炸藥是如何發明的?
今天全世界很多人都知道諾貝爾(Nobel)這個姓氏,每年都有幾位卓越的科學家、經濟學家、愛好和平的人士被評定獲得以這個姓氏命名的巨額獎金和崇高和榮譽。通過報紙、期刊、電臺和電視臺向世界各地傳播,各種各樣的書籍中記述著諾貝爾獎獲得者的事跡。
諾貝爾全名是阿爾弗雷德·貝恩哈德·諾貝爾,瑞典人,1833年10月21日生於瑞典首都斯德哥爾摩,在他父母幸存的4個兒子中排行第三。諾貝爾出生後不久,1837年父親破產,出走芬蘭謀生,幾年後移居俄國,在彼得堡從事制造機器、鐵件和軍工設備。1842年10月母親攜帶孩子們從瑞典到俄國和父親***同生活。諾貝爾到俄國前因體弱只接受了1年正規教育,到俄國後他和他的兄弟接受瑞典和俄國私人教師的教育,其中有俄國化學家齊寧(H.H.Зинин,1812~1880)。
1850年,諾貝爾16歲,到德國、法國、意大利和北美學習兩年,成為壹位通曉多國語言和愛好化學的青年人。諾貝爾回到俄國後,這個國家卷入對抗英、法的克裏米亞(Crimea)戰爭(1853~1856)。他的父親忙於制造大量軍用物資,包括水雷,他和他的兩個哥哥也在工廠裏工作,獲得不少實踐經驗。當時使用的炸藥仍是黑火藥,齊寧提出改用硝化甘油。這是1847年意大利化學家索布雷羅(A.Sobrero,1812~1888)首先用硝酸和硫酸作用於甘油而制得的壹種易爆物質,受到震動、熱、摩擦或機械作用都可能發生爆炸。於是,諾貝爾壹家開始了硝化甘油的研究和制造。
戰後俄國政府取消了和工廠簽訂的合同,他的父親再次宣告破產,1859年回到瑞典,正如離開瑞典時壹樣窮困。諾貝爾和他的兩個哥哥留在俄國挽救他們家庭的企業。在這期間,諾貝爾獲得了關於氣量計、水表和氣壓計的發明專利,激發了他作為壹個發明家的興趣。
1863年,諾貝爾回到瑞典。他和他父親獲得壹筆貸款,重新開始制造硝化甘油的研究。就在這壹年,諾貝爾發明了他的第壹件劃時代的發明——諾貝爾專利發火件。這種發火件的初始構造是將液體的硝化甘油裝在壹個金屬管或其他密封的管中,再在其中放入壹個裝有普通火藥的小木管,從小木管的蓋子上引進壹根導火線,使硝化甘油的爆炸由小木管中火藥爆炸的沖擊波引起,而不是依靠直接點燃。這個原理是爆炸科學的壹大進展,創造了控制硝化甘油起爆的方法。1865年他將裝黑火藥的小木管改換成裝雷酸汞[Hg(CNO)2]的金屬管。因此,諾貝爾專利發火件又稱諾貝爾雷管,簡稱雷管。
雷酸汞是壹種起爆藥,是1799年首先由英國化學家霍華德(E.C.Howard,1774~1816)將硝酸、乙醇(酒精)和汞***熱而制得。
1864年諾貝爾和他的父親在斯德哥爾摩郊區赫倫內堡(Heleneborg)建立了壹座制造硝化甘油的實驗室。這年9月3日實驗室發生爆炸,死5人,其中有他的弟弟。他當時不在場,得以幸免。
實驗室爆炸和弟弟被炸身亡沒有嚇倒諾貝爾。他把實驗儀器設備搬到壹艘遠離城市、停泊在湖心的駁船上進行實驗。1865年世界上第壹座生產硝化甘油的工廠在斯德哥爾摩附近壹個隔離區溫特維肯(Vinterviken)建成投產,諾貝爾身兼廠長、工程師、會計員、推銷員……接著在德國漢堡(Hamburg)附近的克魯梅爾(Krümmel)建成另壹座生產工廠。
