具,總的來說變成科學復興的手段,變成對精神發(fā)展創(chuàng)造必要前提的最強大的杠桿?!?/p>
古代火藥起于煉丹術
早在春秋戰(zhàn)國時期,帝王貴族們沉醉于神仙長生不老的幻想,驅使一些方士道士煉“仙丹”,在煉 制過程中逐漸發(fā)明了火藥的配方。據(jù)史書記載,公元808年,唐朝煉丹家清虛子撰寫了《太上圣祖金丹秘訣》,這是世界上關于火藥的最早文字記載,中國學術界由此認為火藥的發(fā)明不遲于公元808年?;鹚幍淖畛跏褂貌⒎窃谲娛律?,而是在宋代諸軍馬戲的雜技演出,以及木偶戲中的煙火雜技節(jié)目。火藥被引入軍事后,成為具有巨大威力的新型武器,并引起了戰(zhàn)略、戰(zhàn)術、軍事科技的重大變革。初期的火藥武器,爆炸性能不佳,主要是用來縱火。宋朝時,火藥在軍事上更得到了廣泛使用,北宋為了抵抗遼、西夏和金的野蠻進攻,很重視火藥和火藥武器的試驗和生產,在首都汴梁建立了火藥作坊,這是專門制造火藥和火器的官營手工業(yè)作坊(也就是“廣備攻城作”),這也是火藥工業(yè)最早的雛形,其“日出弩火藥箭七千支,弓火藥箭一萬支,蒺藜炮(內裝有帶刺鐵片的火藥包)三千支皮火炮二萬支”。很不幸的是在與宋的作戰(zhàn)過程中,金人和蒙古人也相繼學會了火器的使用和制作,這對蒙古鐵騎幾乎打下整個歐亞有著巨大貢獻。成吉思汗西征,蒙古軍隊使用了火藥兵器。公元1260年元世祖的軍隊在與敘利亞作戰(zhàn)中被擊潰,阿拉伯人繳獲了火箭、毒火罐、火炮、震天雷等火藥武器,從而掌握火藥武器的制造和使用。阿拉伯人與歐洲的一些國家進行了長期的戰(zhàn)爭,戰(zhàn)爭中阿拉伯人使用了火藥兵器,例如阿拉伯人進攻西班牙的八沙城時就使用過火藥兵器。在與阿拉伯國家的戰(zhàn)爭中,歐洲人逐步掌握了制造火藥和火藥兵器的技術。
18世紀中葉,中國在火藥的理論和應用方面尚領先于世界各國,那時世界上惟一有效而實用的爆藥,仍只有黑色爆藥一種。18世紀60年代英國開始產業(yè)革命,到19世紀德、法、美等國相繼完成產業(yè)革命。產業(yè)革命推動科學技術的迅速發(fā)展。l9世紀以后西方國家相繼創(chuàng)制出各種新型火炸藥,1845年瑞士化學家舒翁貝因發(fā)明,經英人阿貝爾和法國維爾埃的改進于1883年成功用于槍炮彈藥。1886年法國杜爾賓始用于以裝填榴彈,首次用于日俄戰(zhàn)爭。硝化甘油炸藥則是1847年由意大利人索勃菜洛發(fā)明。1880年首先在實驗室制得三硝基甲苯,經過10年努力,1891年德國人霍塞爾孟在格利斯哈姆化學廠實現(xiàn)大規(guī)模制造。
宋代的噴火槍
19世紀60年代,清政府從列強的侵略戰(zhàn)爭中嘗到了西洋“堅艦利炮”的苦頭,又從鎮(zhèn)太平天國的戰(zhàn)爭中吃到了“洋炮洋槍”的甜頭,以奕欣為首的一批實力派官員曾國藩、李鴻章、左宗棠等主張“變法自強”、“師夷智以造炮制船”,用以“靖內患”,“御外侮”,掀起一場開辦近代軍事工業(yè)和引進西方近代科學技術為中心的“洋務運動”。
