中国古代四大发明之一的黑色火药,从原料配比到制造方法,在相当长的一段时间内,都没有多大改变。直到19世纪,它还是独霸炸药领域的唯一宠物,无论是爆炸药、发射药,还是导火药和引爆药,都是非它莫属。它承包了爆破工程的全部任务,没有任何一种东西可以取代它。
但是,黑色火药又有着长期无法改变的缺点,那就是它的爆炸威力较弱,不容易引燃和导爆。
自19世纪产业革命以来,开矿业和铁路交通业的发展,迫切要求爆破威力更大的炸药,用以开凿隧洞和矿山坑道。于是对新式炸药的研制,便成为当时科学和技术的热门课题。
在这项充满危险的研究事业中,有一串闪光的名字,照耀着炸药发展的历史。
1837年,法国化学家贝罗兹用浓硝酸处理纤维质,制得了一种硝酸纤维素。
1845年,白特哲与旭恩拜因先后用硝酸和硫酸的混合液,处理棉花纤维,制得与硝酸纤维素相似的物质,称为硝化棉(俗称火药棉)。
这种火药棉的出现,不仅在制造炸药的原料和工艺方面有了新的突破,而且在爆炸性能方面也有很大的改进。
因此,这种火药出现之后,立即引起了欧洲化学界和工业界的关注,一时间相继研究硝化棉的制造工艺和化学性能者趋之若鹜。
但是,由于硝化棉具有很强的化学活性,存放时非常危险。这是因为硝化棉中所含的杂质引起的,而当时的研究者们又没有认识到这个问题的严重性,因此,一直没能研制出可以在干燥地方长时间放置又不分解爆炸的火药棉。所以,从1850年开始较广泛地研制火药棉以来,因存放这种爆炸物而引起的不幸爆炸事件频繁发生,致使人们对这种不祥之物谈虎色变,因而不敢进一步研究和应用。
几乎与此同时,在炸药发展史上又出现了另一件大事:意大利青年化学家苏雷罗发现了硝酸甘油。
苏雷罗曾做过硝酸纤维的发现者贝罗兹的助手,对贝罗兹的研究工作很熟悉。他回到自己的祖国意大利以后,继续研究硝酸与有机物的反应问题。
1847年2月17日,他将很纯的甘油,滴入2暶1的硫酸和硝酸的混合液中,经化合反应后,制得一种黄色的油状透明液体,这是甘油的三硝酸酯,即俗称硝化甘油。
当时,研制出硝化甘油的苏雷罗教授,并不了解这种化合物具有极易引起爆炸的性能。有一次,为了测定硝化甘油的成分,他把它溶解于醚中之后,发现醚很快就挥发掉了,只有一薄层硝化甘油的沉淀物附着在烧杯底上。他当即点燃了酒精灯,拿起烧杯便在灯火上加热。不料,“轰”的一声巨响,烧杯爆炸了!飞溅的碎玻璃片划破了他的手和脸。
苏雷罗发现了硝化甘油和它的爆炸性能,并制成了硝化甘油药物(医治心脏病的药物)。然而这一切并没给他带来成功的喜悦,因为他觉得作为一个化学家,发现一种新的化合物,而又不能测定它的化学成分,是一件令人遗憾的事。同时,硝化甘油可怕的爆炸性能,又使他望而生畏,他不敢轻易设计分析方案。
苏雷罗的重大发现,引起了俄国著名化学家尼古拉·西宁的重视。他想寻求把硝化甘油应用到实践中的方法。1854年,他曾提出过用多孔物质吸附硝化甘油的设想,但他惧怕试验的危险性,未能把设想付诸实践。
后来,他考虑到老诺贝尔是应用黑色火药的专家,并且他本人又是老诺贝尔几个儿子在圣彼得堡时期的家庭教师,所以他就把硝化甘油应用开发的希望寄托在诺贝尔一家身上。
1859年的一天,西宁教授前来访问诺贝尔父子工厂。宾主寒暄几句之后,客人从皮箱中取出一个小瓶,小心翼翼地托在手心上,瓶里装着黄色油状液体。主人当场认出那是硝化甘油。
西宁将瓶里的液体往铁板上倒了一小滴,用火点了一下,那液体忽地燃烧成一团火。再往铁板上倒了一小滴液体,并用铁锤轻轻地敲击了一下,“啪”地一声,发生了猛烈的爆炸。
“看到了吧,硝化甘油的爆炸力极强。”西宁教授解释说,“然而,不幸的是,发现这个化合物的苏雷罗教授却因在测定它的组成时发生爆炸,脸部受了重伤。从此,他便停止了实验。由于对硝化甘油爆炸性的恐惧,至今也没有人再去研究它。”
阿尔弗雷德听着,眼睛里闪烁着兴奋的光芒。
他的父亲伊曼纽尔十分感兴趣地问:
“我看爆炸力可能比黑色火药强10倍。你的意思是,想把硝化甘油用到水雷上,对吧?”
