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炸藥: 生日快樂

炸藥: 生日快樂

1867年,阿爾弗雷德·諾貝爾為炸藥申請了專利發明,按照這張「出生證明」來看,炸藥今年已經150歲了。但是,從最初的起源到今天它在戰爭和建築工程中難以替代的地位,炸藥的發展歷史可不止150年。

青澀的黑色火藥

儘管諾貝爾的發明很偉大,但並不能算第一次真正意義的爆炸。火藥在公元9世紀時就在出現了,從13世紀開始就已經在歐洲用於軍事用途。

四大發明中的「火藥」從嚴格意義上來說應當屬於「黑火藥」,它的產生是煉丹爐造就的副產品,不是刻意研發的爆炸物。在道學盛行的時代,煉丹術士們不斷研發新丹藥,以期能為君王長者造就延壽續命的良方。大約在唐朝,煉丹者無意間將硝石、硫磺和木炭混合在一起,發生了「工傷」事故,釀成火災,且燒傷了自己,但也意外發現了黑火藥以及它的威力。雖然它不能讓人長生不老,但是雜耍藝人發現了它的妙用,運用火藥進行吐火等藝術表演,製造神秘氣氛,在幻術中利用煙火雲的掩護表演遁人、變物,效果非常好。同時爆竹也被製造出來,成為傳統節日里不可或缺的喜慶元素。

到了13世紀(宋代),運用黑火藥發明出了用火藥發射彈丸的武器——突火槍,以竹筒為槍身,內部裝填火藥與子窠(子彈,由瓷片、碎鐵、石子之類充當),點燃引線后,黑火藥爆炸,將子窠推出,射程可達200餘米。不過,這種武器的殺傷力有限,也沒有大規模推廣。到了元明之際,人對突火槍進行了改進,用銅或鐵製作火器的管壁,鑄成大炮,這些改良的金屬管火器稱為「火銃」,這時候,黑火藥兵器在部分戰場上發揮了重要作用。

對抗煙霧的攻堅戰

的黑火藥為西方的炸藥發展開了個頭,化學研究的深入讓炸藥有了更多的發展。

阿拉伯人除了把印度人發明的阿拉伯數字帶給我們之外,也在戰爭中把的黑火藥傳入了歐洲。在歐洲,黑火藥發展成為大型火炮發射葯和彈體炸藥,人們認識到它的威力遠遠大過刀槍兵刃,炸藥迅速成為戰爭中主宰勝敗的實力裝備。不過,黑火藥存在許多缺陷,比如容易受潮失效,易走火炸膛,射程有限,最要命的問題在於,黑火藥殘渣多,發射后產生的煙霧大,嚴重影響後續瞄準,人們一直在找尋可以替代黑火藥的爆炸物。

1845年,德國化學家舍恩拜發現了無煙爆燃物——硝化纖維。他在做試驗時不小心把盛滿硝酸和硫酸的混合液瓶碰倒了,溶液流在桌上,情急之下,他順手拿起妻子的一條棉布圍裙來抹桌子。在烘乾圍裙時,一靠近火,圍裙就被燒得乾乾淨淨,沒有產生一點煙或者灰,這啟發他研製出無煙炸藥硝化纖維。相似的,1846年,義大利人索布雷羅按照一定比例在硝酸和硫酸的混合物中加入甘油,也合成出高效爆炸液體——硝化甘油(在醫學上,硝化甘油製劑可以緩解心絞痛)。

這些無煙爆燃物的制配非常容易,但是狀態極不穩定,使用起來很不安全,在應用過程中曾多次引發爆炸事故。硝化纖維超過40℃時會分解自燃,硝化甘油中摻有雜質時會沒有任何預警地突然爆炸,一點輕微的擠壓可能就會造成一場嚴重的爆炸事故。如何儲存和運輸炸藥,安全地引燃炸藥,控制爆炸,成了一道難以逾越的發展鴻溝。

更安全的炸藥

諾貝爾的創新在於他發現硝化甘油這種液體爆炸物與硅藻土混合后,可以變得比較穩定。混合后的材料質感像黏土,可以揉捏塑形。把爆炸材料製作成各種形態后裝入紙板做的管子里,這時候得到的爆炸物並不會輕易爆炸,諾貝爾將其稱為「諾貝爾的安全粉末」,並為其申請了專利。

150年前,諾貝爾改變了炸藥的歷史

當時,穩定、可控地引爆炸藥在硝酸甘油炸藥的應用上也是個大難題。諾貝爾想到一個辦法,利用衝擊波來引燃爆炸物。硝酸甘油需要快速加熱來引爆,而衝擊波恰恰可以產生這種瞬間加熱的效果。為了讓這個想法成為現實,他發明了雷管。這個不起眼的小裝置會引發一個較小的起爆爆炸,然後這個爆炸的衝擊波會激發硝酸甘油炸藥的爆炸,讓炸藥發揮效力。