晚清時期清政府先后在各地創(chuàng)辦了30多個兵工廠,其中規(guī)模較大、設備較好、技術較強的有江南制造局、金陵制造局、漢陽槍炮廠。在各兵工廠中硫酸、硝酸和各種彈藥的生產是我國近代化學工業(yè)的肇始。
1865年5月,曾國藩、李鴻章在上海虹口購買美商科爾開設的鐵工廠,又把丁日昌、韓殿甲原有的兩個炮局并入,并從美國購來機器組成“江南機器制造總局”(簡稱“江南制造局”)。1917年改稱上海兵工廠。1867年江南制造局全部遷入高昌廟鎮(zhèn),新廠規(guī)模比虹口大很多,建有機器房、輪船廠、鍋爐廠、槍廠、炮廠、工程處以及庫房、棧房、煤房、文案房、工務房、中外工匠宿舍等,還建有水泥船塢一座,另在龍華鎮(zhèn)建有占地80余畝制造黑色火藥的龍華分局,成為當時我國生產兵輪、槍炮、彈藥規(guī)模最大的近代兵工廠。
江南機器制造總局
洋務運動初期,我國軍隊使用的火藥主要有黑色火藥和栗色火藥。但黑火藥用在近代槍炮上很不理想,由于藥粒粗細不同,直接影響爆炸的速度和威力,很不容易控制,槍管、炮筒炸裂事件屢有發(fā)生。于是西方化學家對此提出改良,當時稱這種改良的火藥為栗色火藥,其成分與黑色火藥完全相同,僅配料比略有出入。
19世紀70年代江南制造局在徐壽、徐建寅等一批化學家的帶領下,已能自主生產黑火藥、栗火藥,生產能力為日出藥千磅,出子彈500發(fā),還創(chuàng)建了我國第一座硫酸廠,硝酸亦可自制,為試制強水棉花(硝化纖維)創(chuàng)造了條件。到1875年底已累計生產開花、實心炮彈10萬余顆,槍彈80余萬顆,火藥17萬磅??梢姰敃r江南制造局在火藥生產方面已有相當規(guī)模。
1932年“一·二八”淞滬抗戰(zhàn)后上海兵工廠停辦。部分機器拆遷它用,抗日戰(zhàn)爭爆發(fā)后剩余的機器、設備和廠房均被日軍拆毀,場地并入江南造船廠。1949年國民黨撤離上海時,將此處的船塢、船臺、發(fā)電機和主要車間炸毀,更使其喪失了基本生產能力。
清末使用機器制造軍火的官辦廠之一。 1865年夏,李鴻章由江蘇巡撫升任兩江總督,從蘇州移駐南京,將蘇州炮局也隨遷到南京,擴建成金陵制造局。
金陵制造局生產的火炮
金陵制造局早期實權操在原英軍助理醫(yī)生馬格內手中。1866年夏該局竣工,以后又添建火箭分局、鐵爐房、翻砂房等,到1869年已能制造多種口徑的大炮、炮車、炮彈、槍彈等。馬格內深受李鴻章信賴,專橫跋扈,但卻并不真正熟諳軍器制造。1875年在馬格里經營下為大沽炮臺制造的大炮,演放時一再爆炸,馬格內因故撤職。之后,金陵制造局繼續(xù)發(fā)展,到1879年時,已建成機器廠三個,翻砂、熟鐵、木作各兩個廠,還有火箭、洋藥、水雷等分局,制造的軍火種類更多,源源不斷地為淮軍和本省防務營提供槍支彈藥。1881年添置火藥局,19世紀80~90年代又經過兩次擴充,到1899年,成為清末我國軍工骨干企業(yè)之一。1937年7月抗日戰(zhàn)爭爆發(fā),金陵兵工廠被迫西遷重慶,原址被日軍占領。1945年8月,日本投降后工廠重新遷回南京。1948年底淮海戰(zhàn)役中期,國民黨眼看敗局已定,將工廠向臺灣高雄搬遷,只留下少量無法搬走的舊機器設備以及整座廠房等。
