从文物看中国13世纪火器应用

火药是中国古代四大发明之一。在早期火药应用上，古代中国的最大贡献，一是创制出世界上最早的铁壳爆炸弹“铁火砲”（又称“震天雷”），这是现代一切炸弹的鼻祖；二是创制出世界上最早的金属管射击火器铜火铳，这是现代一切枪炮的鼻祖。

而最近的考古新发现证明，中国早期火器的这两个重大突破都是在13世纪取得的，这一时期也是中国早期火药火器技术发展并影响世界至关重要的年代，有许多问题值得深入探讨。

南宋铁火砲的发现与价值

目前普遍的观点认为，古代中国大约是在唐代后期、不迟于公元9世纪之初已经发明了火药。最初的火药技术被炼丹家们所密守，直到北宋初年即大约10世纪后期，文献中才出现火药应用于军事、创制火器的明确记录。此后直到12世纪末，在200多年的实践中，早期火器以纸、麻、竹、木等非金属材料制成，主要用于战争中实施燃烧、火攻。当时最主要的火器，一是火药箭（简称“火箭”），它在箭矢前端装置火药球，用弓弩发射；二是火毬，即球形火器，主要通过抛石机发射。这些火器用纸麻等材料制作，一些火毬中团入了铁蒺藜、碎瓷片等物，球体烧尽后可撒布于地面形成通过障碍。需要特别指出的是，宋元时期也把火毬称为“火砲”，因为古人称抛石机为“砲”，所以就把发射火器的抛石机称为“火砲”，进而又把抛石机发射的球形火器本身也称为“火砲”。就今所知，宋元时期文献中的“火砲”一词多指球形火器或是发射火器的抛石机，直到明初才渐用“砲”或“火砲”指称大型管状火器。

进入13世纪，中国早期火器有了重大进步，开始把火药与金属材料结合，首先是创制了铁壳爆炸弹。这种炸弹主要也是用抛石机抛投，时人称之为铁火砲，以区别于纸麻材料制成的火砲（即火毬）；因其爆炸时巨响如雷，时人又形象地称之为“震天雷”。

文献中对铁火砲的最早记载，见于南宋赵与褣的《辛巳泣蕲录》：南宋嘉定十四年（1221年），金军攻宋蕲州（今湖北蕲春），战斗中大量使用“铁火砲”，“其形如匏状而口小，用生铁铸成，厚有二寸，（爆炸）震动城壁”。所谓“厚有二寸”，应是指铁弹的横向整体最大宽度（以口和底相对为纵向）。赵与褣是这场战事的直接参与者，其书是对亲身经历的记录。当时守城的宋军尚无这种武器，此战之后，这种新式火器很快推广开来，宋军也大量制造使用，于是在宋金战争、蒙金战争、蒙宋战争以及元军攻日本的战争中，铁火砲都被大量运用，在古文献中留下了丰富的记述。宋元时期这种铁壳爆炸弹的使用方式，主要是用抛石机抛射，也可以由人手投。据南宋景定年间（1260年－1264年）成书的《景定建康志》记载，铁砲壳重量有三斤、五斤、六斤、七斤、十斤等多种（宋代一斤约合现在633克），砲壳有大有小，装药亦有多有少。然而，由于铁火砲的实物长期未被发现，直到21世纪初，今人都没有见过铁火砲的可靠实物，更无法对其进行切实的研究。

钓鱼城的铁壳火雷

2013年以来，重庆文化遗产研究院在对重庆地区两个南宋时期的古城遗址——钓鱼城遗址和白帝城遗址进行的考古发掘中，出土了一批南宋时期的铁壳火雷，大多高约10厘米，壁厚约1厘米，状如椭圆的球形，有完整和较完整的，也有碎片。2018年7月，在重庆合川举办的第三届钓鱼城国际学术会议上，重庆文化遗产研究院负责钓鱼城遗址发掘的袁东山研究员简要报告了这个发现。我也参加了这次会议，就和袁先生进行了交流，我认为这些铁雷就是文献中记载的铁火砲，物从原名，可以直接将之命名为铁火砲；这是个很重要的发现，为火药火器发明史研究提供了长期缺乏的第一手实物资料，希望能够尽快公布。考虑到整个遗址的发掘报告撰写需要时日，我建议他把有关铁雷的资料先整理发表。中国科学院自然科学史研究所得知这事后也非常重视，2018年9月专门邀请袁东山做了《重庆出土南宋球形火雷的初步研究》的报告，并请我配合作了副报告《从冯家昇的铁火砲图说起——关于重庆出土南宋铁火砲实物的学术意义》。随后，自然科学史所和科学出版社主办的英文期刊《中国科学技术史》（CAHST）2019年第1期正式发表了这两个报告，第一次比较详细地公布了这个新发现。

