中国最早发明火药，为什么造不出机关枪？

两次工业革命的科技发明，为人类创造了丰富的物质财富，带来了人口的爆发式、持续性的增长。但同时，人类把技术也用在了武器研发上，杀伤力越来越大的武器也同样高效地夺走人们的生命，战场甚至成为人们展示最新科技发明的场所。

今天我们以机关枪为切入点，看看跃进的杀伤力背后有哪些历史规律值得我们学习。

什么是武器？在冷兵器时代，武器是一种特殊的工具，它能够让人用较少的能量打死对方。再往后，人类发明了远程攻击的武器，比如弓箭和标枪，它们可以将能量传递到远处。人类祖先智人在同尼安德特人的竞争中就受益于这类武器。而要想比弓箭更快速地将能量传递到远方，就需要使用火器了。

可以说，人类进入热兵器时代，本质其实是对能量远距离传送的需要。

在唐朝，中国人就发明了火药。根据李约瑟的说法，火药在五代时首次用于战争。今天发现的最早的金属大炮也是元朝制作的。到了明朝，中国出现了大量装备了火炮、鸟铳（chòng）和火箭（弓箭）的军队。但是明朝制造枪炮的技艺并不高，以至于明末对外战争时，明军使用的体积小、口径大、射程远的大炮都要从葡萄牙进口。

看到这里，你可能会想，明明是中国首先发明了火药，后来经由阿拉伯人传入的欧洲，作为“学生”，欧洲人起步应该是比我们晚的。但在近代的历次战争中，中国却被自己的模仿者打得命悬一线。这是为什么？当然，这里面的原因很复杂，到现在也没有人能给出定论。

但我想给你提供一个科技史的视角去试着解读一下，那就是中国没有西方的科学传统，因此就无法像西方的科学家一样，一代一代地用公式、理论完成对科学的继承和叠加。而武器常常就是科技成果的结晶。

因此，当科技在工业革命中开花结果时，中国不仅没有享受到文明的成果，反而被掌握先进技术的西方列强制服了。其实不光是火药，指南针、帆船等都不是西方人先发明的，但最终都在西方人手里进化成了反制东方的大杀器。

火器在历史上第一个里程碑式的发明是火绳枪（Musket），从15世纪到16世纪，欧洲和中亚都独自发明了这种武器。火绳枪的意义在于更多的人可以投入战争，因为它比弓箭的优势在于，练习起来相对容易，而且不需要太多的体力，这从本质上说就是使用火药的能量替代了人身体能量的结果。

但是，虽然叫“火绳枪”，其实它就是一个后部堵死的铁管。火绳枪操作的大致次序是这样的，先从枪管前面装火药，再上铅弹，随后用一根长针从前面伸到枪管里压紧，至此弹药的填充才算完成。到这里你可能好奇这个火绳枪后面堵死，那怎么点火呢？所以这种枪最关键的是火绳，因为只能通过它来引燃铁管里的火药。

除了省体力，训练快之外，火枪比弓箭还有两个明显的优势。一个是火枪在发射时所造成的心理震慑的效果远远超过弓箭，因此当西方殖民者与还是用冷兵器的亚洲或者美洲军队交锋时，后者见到一片火光烟雾，听到巨大的爆破声，首先就被吓破了胆。

在战场上，火绳枪在后期射速已经能达到每秒400～550米，子弹产生的动能能够穿透3～4毫米的钢板，武士的铠甲已经挡不住它的子弹了，这是弓箭做不到的。因此，火器巨大杀伤力的本质在于能够将更大的能量送达远方，形成巨大的破坏力。

另一个，也是更重要的优势，就是火枪进步的速度非常快，而弓箭在大约2000年前就基本定型了，以后也没有什么可以进一步改进的余地。更可笑的是，在中国，随着满清的入关，人们又使用回了弓箭，而火枪的技术却一直在进步。从这里你是否体会到我在课程中经常提到的科技发展可叠加的重要性。如果没有一个牢固的科学体系，技术很难取得进步，原有技术也很难受益于时代进步的成果。

接下来，我就为你介绍火枪是怎么在科技的改造下进化成机关枪的。如果说火绳枪是第一代火枪，那么今天的步枪则是第五代，在这之间，火枪经过了四次重大的改进，每一次都受益于技术革命的大环境。

