一 早期火药的配方
火药始于中国古代炼丹术，各术士为了追求长生不老药，在进行各种化学物质的烧制过程中产生了早期的火药，东晋著名道士葛洪（283～363年）就是这派人物的代表，所著中就可以对火药一探究竟，
古代炼丹
抱朴子曰：神农四经〔一〕曰，上药令人身安命延，升为天神，〔二〕遨游上下，使役万灵，体生毛羽，行厨立至〔三〕。又曰，五芝〔四〕及饵丹砂、玉札、曾青、雄黄、雌黄〔五〕、云母、太乙禹余粮，各可单服之，皆令人飞行长生
说明术士的炼丹配方中已经出现雄黄、雌黄，而且《抱朴子·内篇》中发现一个仙药药方。该方说：武都山所产雄黄纯而没杂质，其中有一种颜色赤如鸡冠，光明晔晔，可以作为仙药使用，将它与硝石、玄胴肠、松脂三物放在一起烧炼，制出的是一种引之如布、色白如冰的仙药，硝是火药的重要成分，由于炼丹的随机性，这种配方如果消失比例足够，硝石、胴肠、松脂和雄黄的混合物加热到一定程度的时候，就可以产生爆炸现象。
晋郑思远《真元妙道要略》记述：用硫磺、硝石、雄黄拌和蜂蜜烧炼时，它们的混合物会突然爆发出火焰，爆炸甚至会把炼丹者乃至房屋烧毁，此配方中已经明确了硫磺和硝石的成分，而火药中木炭还原剂的占比较少，而蜂蜜是含碳物质，反应后可以生成一定二氧化碳，代替原来的木炭作用。所以有学者认为真元妙道要略中的这个药方，实际上就是个火药方
另外关于炼制火药所需要的物质，按照古人的说法硝能“制五金八石”，“化七十二种石”，个性猛烈，故烧炼家又称其为“火消”、“焰消”。其矿多产于污秽之地，常覆盖于岩石表面或地面、墙角处，颜色泛白，故又有“地霜”一名。取天然硝，经煮炼、过滤、冷却等工序析出结晶，形成粗制品，坚白如石，所以有“硝石”的称呼。将粗制品与萝卜放在一起煮，后置于盆中冷却，表层结晶如细毫芒者叫“芒消”；生圭角状如白牙者称“马牙消”，亦称“生消”；其凝结于盆底成块者，也往往称为“消石”。硝石和消石可做同类看待，关于产地，早期硝石盛产于我国西部地区。《神农本草经》说益州生，《范子计然》说出陇道，《证类本草》说益州山谷及武都、陇西、西羌皆产，产地主要是今天的四川、甘肃以及青海部分地区。道书《众术类金石簿五九数诀》载唐代发现了新的硝石产地：麟德年甲子岁（664年），婆罗门支法材负梵甲来中国，前往五台山巡礼，途经汾州灵石县，见到此地产有硝石，便带领赵如珪、杜法亮等12人采取试用，但质量不好。又行至泽发现此地山川也产硝，便又带人采取。试烧后，紫焰烽起，即使与著名的鸟苌国硝石相比，质量也较好。泽州即今山西省晋城县
块状硝石
硫磺，硫黄一名石留黄，神农黄帝雷公咸有毒，医和扁鹊苦无毒，或生易阳，或河西，或五色，黄是潘水石液也（潘，即矾，古字），烧令有紫焰者，八月九日采，治妇人血结（御览云：治妇人绝阴，能合金银铜铁）。名医曰：生东海牧羊山，及太山河西山，矾石液也。案范子计然云：石流黄出汉中。木炭是日常产物，便不做多说
二 早期火药武器和火器制造系统
砲，在古代作为投石机的称呼，也可代指投掷的石弹（砲石），说明同时具有投掷工具和弹丸的意思，而如果用投石机抛射火药武器，弹丸本身可以称炮或者火砲。唐哀宗天祐初年（904年），郑璠的将领率军攻打豫章城（今江西省南昌市），“所部发机飞火，烧龙沙门”。“发机”即发射抛石机，“飞火”即火砲
砲车
另一个蒺藜弹，可以称为“原始手榴弹”中国博物馆收藏的一件唐代蒺藜弹实物“唐青黄釉陶火蒺藜”，。弹体通高9.5厘米；上部有一小圆口，直径2厘米；圆平底，直径4.8厘米。器表大半部位施青黄色釉，釉上有3层乳突形阳起物，形似蒺藜刺但并不尖锐，每层4枚，共12枚；下部系素面陶。除去蒺刺，该弹整器外形如同一个小口陶罐，与南北朝隋唐常见的半施釉带系罐非常相似
整体来看，这种火药陶弹在普通的陶罐基础上制造多层尖刺，形成固定的区域，外部包着一层青黄釉，体型较小，类似一枚手榴弹，可以人工或者使用抛石机发射，火药击发后将陶罐和玻璃炸破，以尖刺区和玻璃碎片造成杀伤。
“唐青黄釉陶火蒺藜”
陶蒺藜罐子