1954年，前辈学者冯家昇在研究火药火器发明史时，曾根据文献记载分析绘制了铁火砲的四种形式示意图。冯氏的示意图后来被许多研究者采用，有的人还加以改造使之立体化。其中第一种是“合碗式”。这是根据明人何孟春《余冬序录摘抄外篇》卷五的记述：“西安城上旧贮铁火砲曰震天雷者，状如合碗，顶一孔，仅容指。”冯氏又引“欧洲十六七世纪时的炮弹也是先把两半壳制成，装上火药，然后合拢起来的”为证，认为“合碗式”铁火砲是由两个半壳合成的。现在我们看到，重庆地区出土南宋铁火砲实物都是整体铸造而成，并没有两半合成的型式，但其砲壳中部有铸造留下的合范缝，看起来就像两半合成一样，由此推断，明代何孟春所说的“状如合碗”应为此意，并非冯氏理解的由两个半壳合成的“合碗式”。

第二种是“罐子式”。这是根据《金史·赤盏合喜传》的记载：“其守城之具有火砲名震天雷者，铁罐盛药，以火点之，砲起火发，其声如雷，所爇围半亩之上，火点著甲铁皆透。”这种“震天雷”从描述上看与重庆地区出土南宋铁火砲实物十分接近。

第三种是“葫芦式”。南宋赵与褣《辛巳泣蕲录》记载此类火砲“其形如匏状而口小”，但匏（葫芦）有亚腰形，也有梨形、长圆形的，冯氏将之图示为亚腰形，这类形制在重庆地区出土南宋铁火砲实物中是看不到的。不过如果将“形如匏状”理解成如同长圆形或梨形的葫芦，那就与“罐子式”很相似了，重庆地区出土的南宋铁火砲实物也有近似外形。由此我以为，古人所说的“铁罐”之形和“形如匏状”，可能是指同一种形式，而后人由于长期未能见到铁火砲实物，便有了不同理解。

第四种是“圆体式”。冯氏制图时没有说明其依据和资料来源，可能源自学者个人在受近代炮弹和炸雷的直观影响后做出的推测。重庆地区出土南宋铁火砲实物中有些与此很接近。实际上，古人所说的“铁罐”之形，也应该是包括这种形式的。

我们将冯氏四种示意图与重庆地区出土南宋铁火砲实物相对照，有相似之处也有不相符之处，这就是仅仅依据文字记载和语言描述进行分析的局限——如果只依靠文献记录推断，永远不可能达到准确的真实。而且这些差异还只涉及铁火砲的外表形状，至于铁火砲及其火药的性能、威力、制造技术等更丰富的科学内涵，如果没有实物作为参考，学者要进行具体、翔实的分析研究更是没有可能的。

重庆地区出土的南宋铁火砲实物，使我们第一次见到了古代中国发明创造的这种重要火器的真面目。而且，这批材料是从南宋遗址中经过科学考古发掘出来的成系列出土物，可靠性高、内容丰富，不仅有多个完整或较完整的器物，还有许多不完整的残件或爆炸后遗留的碎片；有的器物腹腔内可能还残留有火药；还出土了可能是用来铸造铁砲壳的陶范，以及可能与生产制造这种武器有关的窑炉。此外，各种器物在遗址中的埋藏状态，器物上黏附的各种痕迹，以及遗址与器物、器物与器物相互之间的联系等也包含了极其丰富的历史信息。这样一批丰富、可靠的实物资料，为切实、具体、深入地研究铁火砲及其铸造和火药技术提供了可能，特别是使今人能够对其进行具体的技术检测和分析，进而进行模拟仿真科学试验，从而准确地了解其技术性能和爆炸威力，最终实现对铁火砲制造技术和工艺方法的全面掌握。当然，完成这样的研究需要有跨学科的合作，我相信随着这批南宋铁火砲实物资料的公布，以及跨学科合作研究的陆续开展，必将有力推动火药火器发明史研究的显著深化。至于名称问题，按照古器物定名“物从原名”的原则，可以毫无疑问地把这些铁雷的专业名称确定为“铁火砲（又称“震天雷”）”。