1867年由崇厚在天津創(chuàng)辦,成為清政府四大軍工企業(yè)之一。清政府撥給20多萬兩白銀作為開辦費。該局初建時稱“天津軍火機器局”,1870年改為“天津機器局”,1900年被八國聯(lián)軍炮火所毀,1904年袁世凱將天津機器局殘余設備移往山東德州,在德州機器局的基礎上建立北洋機器局。
為崇厚籌建天津機器局出謀劃策的是英國商人密妥士,無論向國外購買機器、雇用匠人以及安裝機器等事項,崇厚概唯密妥士的主張是從。1867年后先在天津城南3里海光寺建機器廠、煉鐵廠各一,合稱鑄造局(西局),制造炸炮和炮車、炮架等。1869年夏向國外定購的以制造火藥、銅帽為主的各種設備和雇用的洋匠陸續(xù)到達天津,便又在天津城東8里賈家沽道設東局(即火藥廠),1870年開工,日碾洋火藥三四百磅。天津機器局在崇厚主持時,生產業(yè)績較差。
1870年“天津教案”震驚中外,清政府不得不派崇厚出使法國,又調李鴻章任直隸總督,于是天津機器局轉入李鴻章管轄。李鴻章及時對天津機器局進行整頓,生產業(yè)績好轉,到1876年所生產的新式軍火在產量上已較前兩年增加了三四倍,火藥、子彈等產品的產量也逐年增加。1884年中法戰(zhàn)爭爆發(fā),該局向各省供應的軍火較往年多至數(shù)倍,下屬各廠皆加做夜工趕造軍火。
中法戰(zhàn)爭結束后,清政府決定加快海軍建設。于是,天津機器局的生產又有所擴大,不僅要為陸軍提供槍、炮、彈藥,還要為海軍制造鐵艦、快船、魚雷艇及水雷、各口炮臺所需的軍火彈藥。李鴻章深感天津制造局是北洋海、陸各軍取給之源,地位重要,下大力歷經五次擴充。天津制造局的主要產品是火藥,從1876年正式生產以來每年產量60余萬磅,到1881年栗色火藥投產,產量提高到100多萬磅。天津制造局的建設前后耗資白銀達千余萬兩。八國聯(lián)軍入侵中國后,天津機器局毀于戰(zhàn)火。
1875年,山東巡撫丁葆楨因海防需用火藥奏準開辦,直隸總督李鴻章奏調徐建寅為總辦,定名為山東機器局。
當時制造軍火諸器,各國尤恃為不傳之秘,即使購買,亦往往以舊式及用剩不堪之物搪塞。徐建寅為“求自強”,此次承辦山東機器局未雇外國工匠一人,設計建筑皆自出心裁。所需材料、機器、書籍、儀器等均系在滬采購,從廠址選擇到建成投產,僅用一年半時間,可謂優(yōu)質高速。局內設火藥廠、機器廠、煉鐵廠、提磺房、合料房等部專造黑藥。造廠、購器各項,極力節(jié)減,省費較之他局數(shù)倍。1880年1月添設白藥廠,加造前膛槍鉛丸、二磅前膛炮彈頭。1887年6月開始制造槍彈。1895年8月添造槍子廠房,制造后膛抬桿槍。1905年為造七九槍彈,定購新機進行擴建。據(jù)不完全統(tǒng)計,山東機器局從1877年至1907年共生產火藥514萬磅,約占全國總產量的27%。民國元年改名山東兵工廠。日本占領濟南時則利用山東兵工廠剩下的設備和廠址重建兵工廠稱新中華火藥廠。1945~1948年為國民黨軍管的四十四工廠第五制造所。