进入宋代，火药得到进一步发展，最明显的莫过于将火药纳入中央和地方的武器制造系统，北宋中央的东西作坊，就存在专门生产火器的作坊，总二十一作，曰大木作、锯匠作、小木作、皮作、大炉作、小炉作、麻作、石作、砖作、泥作、井作、赤白作、桶作、瓦作、竹作、猛火油作、钉铰作、火药作、金火作、青窑作、窟子作《宋会要·职官三十七》载，军器监有21个制造攻城器械的作坊，其中火药作、青窑作是专门制火药的；宋次道《东京记》则载，广备攻城作有10个生产项目，火药青窑便是其一。
朝廷不仅在最核心的中央制造系统中为火药留有位置，而且也鼓励地方人员为火器制造出谋划策，并交由地方都作院批量生产。《宋史·兵十一》记载，开宝三年（970年）五月，兵部令史冯继升进献火箭法，受到衣物束帛的嘉奖。咸平三年 （1000年）八月，神卫水军队长唐福献所制火箭、火毬、火蒺藜
咸平五年（1002年）九月，冀州（今河北省冀县）团练使石普将自制的火箭和火球进献朝廷，宋神宗亲自观摩了他的表演。在北宋前中期，火器已经有了一定的规模和重视程度
三 武经总要火器
武经总要作为一部宋代军事著作，其中关于火器比较重要的莫过于三种火药法
武经总要上的火药制作法
1毒烟火球法
硫磺15两（当时16两为1斤）、焰硝1斤14两、草乌头5两、巴豆5两、狼毒5两、桐油2.5两、小油2.5两、木炭末5两、沥青2.5两、砒霜2两、黄蜡1两、竹茹1两1分、麻茹1两1分，上述药物捣碎熬制后，以故纸12两、麻皮10两、沥青2.5两、黄2.5两、黄丹1两1分、炭末8两捣和成泥，涂傅在球体外部
草乌头 巴豆 砒霜是为毒药成分，狼毒 桐油用以制造烟雾，黄蜡 竹茹 麻茹 小油作为助燃物，总重75两多。其中焰硝30两，占总重近40%；硫磺15两，占总重近20%；作为火药还原剂的木炭末是5两，所占比率为6%强，尽管混杂了大量毒物，而且主要作用在于放出毒烟，但笔者以为火药能否爆炸在于硫磺 硝石 木炭的齐全程度和占比，配方中纯火药占比几乎百分之七十，而且三种成分齐全，而且考虑到其实战性能，笔者以为毒烟火球和烟罐一类火器类似，应该是以火药的一定爆炸扩大毒烟等杀伤物品的传播以达成更好的效果
2火砲火药法
晋州硫磺14两、窝黄7两、焰硝2斤8两、麻茹1两、干漆1两、砒黄1两、定粉1两、竹茹1两、黄丹1两、黄蜡0.5两、清油1分、桐油0.5两、松脂14两、浓油1分
制法是：捣碎硫磺、窝黄、焰硝，用罗筛过，然后与砒黄、定粉、黄丹放在一起研和；将干漆捣为末，把竹茹、麻茹经微火炒碎；熬黄蜡、松脂、清油、浓油为膏状，放入前列各药中和匀。诸药外裹以5层纸衣，用麻绳绑缚固定，最外傅上一层熔化的松脂
品总药量为82两2分，其中焰硝40两，占总重48%强，几近一半；硫磺14两，占总重17%
第三种是蒺藜火球火药法，硫磺1斤4两、焰硝2斤8两、粗炭末5两、沥青2.5两、干漆2.5两、竹茹1两1分、麻茹1两1分、桐油2.5两、小油2.5两、蜡2.5两，制法是：把硫磺、焰硝、粗炭末、沥青、干漆捣为末，剪碎竹茹、麻茹，再用桐油、小油、蜡熔成的汁与上述诸药调和。药调好后，团在三枝六首铁刃上制成一个球体，中贯一根1丈2尺长的麻绳。球体用纸、麻、黄丹、炭末包傅起来，外涂沥青、黄蜡汁。最后，在球体上嵌入有倒刺的铁蒺藜8枚，总药量为79两7分。其中硫磺20两，占总药量的25%强；焰硝40两，占50%强；粗炭末5两，占6%强；其他物质所占比例不足19%。这种火药法是《武经总要》中纯火药量比例最高的而且各成分齐全，就构造来看也更倾向于爆破杀敌
蒺藜火球火药法
蒺藜火球
总结来看，以上三种配方中虽然成分杂多，但纯火药成分均在百分之六十到百分之八十之间，除开因为实战要求而添加了大量毒物的毒烟火球（而且各毒药单体占比也往往只有几两），其余火药法更多是增添了一些有利于助燃的物质，而且各物重量往往只有寥寥二三两，总的来说是以火药击发为主，毒物进行攻击辅助，而大多数仅仅带有其他物质助燃。但是需要说明的是，根据描述，除了火药法以外，三者均提到要外加外敷药，内包药物，并冠以麻绳，铁蒺藜等物，说明总体来看这其实是提到了其所使用火药具体配方的火药武器制作方法或者各物件列表，而不是仅有的三种配方