铁火砲与一桩历史悬案

重庆地区这批南宋铁火砲实物的发现，对战争史、军事史研究也有重要的意义。古代中国把火药运用于战争之初，基本是以纵火制造杀伤，所以古人最初创制的火器都是燃烧性火器。而宋代铁火砲的创制和运用，标志着爆炸性武器在战争中开始扮演重要的角色。重庆地区出土的这批铁火砲实物，发现于蒙宋战争的两个古战场遗址——钓鱼城和白帝城，特别是钓鱼城遗址，是当年钓鱼城之战蒙哥汗殒命之地，这里出土的铁火砲实物，对后世学者研究和了解当年的钓鱼城之战提供了重要的历史信息和物证资料。

关于1259年蒙宋钓鱼城之战中蒙哥汗之死，中外文献有不同说法，中外学界有过多种分析。中国古籍《钓鱼城记》说：宋开庆元年（1259年），蒙哥汗统帅蒙古大军攻宋钓鱼城，命造望楼观察城防虚实，城内宋军用抛石机发射“砲石”对其进行打击，蒙哥“为砲风所震，因成疾，班师……过金剑山温汤峡而殂”。《钓鱼城记》为宋末元初人所撰，被多种古代方志收录，在中国广为人知。我以为，随着钓鱼城遗址中铁火砲实物特别是众多残片、碎片的发现，我们对《钓鱼城记》中这条史料应给予更多重视。在南宋时期和元代，“砲风”是人们描述火药火器爆炸冲击波的惯用名词。比如周密《癸辛杂识·前集·砲祸》记：元至元十七年（1280年）维扬砲库发生爆炸，“大声如山崩海啸，倾城骇恐……事定按视，则守兵百人皆糜碎无余，楹栋悉寸裂，或为砲风扇至十余里外”。周密即用“砲风”来描述火器库爆炸产生的冲击波。目前基本可以确认，在钓鱼城之战中宋军使用了铁火砲，他们用抛石机发射的“砲石”中，既有普通的石弹，也有铁壳爆炸弹——铁火砲。虽然铁火砲的爆炸冲击波不可能像火器库爆炸那样惊人，但其近距离的爆炸波夹带着飞散的炸弹碎片，具有很强的杀伤力，指挥蒙军作战的蒙哥为其所伤的可能性是存在的。前引《金史·赤盏合喜传》说，铁火砲爆炸时，“所爇围半亩之上”，就是爆炸破坏面积超过半亩地；“火点著甲铁皆透”，就是指爆炸碎片击穿了铁甲。又如《宋史·马墍传》记：至元十四年（1277年）元军攻静江（今广西桂林），城陷时残余宋军把城楼里一个大型铁火砲“燃之，声如雷霆，震城土皆崩，烟气涨天外，兵多惊死者，火熄入视之，灰烬无遗矣”。这些史料都说明当时一些大型铁火砲的爆炸威力已经相当大，这为蒙哥遭铁火砲所伤提供了旁证。

又如，钓鱼城之战中蒙古军是否使用了铁火砲？此前这方面的文献材料较为匮乏，但本次钓鱼城遗址中发现的铁火砲实物，特别是众多爆炸碎片，为这个问题的解答提供了新的物证：首先，古代中国的铁火砲是由金人创制并率先大量使用的，1234年蒙宋联合灭金后，蒙古军作为灭金的主力，俘获了大批金朝工匠及武器，因此必然获取了铁火砲制造技术，如此推断，则钓鱼城之战中蒙古军很有可能也使用了铁火砲。其次，此战之后的1274年、1281年，元世祖忽必烈两次派军渡海进攻日本，元军在与日军作战中也使用了铁火砲。这也为钓鱼城之战蒙古军使用铁火砲提供了旁证。最后，目前钓鱼城遗址中发现的铁火砲及其残片、碎片，有的出于南宋衙署遗址的水池中，应该不完全为宋军遗留，推断其中也有蒙古军攻城作战的遗留。据赵与褣《辛巳泣蕲录》记载，1221年金军攻宋蕲州城时，用抛石机向城内发射铁火砲，有的打到了知府帐前甚至卧床屋上。这似可佐证钓鱼城遗址中发现的铁火砲特别是一些残片、碎片，有可能是蒙古军从城外发射进来后爆炸留下的。