硝化甘油被裝在錫制罐或玻璃壇中,用木條板包裝後運輸。但是,硝化甘油在貯存和運輸過程中還是存在易爆炸的危險。壹艘裝運硝化甘油的輪船在從漢堡駛往智利的途中,在大西洋遇到大風浪,由於顛簸發生爆炸而沈沒;在德國,壹家工廠在搬運時因沖撞而爆炸,整個工廠和附近民房變成壹片廢墟;在美國,壹列火車被炸毀。針對這些事件,搬運工人拒絕搬運,瑞典政府和其他壹些國家政府下令禁止生產和運輸諾貝爾的炸藥。
困難和挫折沒有使諾貝爾屈服,他頑強地進行試驗,努力克服遇到的障礙。1867年的壹天,諾貝爾註意到壹個裝有硝化甘油的罐子在卸貨時破裂,漏出的硝化甘油被矽藻土吸收,形成固體物,爆炸力比純硝化甘油低,但是安全。矽藻土是微小海洋生物遺體的多孔含矽骨骼,當時用作裝運硝化甘油壇罐的襯墊,以防震動。諾貝爾幾經試驗後,確定采用3份硝化甘油和1份矽藻土混合,制成粉末狀固體,具有純硝化甘油75%的爆炸力,卻免除了可怕的易爆危險。諾貝爾借用希臘文dynamis(力量)壹詞命名它為代拿買(dynamite)炸藥,又稱黃色炸藥。
代拿買炸藥在1867年在瑞典和英國取得專利,1868年在美國取得專利。它被用來築路、開鑿運河、開掘油井和礦山,在開挖希臘科林斯(Corinth)運河中,在清理流經羅馬尼亞與南斯拉夫之間多瑙河的鐵門(Iron Gate)峽谷中,在修築瑞士聖哥達(St.Gotthard)的鐵路線中,都顯示出威力。
諾貝爾繼續從事炸藥生產的研究。1875年壹天,他在壹次試驗中劃破了手指,隨手用火棉膠塗敷,形成壹層具有彈性的膜以保護傷口。他壹夜傷口疼痛難眠,卻受到啟發,將火棉與硝化甘油制成具有彈性的爆膠(blasting gelatin)。壹種典型的配方是8%(質量分數)火棉和92%(質量分數)硝化甘油。這種炸藥既有硝化甘油那樣大的爆炸力,又有黃色炸藥那樣的安全性。
火棉又稱硝化纖維素或硝化棉,是德國化學家舍恩拜因在1846年將硝酸和硫酸作用於棉花首先制得。棉花中含有大量纖維素,火棉和硝化甘油壹樣易爆炸,不安全。直到1865年英國化學家艾貝爾(F.A.Abel,1827~1902)發現火棉的不安定性是由於其中含硝酸的數量不同所引起,提出了改進的辦法,先將火棉在堿水中洗滌,然後幹燥成型。這樣制得的火棉安定性好,比較疏松,可用作炸藥,但不能直接裝彈。火棉膠是火棉在酒精和乙醚(壹種易揮發、易燃和令人麻醉的無色液體)中的溶液。當溶液中的溶劑揮發後形成彈性膜,曾用於制造照相膠卷等。它的英文名稱是collodion,譯成柯羅酊,來自希臘文kolla(膠)。
到1887年,諾貝爾又在等量火棉和硝化甘油中加入10%(質量分數)樟腦制成巴裏斯特(ballistie)炸藥。這壹名稱來自歐洲古代的弩炮(ballista)。這種炸藥爆炸力適中,燃燒無煙,穩定安全,又稱硝化甘油無煙火藥。
諾貝爾還將硝酸銨加入代拿買炸藥中,制成銨代拿買(ammondynamite)炸藥;還將硝酸銨加入爆膠中,制成銨膠代拿買(ammongelatin-dynamite)炸藥。
諾貝爾的炸藥工廠遍布英、德、法、意、俄、美等十幾個國家,贏得壹筆巨大財富。他還從事人造絲、橡膠、皮革、熔化礬土、制造寶石、改良電池和電話等的研究,很難計算他究竟獲得過多少專利,在清理他個人資產中至少有355項專利在不同國家中獲得批準。他還在俄國巴庫(Бaky)油田大量投資,占有大額股份,增加了他的財富。他為業務奔走,往來於德國、法國、意大利之間,沒有私人秘書、律師,往往親自回復來信。他被玩笑地稱為歐洲最富有的流浪漢。他終生未曾結婚。