山東機器局的建設能做到“械精、價廉、快速”,這與總辦徐建寅是一位具有嫻熟深厚的軍工技藝,實事求是的科學態(tài)度,高瞻遠矚的戰(zhàn)略思想的愛國者有關。在選擇廠址時,他根據(jù)火藥生產易燃易爆及黃河泛濫時有發(fā)生的特點,將廠址選在濟南城外形勢高亢之區(qū),交通運輸上,地處黃河之濱,離運河不遠,“秦、晉、豫、燕……各省,由黃河溯流而上,一水可通,將來制造軍火有余,可供各省之用,運輸易達”,“原料、燃料的供應距盛產煤鐵的章丘等縣較近”。在戰(zhàn)略上考慮工廠建于內地“不為彼族所覬覦,萬一別有他事,仍可閉門自造,不致受制于人”。在建廠方案上主張“集中力量,分期建設,先建黑火藥廠,縮短建設時間,以收實效?!边@些思想與現(xiàn)代選擇廠址時所持的原則基本一致,在距今130多年前對我國的軍工建設能考慮得這樣周全,確是難能可貴。
張之洞任兩廣總督時在廣東籌建槍炮局,他主張制造槍炮要力求新式和專業(yè)化,要把制槍炮和煉鋼結合在一起。張之洞通過廣東紳商捐墊集資籌辦槍炮廠,從德國訂購的機器設備到貨時,張之洞調任湖廣總督,繼任兩廣總督李瀚章又無心經營該廠,在張之洞力爭下,1890年經海軍衙門和戶部上奏,清政府決定將該廠遷往湖北漢陽,這就是漢陽兵工廠和鋼藥廠。
漢陽兵工廠
經營漢陽兵工廠和當時一般兵工廠是有區(qū)別的,為了免受中央官僚機構的掣肘,經費主要由地方自籌,除了在廣東籌集到的捐款外,還利用所收繳的湖北土藥稅等。為維持生產也曾被迫舉借內外債。1895年該廠發(fā)生拖欠洋款危機時,張之洞不得不謀求清政府資助,但他的辦法是以兵工廠的未來產品來抵債,這也可看作是洋務派軍工企業(yè)在向商品化邁進的一種努力。
鋼藥廠原由德國人負責設計、裝配、指導生產,1898年在漢陽城北添設煉灌子鋼、制無煙藥兩廠,故定名為鋼藥廠。制無煙藥的設備來自德國格魯森廠,每點鐘能出藥33磅。當時廠房、設備安裝完備,但德國人歸國度假,久去不歸,成藥無期,張之洞1900年遂委派徐建寅總辦鋼藥廠。
徐建寅接受鋼藥廠生產白藥(硝化棉無煙火藥)任務后,努力總結前期親歷試制強水棉花藥的經驗;吸取在德國考察的收獲和王世綬的經驗與不足,在這些基礎上,詳訂各項工藝條件,日手杵臼,配調藥液,親自研煉。終于在光緒1901年正月,制成了硝化棉無煙火藥,試驗藥力,頗稱充足,惟燒后稍有渣滓。徐建寅殫精竭思,逐項改進,日夜兼程研制,于二月初六日手自造成新藥數(shù)磅,試驗競無渣滓,藥力與德國產品毫無差別,研制成功,舉廠欣然。
張之洞仗著甲午戰(zhàn)爭后自己地位的上升,為該廠爭取了較多經費,從德國引進先進設備,大力擴充,一躍而為當時中國最大的兵工廠。1904年日產快槍50支,1908年已增至150支,且質量精良,號稱“新式最精之械”。
抗日戰(zhàn)爭時期逐步拆遷至西南地區(qū),抗日戰(zhàn)爭結束后接受軍事工業(yè)重組停辦,中國近代兵工史上擁有重要地位的漢陽兵工廠于1946年成為歷史。
近代火藥、炸藥技術是建立在近代科學基礎之上的,它是隨著近代化學科學一起引進到我國的。中國較系統(tǒng)引進西方近代化學科學和近代火炸藥技術的首推徐壽和徐建業(yè)父子。
徐壽,我國近代化學的啟蒙者和近代化學工業(yè)的先驅者。中國清代愛國科學家。1818年生于江蘇無錫錢橋社崗里,1884年逝世。