電影《拆彈專家》中,恐怖分子封鎖海底隧道,他們所放置的1噸C4炸藥可以摧毀整條隧道。

炸藥一代更比一代強

1863年,德國化學家威爾勃蘭德研製出TNT(三硝基甲苯)炸藥。1千克TNT爆炸能夠釋放大約420萬焦耳能量,足以炸毀5~6米高的混凝土房屋,威力巨大。更讓人驚喜的是,這種炸藥熔點為82℃,須由雷管引爆,狀態非常穩定、安全。憑藉這些優勢,TNT迅速成為明星高爆炸藥,成為軍事領域的寵兒。雖然現代炸藥發展得越來越先進,比TNT威力更大的爆燃物不斷出現,但是「物美價廉」的高性價比仍然使TNT炸藥在爆炸領域不老長青。

1899年,德國人亨寧發明出黑索金(環三次甲基三硝銨)這樣一種物質。它最初作為醫用藥物出現,後來人們發現它可用於製造無煙發射葯,具有很強的爆炸性,成了製作炸藥的重要材料。作為一種烈性炸藥,黑索金的爆炸力比TNT猛烈1.5倍。在原子彈出現以前,它是威力最大的炸藥,又稱「旋風炸藥」。

1941年,生產黑索金的一家化工廠在檢驗中發現,黑索金中存在的一種雜質含量與黑索金成品的爆炸效果呈正相關,某一批次黑索金成品中這種雜質越多,黑索金的爆炸效果就越好。將這種神秘物質提純后,人們發現了黑索金的一種同系物——奧克托今。奧克托今的爆速和爆熱都比黑索金更優,但是提純工藝要求嚴格,生產成本高,目前僅用於少數導彈戰鬥部裝葯、反坦克裝葯、火箭推進劑添加劑以及引爆核武器的爆破葯柱。

在黑索金炸藥的基礎上,美軍研發出了一系列合成物炸藥(分為A/B/C系列)。以C4炸藥為代表的塑膠炸藥是一種高效的易爆炸藥,這個系列的炸藥性質異常穩定,受到槍擊也不會引爆,在火中也只會慢慢燃燒,只能結合引爆劑以電雷管引爆。但是一旦爆炸,威力巨大。美國軍方使用的C4炸藥中黑索金在爆炸物中所佔的比例高達91%,一個重約0.5千克的軍用C4炸藥塊可以輕鬆炸毀一輛卡車。C4炸藥的性狀類似於麵粉團,可以揉捏塑形。這種炸藥能輕易躲過X光安全檢查,未經特定嗅識訓練的警犬也難辨識。所以,恐怖分子會利用C4實施惡行。為了防止這種情況,各國政府對C4炸藥的管制比毒品更嚴。

「炸藥之父」想說的話

炸藥的發展仍在繼續,但回歸最初,對炸藥發展做出巨大貢獻的諾貝爾原本只是斯德哥爾摩的一個建築師。起初,「炸藥之父」不過是想用炸藥更便捷地爆破岩石、挖掘隧道、修築鐵路,節省體力勞動。他改良硝化甘油,發明出安全粉末。後來,他進一步研製出了可用於水下隧道建設、威力大且可控性強的膠質炸藥(主要成分為明膠和硝基電解質)。當然,他也投入過炸藥的戰爭技術研發,為包括火箭、「無煙粉末」以及炮彈在內的許多技術發展做出了重要貢獻。

像許多軍事家一樣,諾貝爾曾經認為,發明大規模殺傷性武器是阻止戰爭的一種手段。他曾在一封信中說道:「我的工廠會比你們組織(和平反戰組織)更早終結戰爭。如果兩軍都有一秒摧毀對方的能力,所有文明國家都將選擇用談判來解決爭端,而非拿毀滅自己的可能性作為賭注。」

炸藥徹底改變了世界,使得戰爭和建設產生了革命性的變化,然而當它的發明者諾貝爾邁入暮年,成為了一名和平主義者,卻無法不為自己的這項發明而感到苦惱。

1896年,諾貝爾逝世,這個略顯瘋狂卻滿腹哲理的超級理想主義者留下了3100萬瑞典克朗(大約等於現在的2.56億美元)的遺產設立諾貝爾獎,獎勵那些為知識和進步做出傑出貢獻的人。另設立諾貝爾和平獎,授予那些為國家間的友好關係付出卓絕努力,或者為廢軍、減少軍隊數量、建立和發展和平組織做出突出貢獻的人。

火藥、炸藥製造了戰爭的陰影,各類意外爆炸事故也給人們留下難以磨滅的傷痛,但這些物質也在建築、化工、航天領域為我們造福諸多。炸藥並沒有做錯什麼,使用它的人決定了炸藥的命運。在150年後的今天,祝願炸藥生日快樂,願伴隨科技發展,炸藥能為人類帶來更多福祉,止戰之殤。

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