1888年,諾貝爾居住在法國巴黎,壹天讀到報紙上刊出他死亡的訃告,訃告裏提到死者曾發明用於戰爭的炸藥,導致很多人死亡。他意識到,這是把他的哥哥路德維·諾貝爾(Ludvig Nobel)的逝世和他本人搞混了。於是,他反省了自己發明硝化甘油炸藥的動機是用於開發礦山,造福人類,卻事與願違,遂使他萌發了建立促進世界和平的獎勵基金。
諾貝爾晚年患心臟病、心絞痛,1896年12月10日在意大利聖雷莫(San Remo)他的別墅裏因腦溢血逝世,享年63歲。在這之前,他於1895年11月27日夜在巴黎寫下遺囑,將他價值3 300萬瑞典法郎(約合920萬美元)的全部財產作為基金,以每年的利息作獎金(約20萬美元),分為5等份,分給每年在物理學、化學、生理學和醫學、文學、和平5個領域內作出卓越貢獻的人。諾貝爾逝世5年後,1901年12月10日——諾貝爾逝世周年紀念日在瑞典首都斯德哥爾摩和挪威首都奧斯陸舉行了第壹次諾貝爾獎的頒獎儀式。諾貝爾生前,瑞典和挪威曾是壹個聯合王國。
瑞典科學院負責頒發物理學和化學獎;斯德哥爾摩皇家卡羅林醫學研究所(Royal Caroline Institute)負責頒發生理學和醫學獎;瑞典學士院負責頒發文學獎;挪威議會選出五人委員會負責頒發和平獎;諾貝爾財團負責財產管理和支付獎金。並規定每項獎不得由4人以上分享獎金。
從1968年開始,又新設經濟學獎。此獎是為紀念瑞典銀行300周年而設的,每年由瑞典銀行支付壹定獎金,提供給諾貝爾財團,由瑞典科學院負責頒發,通常稱諾貝爾經濟學獎。
諾貝爾獎包括壹枚金質獎章、獎狀和壹筆巨額獎金。獎章正面是諾貝爾半身雕塑像,用羅馬字標出他的生死年月日;反面因獎的種類不同而異,物理學和化學獎獎章的反面刻有埃及神話中私生育與繁殖的女神伊西斯(Isis)像,聖母手持財富和科學智慧的號角,輕啟女神的面紗。
獎金金額每年不等,總的趨勢是逐年增加,近年來已達到或超過100萬美元。
物理學和化學獎以及生理學和醫學獎在每年10月由負責機構確定受獎人;12月8日舉行受獎演講,每位獲獎者報告自己的成果和業績;12月9日開歡迎會,由諾貝爾財團主持,在斯德哥爾摩壹所交易所大廈舉行;12月10日舉行頒獎儀式,由瑞典國王頒發金質獎章和獎狀,在斯德哥爾摩音樂廳舉行;12月11日頒發獎金並舉行晚宴。和平獎頒發儀式在挪威奧斯陸舉行。
諾貝爾獎從1901年開始,1916和1917年因第壹次世界大戰以及1940~1942年因第二次世界大戰中斷未授獎。迄今已103年,有500多人次獲獎。
諾貝爾獎在推動世界文明進步方面有很大貢獻,但在和平獎、文學獎方面有時受到政治因素的影響。物理學、化學、生理學和醫學獎方面雖經嚴肅慎重審定,但也有個別失誤。例如,1917年英國人巴克拉(C.Barkla,1877~1944)因發現J射線獲得物理學獎,但這種射線並不存在;又如1926年丹麥人菲比格(J.Fibiger,1867~1928)因研究壹種癌癥獲生理學和醫學獎,而這種癌癥完全是假定的。