1864年1月28日,徐壽、華蘅芳等在安慶內軍械所試制成以機器為動力的小火輪。1864年徐壽等人到金陵(現(xiàn)南京)創(chuàng)建金陵軍械所,開始制造大型明輪式汽船,1865年制成我國造船史上第一艘自制輪船黃鵠號。
1867年春,徐壽剛到江南制造局即為該局發(fā)展之事向曾國藩提出譯書、采煤煉鐵、自造槍炮、操練輪船水師4點建議。
徐壽很重視西書的翻譯工作。1868年6月江南制造局設翻譯館,聘西人偉力亞烈、傅蘭雅、金楷理等合作,徐壽父子傾全力投入,前后17年共譯書17部、專論九篇,校閱書一部,共約287萬多字。所譯《化學鑒原》等已將當時西方近代化學知識,以及化學實驗方法和儀器使用知識系統(tǒng)地介紹到我國。與丁樹堂、趙益之等合作翻譯的《制火藥法》等書,為制造火藥和強水奠定了理論和技術方面的基礎。
1874年江南制造局設龍華火藥廠,徐壽致力火藥研制,于槍炮彈藥多所發(fā)明。在徐壽、徐建寅主持下江南制造局在中國第一次使用鉛室法制硫酸成功,“所產強水較西國所來強水,毫無少異”,且“價格低于舶來品數(shù)倍?!?/p>
1874年由英國駐上海領事麥華陀創(chuàng)議,徐壽、傅蘭雅經辦的“格致書院”開始籌備,這是我國第一個培養(yǎng)科技人才、傳播科學技術知識的場所。格致書院的創(chuàng)辦為我國培育了一批新型的科學技術人才,傳播了近代科技知識,為國內興辦近代科學教育起到了示范作用。
徐壽不求仕進,專心纂譯,勤奮地致力于化學、化工事業(yè)的開拓,引進先進的科學技術,熱心于科學教育事業(yè)。
徐建寅,字仲虎,生于1845年。早在17歲和父親徐壽一起進入安慶軍械所。1867年又隨父入上海江南制造局。也與英國人傅蘭雅、美國人金楷理等合作翻譯西方科學著作,把西方科學技術介紹到中國來,他所譯述的《化學分原》等書當時影響頗大。徐建寅在江南制造局工作了7年,“于輪船炮槍彈多有發(fā)明。自制強水棉花藥,汞爆藥”,李鴻章稱贊“徐壽父子于機器深入精通,能自出手?!?874年奉調到天津制造局督辦“制造強水”,1876年投產,日產硫酸2噸,較之購自外洋者便宜數(shù)倍。
1875年八月初二日,山東巡撫丁葆楨奏請調徐建寅總辦山東機器局,前后達四年之久。丁葆楨推崇備至,說徐建寅“承辦山東局機器,一切皆系自出心裁,繪圖定造,器精價廉,毫無浮冒”,“一人足抵洋匠數(shù)名,一切皆歸實用,不稍虛費”。
1879年徐建寅任駐德使館二等參贊,赴德、英、法等國進行考察,成為我國第一個到國外進行技術考察的科技人員,為我國引進近代科學技術作出重大貢獻。他在國外并不忘記國內的科學技術事業(yè),先后就考察所得寫了10多篇文章寄回國內,在《格致匯編》上發(fā)表。他還發(fā)表了“富國強民”的理想,力主發(fā)揚“勞苦”、“富樂”的精神,建設自己的國家。1900年被張之洞調往湖北,任湖北營務處暨教吏館武總教習,隨后因“漢陽煉鋼廠、無煙火藥廠均造成,近訂洋匠久未來鄂”,張之洞“焦急殊甚,無煙藥較之黑藥需用尤切”,于是要派徐建寅“總辦鋼藥廠”?!盀楦兄鲋?,忘危機之蹈,期于取材本地,以免仰給外人,日手杵臼,親自研煉”。待無煙火藥研制既成,不幸于1901年3月21日因機器事故殉職,時年57歲。