第一次改进是从火绳枪到燧发枪（flintlock）。燧发枪的原理是使用转轮打火机（燧发机），击打燧石产生火星，点燃火药，这样枪手就不需要携带火绳了，这次改进受益于机械技术的进步。

第二次改进是18世纪末可燃弹壳枪弹的发明。早期的火枪装填弹药是极费时间的，可燃弹壳枪弹将铅弹和火药做在了一起，这样枪手在射击时只需要携带和直接安装“子弹”即可。这次改进受益于化学的出现和燃烧理论的成熟。

第三次改进是将膛线（Rifling）技术用在枪（炮）管内侧。早期的枪炮由于枪炮管中没有膛线，因此子弹或者炮弹飞行的路线飘忽不定，准头极差。到了18世纪，英国数学家鲁宾斯（Benjamin Robins，1707—1751年）从力学上证明如果子弹旋转飞行，则可以增强稳定性。很显然，这是力学和数学进步的结果。

第四次重大发明则是将前膛枪改进为后膛枪（breech loading rifle）。这次改进源于火药技术和机械技术的进步。后膛枪的出现很快改变了欧美战争的进程，在大西洋彼岸美国正进行的南北战争中，交战的双方第一次大规模地采用后膛枪。这让过去按照前膛枪设计的战术完全无法适应，双方一共有60多万人阵亡——这个数字超过了美国在所有其他战争中阵亡人数的总和。

火枪的每一次改进，都是它的使用便利性、射击的准确性以及杀伤力有所飞跃，特别是最后一次从前膛枪到后膛枪的改进。不过，相比后来机关枪的杀伤力还是有限得多。

说到机关枪大家可能会想到马克沁机关枪，这是世界上第一款普遍装备部队的全自动机枪，也是工业革命的机械成果在战场上得以应用的典型。

马克沁机枪扬名天下是在1893年，当时一支只有50名英军和几百当地人组成的殖民军队在非洲与马塔比黑人的战斗中，用5挺机枪击败了一支5000人的当地军队，当场击毙击伤了1500多人。一周后双方再次交战，一小队英军面对由2000来复枪手和4000勇士组成的军队，靠马克沁机枪击毙了对方2500人。

在这之后，马克沁机枪才受到欧洲各国军队的注意。在1916年的索姆河战役中，当英法联军数十万人冲向德军阵地时，遭到德军机枪和炮兵火力的严重杀伤，仅一天就伤亡近6万人，举世震惊。当时人们认为机枪的出现是人类前所未有的灾难，因为在此之前人类根本做不到如此高效率地屠杀同胞。

抛开机枪对人类的屠杀不说，从物理学原理上讲马克沁机枪的设计非常漂亮。在它之前，枪在射击时子弹壳里火药产生的能量相当大一部分变成了射击时的后坐力，不仅在能量上是浪费，而且还影响枪的稳定性，等到射击下一发子弹时，还需要人使用额外动力拉枪栓，因此在能量的利用上极为不合算。由于人拉枪栓的频率不可能太高，过去步枪其实输出的功率不可能太大，因此杀伤力有限。

1883年，马克沁改进出的新机枪，可以利用子弹壳里的火药爆炸时喷出的气体，自动完成步枪的开锁、退壳、送弹、重新闭锁等一系列动作，实现了子弹的连续射击。马克沁机枪不仅射速快，而且后坐力小，射击准确。又过了一年，也就是1884年，马克沁在自动步枪的基础上，采用一条6米长的帆布袋做子弹链，制造出世界上第一支能够自动连续射击的机枪，并且获得了机枪专利。

马克沁机枪让火药产生的能量，除了变成子弹的动能，剩下的用于子弹上膛，没有浪费掉，而且还节省了人力。最重要的是，由于机械做功的效率比人高，因此它输出的功率比步枪大得多，杀伤威力巨大。说到底，这项发明的核心是把一些手工操作问题变成机械问题，然后巧妙利用能量来驱动机械。

可以看到，武器的历次进化都是能量的跃升结果，这背后其实还是技术发展的结果。尤其是机枪的这四次变革都是与技术变革同步的。到了19世纪，一小撮武装起来的欧洲探险队常常能颠覆一整个亚非国家。随后，他们完善的铁路系统和先进的通信技术，更是让他们在征服世界的历程中无往不胜。