製造火藥的硝石,居然能從土裏“種”出來?丨輕武專欄_風聞
军武次位面-军武次位面官方账号-专注于高品质的趣味军事科普,打造男人最爱看的频道09-05 21:43

在研究史料的時候,軍武菌總能看到我軍兵工人員從牆角、牆縫甚至廁所裏收集硝石,用來製造火藥。
當時軍武菌就有一個疑問,為什麼硝石能在這種地方找到呢?查閲了更多資料後,這個問題才終於得到了解答。


今天,軍武菌就來和大家就來聊聊,古人在認識和利用硝石的過程中發生的趣事。
我國作為火藥的發明國,對於硫磺,硝石和木炭這三種原料的認識也是比較早,並且準確的。春秋晚期(大約公元前6世紀)的《範子計然》一書中就有記載:“消石(硝石)出隴道”。説明此時人們不但認識硝石,還對硝石產地有所瞭解。

▲馬王堆三號墓出土醫術
在火藥發明以前,我國硝石主要被用於醫學。馬王堆漢墓中出土的帛書中就記載有用硝石治療瘍癰的醫方。《史記》中也記載名醫扁鵲有用硝石治病的經歷。長期以來,硝石一直作為一味良藥流傳於世,這也是為什麼後來煉丹師在煉製“長生不老藥”的時候會加入硝石。

▲宋應星
明代宋應星所著《天工開物》中不僅介紹了硝石的產地和性質,還以古代自然科學的方法解釋了硝石的形成:“消質與鹽同母,大地之下潮氣蒸成,現於地面。近水而土薄者成鹽,近山而土厚者成消。以其入水即消熔,故名曰消”。雖然這並不是硝石真正的形成原因,但最起碼中國古人知道硝石來自大地內部,而不是像農作物一樣種出來的。
那麼誰會覺得硝石是種出來的呢?答案是歐洲人。

▲硝石是從樹上長出來的嗎?
正所謂沒有對比就沒有傷害,歐洲在13世紀以前都不知道有硝石這種東西,直到火藥傳入才開始漸漸認識硝石。在15世紀和16世紀歐洲人還在思考硝石究竟是像莊稼一樣能在地裏種植的,還是像礦物一樣能被開採的。
製造火藥需要用到大量硝石,那個年代的歐洲小打小鬧就沒停過,硝的需求量巨大,僅僅依靠自然開採是完全不夠的,因此就有人想到了“種”。他們模擬自然界中硝石的生成環境,建立了很多“硝石種植園”或者叫“硝牀”,用於生產硝石。

▲硝石種植園
種植園內需要挖掘出多條溝渠,在溝渠內鋪墊黏土,再一層層地堆放上排泄物和腐爛的樹葉。每層之間還要鋪上石灰石或草木灰,架起小樹枝,確保一定的空氣流通。工人們還需要定期往溝渠內補充尿液和糞水,保證其中濕潤。而且最好用飲酒者的尿液,玄學告訴他們這能提升硝石的品質。
如此“種植”一年之後,就需要將溝渠內那些污物挖出來,裝進桶裏,再加入純淨的雨水溶解和浸出硝石晶體。最後把溶解了硝石的水煮幹,就得到了相對純淨的硝酸鉀。可想而知,這個過程的氣味酸爽無比,因此硝石種植園全建在遠離居民區的深鄉下。

▲硝石的提煉
硝石種植園的工作儘管艱苦,但至少稱得上文明,而接下來要説的“硝石挖掘人”就不那麼文明瞭,他們受命於國王,任務是四處尋找並收集自然生成的硝石。
這是在英王亨利八世統治時期誕生的一種職業,在挖掘這一方面,硝石挖掘人可謂權力通天。只要他們認為某個地方有硝石,就可以去挖。農民的田地和房屋自然不在話下,教堂甚至國王的宮殿都可以挖,如果拒絕就有可能被法院起訴。

▲硝石挖掘人
這種職業幾乎存在於所有歐洲國家。在法國,硝石挖掘人擁有國王頒佈的挖掘證,挖完別人地還不用給錢。在英國,硝石挖掘人有權強徵車輛用於運送硝石,且免去所有税收和道路通行費。雖然英國規定挖了人家的地要給補償,但是補償款往往遠不及損失。
所以在當時,硝石挖掘人的待遇和過街老鼠有的一拼,經常被打,還有些人會花錢收買硝石挖掘人,請求他們離開自己的土地。
挖硝石最盛行的地方是英國,在德國和法國紛紛建設硝石種植園的時候,英國卻遲遲沒有掌握這項技術。幾乎整個都鐸王朝,從亨利八世到伊麗莎白一世,英國的硝石供應都極大依賴硝石挖掘人。當英國人用大炮轟擊西班牙無敵艦隊的時候,船上的火藥裏至少有一半的硝石是從各種地方挖出來的。

為了尋找硝石,各個國家無所不用其極。當時很多國家的穀倉和地窖不準鋪地板,以便硝石的形成。1642年美國波士頓的一條法律宣佈“在未來的下半年內,每個殖民地的種植園中都應當建一座長20或30英尺,寬20英尺的房子……以生產硝石”。這項法律來源於英國在1626年通過的類似法律,要求倫敦周圍的公民做同樣的事情。德國和瑞典也有類似的法律。直到約1830年左右,瑞典穀倉才被允許鋪設石頭,但農民還是要每年提供一定量的硝化土,作為税收的一部分!顯然這和“搶”也沒什麼區別。