“是这样的,不过,硝化甘油很不稳定,非常危险。但是我认为你有勇气和才能进行这项研究……”
从来不知危险为何物的父亲自然不会拒绝这样的请求,可是没等他表态,儿子却抢先说:
“请把这项研究交给我们吧!”
阿尔弗雷德把小瓶子放在手上,像注视一块珍奇的宝石一样,聚精会神地看了好一会。从那以后,诺贝尔父子便与硝化甘油结下了不解之缘。
自从西宁教授向他们介绍了硝化甘油之后,诺贝尔父子便投入到硝化甘油的开发实验中去。因此,可以说他们父子是把硝化甘油应用于炸药事业的先驱。
老诺贝尔是从混合炸药的角度来研究硝化甘油的应用的。这是他返回瑞典后所进行的研究工作。
1863年,他在黑色火药中加入10%的硝化甘油,配制成混合炸药。当时,他对这种混合炸药的爆炸效果和应用前景抱着十分乐观的态度。他预想,用这种混合物,可将平常炸药的用量减半,而且可以减少烟尘对枪炮的污染。他写信给阿尔弗雷德,催促他从圣彼得堡赶回斯德哥尔摩,来协助他的实验。他在信中写道:
“我试验的火药,已得到真正的好结果,我用低价制成的产品,其效力可与最好的法国霰弹枪火药相等。制成这种火药,也许还能扩充为大工业……我们确信能挽回从前在俄国的所有损失。所以你一定要赶快回来,帮助你的老父,并在国内外开展这项事业。”
这类内容的信件接连发了几封,在老诺贝尔三番五次的催促下,阿尔弗雷德只好动身返回斯德哥尔摩。
当时,瑞典军事当局资助老诺贝尔6000克朗,为一个委员会进行一次实验。经过一番准备之后,他们在瑞典的卡尔司废炮台进行试验。新炸药用在枪弹里效果还算不错,可是用于炮弹却完全失败了。幸好阿尔弗雷德对可能发生的情况事前有所准备。他取了一份硝化甘油及黑色炸药各半的材料装进炸弹,投出去后炸弹爆炸了。
起初的炮弹没有发生爆炸表明,这种混合炸药引爆很困难。其实,这种炸药致命的弱点就在于此。只有在把硝化甘油与黑色火药按一定比例混合的情况下才能发生强有力的爆炸。如果混合后不马上使用,经过一段时间,硝化甘油被黑色火药的孔隙所吸附,这时混合炸药就难以引爆了。若想引爆它,需要用强而有力的雷管才能奏效。直到几年以后,阿尔弗雷德发明了雷管,这个引爆的难题才迎刃而解了。
阿尔弗雷德在那次为军方进行的混合炸药试验表演之后,用整整一个夏天的时间,按照他父亲的意思,对各种成分不同的配料反复试验,结果证明老诺贝尔的设想无法获得成功。最后,老人自己都感到厌倦了,干脆放弃了应用硝化甘油的念头。
这时候,阿尔弗雷德才重新按着自己的想法,将这项研究继续下去。
这件事很能说明诺贝尔父子之间存在着一种微妙而又有趣的关系,这就是他们父子在大前提下能团结合作,而在具体做法和环节上又各持己见互不相让的那种复杂的矛盾关系。面对着这种矛盾,父子俩所持的态度也是大相径庭:老诺贝尔往往摆出不可一世的架式,他锋芒毕露,刚愎自用,老子天下第一,表现出十足的家长式作风;而小诺贝尔则表现出做晚辈的恭顺和谦卑,但这只是一种表面形式,其实他是采取以柔克刚、以静制动的战术,来对抗老子外强中干的霸道作风。他嘴上不说,心里却想:
“你怎么说,我就怎么做,直到证明你的想法绝无实现的可能。那时候,对不起,老爸,你这套行不通,看你儿子的吧!”