以武经总要的其他火器烟球和火鹞为例，烟球内装火药3斤，用黄蒿约1斤将其包裹起来，然后再涂附上一层厚厚的易燃物。使用时以烧红的铁锥将厚层烙透，引燃烟球，用抛石机发射到敌方。黄蒿是一种蒿科植物，燃烧时可以产生大量的烟而火鹞是通过尾部的大量草束制造火种，攻击方式上和毒烟火球存在这类似性，但由于没有毒烟火球对以毒物迷晕敌军的需求，其内装的火药其实更拥有可能偏向更高的硝石 硫磺和木炭还原剂占比，以求利用更强的爆炸散步烟雾和火种取得更强的作战效果
烟球
火鹞
突火枪
注意宋军骑兵手持的突火枪
至于砲，1982年江西省安义县长埠村出土一件铜质砲棋，为同出32枚铜棋之一。它直径4.8厘米，厚0.7厘米，重60克，比一般所见铜质象棋大，并厚重得多。棋正面阳文楷书“砲”字；背图为一圆球形物体，上部为燃烧的火团所覆盖，大致在其中部有2条平行的下凹纹，出土时匣上放置一枚北宋崇宁通宝钱，这里的火砲应该是类似陶蒺藜火弹，霹雳火球一类的爆炸类火器，背面中部球体部件有2条平行的下凹纹，有可能是将两大块铁板拼接成火砲，即铁火砲，又或者为用以人力抛射的系带
进入北宋末期和南宋时期，爆炸或燃烧火砲的使用愈加频繁，规模也极其庞大，早在靖康之围中，续资治通鉴提到金人筑望台，度高百尺，下觇城中，以飞火士晤砲燔楼橹，进攻宣化门时更是火砲如雨 宋军不甘示弱发火焚梯，敌数引却。复用鹅车、洞子攻北城，军士射以九牛弩，一发而贯三人。诏募人焚敌砲架，大臣士晤率部众用火砲摧毁金军攻城器械，史载士珸砺将士死守，飞火炮碎其攻具，以计生得其首领，敌乃解围去。
而火砲也在水战中发挥着重要的作用，绍兴三十一年，李宝麾下水军，趁着金军劫掠民船过程中，设伏于七宝山，发起突然袭击，击溃金军，并（斩完颜郑家奴）等五人，其在作战中便使用了一种霹雳砲，史载其盖以纸为之，而实之以石灰硫黄，炮自空而下落水中。硫黄得水而火作，自水跳出，其声如雷。纸裂而石灰散为烟雾，眯其人马之目，人物不相见，以纸外敷，同时具有燃烧和烟雾骚扰的作用
同时北方的金国也在火器方面颇有发展，据《续夷坚志》记载，山西阳曲（北郑村中社，铁李以“捕狐为业，大定末，一日张网沟北古墓下，系一鸽为耳，身在树上伺之，未二更，狐至，铁李腰县火罐，取卷爆潜热之，掷树下，猛作大声，群狐乱走，为网所罩，瞑目待毙，以斧椎杀之
金军自身更是在火器方面使用了铁质爆炸弹，《辛巳泣蕲录》载，铁火炮“形如匏状而口小，用生铁铸成，厚有二寸”，爆炸时“震动城壁”。更说火炮（其声大如霹雳），击中守军，其人头目面霹碎，不见一半”，足以见其威力之大，正大八年，金军将领板讹可率三千士卒向潼关逃去，为蒙古军战船所阻拦，金军以赍火砲名“震天雷”者连发之，砲火明，见北船军无几人，力斫横船开，得至潼关，遂入阌乡，能灭杀截击三千败兵的蒙古军，并且史载金军周围（矢石如雨。数里之外有战船横截之），说明蒙古人绝不在少数，同样在守城中金军也使用铁火炮对元军造成过有效杀伤，归潜志载北兵攻城益急，炮飞如雨，用人浑脱，或半磨，或半碓，莫能当。城中大炮号“震天雷”应之，北兵遇之，火起，亦数人灰死，金史列传五十一关于绍定五年的开封围攻中，又提及其守城之具有火砲名“震天雷”者，蒙古人试图挖地道突破城防，被金军以震天雷（以铁绳悬“震天雷”者，顺城而下，至掘处火发，人与牛皮皆碎迸无迹。又飞火枪，注药以火发之，辄前烧十余步，人亦不敢近。大兵惟畏此二物云。）
震天雷
与火炮的威力和作用成正比，地方也兴起了大规模制造铁火砲的浪潮，据景定建康志记载，建康（今江苏省南京市）在开庆元年（1259年）四月至景定二年（1261年）七月间，创制三万八千三百五十九件鉄炮殻十斤重四只七斤重八只六斤重一百只五斤重一万三千一百四只三斤重二万二千四十四只火弓箭一千只大弩箭一千只突火筒三百三十三个火蒺藜三百三十三个火药弃袴枪头三百三十三个霹雳火炮殻一百只，5斤重铁砲壳13104只，3斤重铁砲壳竟达22044只，共35266件，占火器制造总数的90%以上。可见，南宋末期宋军的火器是以铁火砲为主的，铁火砲是当时最主要的作战武器。
铁火炮的形制
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