説了這麼多,肯定有很多小夥伴現在在好奇,硝石到底是從哪來的?很多人發現潮濕的牆角以及旱廁周圍硝很多。還有人説之所以會長硝是因為這個牆角經常有人尿尿。這些都有科學道理,聽我講完硝化過程就明白了。
硝化的過程十分複雜,直到20世紀才被徹底研究清楚。硝酸鉀的形成需要具備諸多條件,首先最好有一片富含鉀元素的肥沃黑土,其次要有充足的空氣和水分,存在於此的某些含氮有機物在特殊細菌的作用下會形成硝酸,硝酸與土壤中的鉀質化合成硝酸鉀。這些物質在毛細管作用下會慢慢上升到地面,待水分蒸發後就形成了一層白色的結晶,這就是所謂的硝。

硝酸鉀的形成需要含氮有機物,那麼哪裏富含含氮有機物呢?答案就在人畜排泄物裏。這就是為什麼旱廁周圍容易發現硝。而能夠自然析出硝石的地方,往往也都是人畜聚集區,我國山西的永濟縣雖然相對偏僻,但古時此地為蒲州城,相傳還曾是舜都故址。在此處約9平方公里的地帶內,每年二至十月份中天氣晴朗乾燥時,地表便會析出皮殼狀的深褐色硝土。

此外內陸鹽湖或鹽鹼地也是硝的重要自然產地,但產出的往往不是製造火藥所需的火硝,而是芒硝。比如我國山西運城的解池,自古以來便是著名的食鹽產地。解池的氯化鈉含量不算很高,再加上長期不平衡開採(只取食鹽),導致大量鎂芒硝自然析出。《宋史》中記載“陝西民多以朴硝私煉成顆,謂之倒硝,頗與解鹽相亂”,意思是民眾將鎂芒硝加工後冒充解池產出的食鹽,這種做法十分缺德,因為吃了鎂芒硝之後會竄稀。
前文提到我國古人很早就認識了硝石,但是對於硝石的稱呼卻非常混亂。“硝”古代亦作“消”,有樸消、消石、芒消、馬牙消、英消、鹽消、土消、火消等數十種不同稱呼,但表達的意思是一樣的。

這些所謂的硝不但名字不同,所含成分也不同。其中芒硝的主要成分是硫酸鈉,製造火藥用的火硝主要成分是硝酸鉀。還有一種主要成分是硫酸鎂的鎂硝,常和硫酸鈉一起出現,也被誤認為是芒硝。
而將各種硝辨別分類清楚的,不是科學家,也非老中醫,而是那些整天痴迷於煉丹的“神棍”們。

南北朝時期,我國著名煉丹家和醫學大師陶弘景就提出了用焰色反應區分諸硝。他在《本草經集註》中寫道:“先時有人得一物,其色理與樸消大同小異,朏朏如握雪不冰,強燒之,紫青煙起,仍成灰,雲是真硝石也。”
這裏説的“真硝石”其主要成分是硝酸鉀,鉀的焰色反應是紫色的,而鈉的焰色反應是黃色的。用這種方法的辨認鉀硝石顯然十分科學,但也存在一個問題。鈉的焰色反應靈敏度要遠高於鉀,但凡鉀硝石中多含點鈉,這個方法就不準了。
到了唐代中期,又有一羣煉丹家在《丹房鏡源》裏提出了一種新的辦法。他們想要煉製一種叫鉛丹的中藥,首先要使用硫黃與融化的金屬鉛反應生成硫化鉛(PbS)。再加入鉀硝石作為氧化劑,使得PbS迅速轉化成Pb3O4,即煉丹完成。如果其中加入氧化劑是鈉硝或鎂硝則煉丹失敗,這也是一種可靠的辨認方法。

同樣成書於唐代中期的煉丹著作《黃帝九鼎神丹經訣》中也提到一種方法:“消石與樸消,大同小異。朏朏如握鹽雪不冰,強燒之,紫青煙焰起,仍成灰,不沸無汁者是消石也。若沸而有汁者,即是樸消也。”
這段話的意思是,納芒硝在加熱後會釋放出結晶水,自身也會溶於其中,繼續加熱便會沸騰,待水分完全蒸發後便會得到白色粉末,也就是無水硫酸鈉,中藥裏稱為“玄明粉”。而鉀硝石在受強熱時會熔化如油,不會沸騰。至此,中國煉丹家已經基本掌握了辨別鉀硝石的方法,為黑火藥的發明提供了基本條件。

▲“玄明粉”就是無水硫酸鈉
隨着時間的推移和科學技術的進步,硝石這種物質漸漸退掉了神秘的面紗,即便是如此依賴硝石挖掘的英國人,也從17世紀開始從印度進口硝石。
儘管硝石的獲取方式不再野蠻,但作為“黑火藥之母”,在相當長的時間內,硝石都無法與血腥撇開關係。歷史故事或許荒誕有趣,但其背後卻充滿着暴力與鮮血。願我們只能在過年的鞭炮聲中聞到“硝”煙的味道,和平萬歲!
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