他们父子之间围绕科学发明这种明争暗斗的矛盾,虽然有损于亲情关系,然而却是一种在资本主义制度下不可避免的社会竞争意识的缩影。
与老父亲相比,阿尔弗雷德总是技高一筹。他在反复实验中发现了一个规律:假如设法先使少量硝化甘油爆炸,由此发生的震荡和热力,可引发全部的硝化甘油爆炸。根据这一发现,他找到解决这一难题的突破口:研制硝化甘油的引爆剂。
经过一番摸索,他终于找到了这种引爆剂。他在一根小玻璃管里装满黑色火药,其中埋着一根导火索,然后再把这根小玻璃管浸入装有硝化甘油的容器内。
正式试验那天,阿尔弗雷德的大哥罗伯特也到场参观。因为硝化甘油的爆炸力极强,又是第一次做这种新型实验,所以大家都提心吊胆。试验开始时的气氛十分紧张,众人屏住呼吸,凝视着阿尔弗雷德点着了导火索,等它燃烧了一会儿,便把那个“魔盒”扔了出去,接着盒子里只是“扑哧”一下传出不大的响动,那盒子在地上翻了几个跟头,便安静地躺在那里。预期震天动地的爆炸声没有发生。大家悄悄地你看看我,我看看你,短促的沉默过后,代替爆炸声的是,父亲的放声大笑。罗伯特想到经过精心准备又兴师动众的一次试验,到头来竟放了个哑炮,也不禁失笑。只有小弟弟奥斯卡·埃米尔神情严肃,在一旁一言不发……
父亲幸灾乐祸的嘲笑声,一方面刺伤了阿尔弗雷德的心,事过多年后,他对此还一直耿耿于怀,另一方面也激励了他决心把这项研究进行到底。
他经过反复思索,又仔细地检查了实验装置以后,终于找到了引爆不成功的原因,原来是因为玻璃管口没有封紧,以至于导火索引发了管内的黑色火药以后,不能把玻璃管炸碎,因而也就不能产生出足以使硝化甘油爆炸的冲击力和高温。
于是,阿尔弗雷德用封漆密封管子的两端,然后点燃引信,再把盒子扔出去,便“轰”然一声爆炸了。接着他又反复表演了几次,也都获得了成功。1863年,阿尔弗雷德根据自己正反两方面的实验结果,总结出引爆硝化甘油的原理。他说:
“我根据理论上的推演而得出这样一个结论:假使能够将火药的热力用一种足以引起爆炸的速率传递给硝化甘油,由于气体冲击的压力,使硝化甘油发出更大的热量,就能促使爆炸的实现。”这就是诺贝尔引爆装置的基本原理。
随即他在瑞典申请专利,获得了硝化甘油引爆物的专利权。由于这项专利是以他个人的名义申请的,他父亲认为,他自己在这项事业的发展初期所发挥的作用被忽略了,因而他本人也被儿子忽视了,所以心中十分恼火。
一天晚上他终于发作了,从饭桌旁站起来,就儿子单独申请专利一事,破口大骂。阿尔弗雷德也不示弱,同父亲面对面地站着,气得脸色铁青,瞳仁充血,虽然一言不发,但是流露出寸步不让的神情。他虽然与父亲性情不和,但是,与他正面冲突顽强对抗,这还是他生平的第一次。这表明他做人的原则性,他一切都可置之度外,唯独自己真正的成就不容否定和侵占。
阿尔弗雷德虽然用黑色火药引爆硝化甘油获得了成功,不过,他发觉这种引爆物的威力还不够大。比如,用这种引爆物就不能引爆硝化甘油与黑色火药的混合物。因此,他在继续寻求一种更强有力的引爆物。
经过两年左右的时间,他终于发现一种叫雷酸汞的褐色粉末,对震动非常敏感,受到撞击或摩擦即可发生爆炸。后来,他将雷酸汞封装在铜管里制成引爆物,称为雷管,一直沿用至今天。
阿尔弗雷德从发明用黑色火药制成的引爆物到用雷酸汞制成的引爆物,经历了无数的艰辛和危险,终于圆满地解决了硝化甘油炸药的引爆问题。当时欧洲正在修建一条横穿纳雷达山脉的铁路,由于使用了阿尔弗雷德制造的硝化甘油炸药,使工程进度大为加快。从此,这种炸药便在世界范围内普遍生产和广泛应用。