基于上述分析，我认为，重庆地区出土的这批南宋铁火砲实物，应是蒙宋战争中双方共同的遗留；钓鱼城之战，乃至整个蒙宋战争中，不仅宋军用了铁火砲，蒙古军也用了这种新武器。对此，可在今后对遗址和出土物的研究中进行深入探寻，以期发现更明确的证据。

以上这些初步认识，都是重庆地区出土的这批重要实物资料给予我们的新启发，但其学术意义绝不仅仅局限于个人认识所及的这几点，将来随着多学科合作研究的开展，当把技术的研究和历史的研究深度融合的时候，必定能够催生出非常丰富的新认识。

元大德二年铜火铳的发现

在把火药与金属材料相结合之后，古代中国的又一个重大突破是创制出了世界上最早的金属管射击火器铜火铳。目前一般观点认为铜火铳系元代首创。截至21世纪初，已知年代最早的铜火铳是中国国家博物馆收藏的元至顺三年（1332年）铜火铳，学界据此把铜火铳的创制时间定在14世纪上半叶。

2004年初，内蒙古地区一些收藏家在筹建蒙古和元朝历史文化博物馆过程中，邀请中国社会科学院考古研究所杨泓研究员、军事科学院历代战争和战略研究室王兆春研究员、内蒙古大学蒙古学研究中心齐木德道尔吉教授和我，对他们征集、收藏的一件铜火铳进行考察。这件火铳是内蒙古地质矿产局干部李春校在内蒙古锡林郭勒盟正蓝旗发现的。1989年7月，李担任内蒙古地质学校校长，带领该校地质采样专业师生到锡林郭勒盟正蓝旗进行毕业实习，偶然在元上都遗址东北达特淖日之东的一户牧民院落羊圈边发现此火铳。

该铳为铜质，铸造而成，铜色紫，表面略有绿锈。铳体坚固，保存完好。铳全长34.7厘米,重6210克。铳型为碗口铳（或称盏口铳），铳口部外侈，略呈碗形，口外径10.2厘米、内径9.2厘米，壁厚约0.5厘米；膛深27厘米，膛后部药室微隆起，壁上开有一个火门（药线孔）；尾部中空，长6.5厘米，两侧管壁上有两个对称的穿孔，径约2厘米，尾口周沿略凸起，径7.5厘米。铳身竖刻两行八思巴字铭文，蒙古语义试译为“大德二年于迭额列数整八十”。

经对实物的研究和讨论，我们认为此铳是迄今所发现中国最早的有明确纪年的铜火铳。随后，由我执笔起草了考察报告，铭文翻译由道尔吉教授反复斟酌确定，报告全文经杨泓先生定稿并在当年的《文物》杂志上发表。

元世祖忽必烈于至元年间命八思巴造蒙古新字并正式颁行，八思巴字由此成为元代官方通用文字。大德二年铳以八思巴字刻铭，款式严整，推断为官造器物。中国古代的官造兵器铭文，自战国以来逐渐形成传统，即以制造时间、制造地或制造机构、器物编号三者为最基本的内容。大德二年铳的铭文，初步可以认为已包括了这三项内容。“大德二年”是制造时间，即1298年；“迭额列”一词目前尚未考定，推测其可能为制造地或制造机构名称；“数整八十”应是火铳编号，进而推知当时火铳制造和使用都具备了一定规模。元上都遗址位于浑善达克沙地的南部边缘，气候干燥多风，沙土翻移，常有元代遗物暴露。大德二年铳发现于上都遗址东北浑善达克沙地南缘，推测其应是当年卫戍上都元军之遗物。

元代铜火铳是目前世界上最早的金属管射击火器。而内蒙古发现的这件铜火铳铳身有元成宗“大德二年（1298年）”纪年铭文，比之前发现的至顺三年铳又早了34年，把元代创制铜火铳的时间推前到了公元13世纪。

此外，我们认为，大德二年铜火铳还传递了其他重要的信息。

（一）关于铳尾穿孔的作用。大德二年铳的尾部两侧管壁上有两个对称的穿孔，径约2厘米。这两个对称穿孔的中心连线，就是火铳的水平线。铳身上的火门，正位于这条连线的中央，沿火门孔的垂直延线，自然与这条连线呈直角相交。因此，只要以铳尾这两个对称穿孔的中心连线为准水平放置火铳，火铳的火门便正朝上；同理，火铳的火门正朝上，铳尾穿孔的中心连线便保持水平。由此完全可以设想，大德二年铳的铳尾对称穿孔，实际上是装置火铳用的水平轴孔。将该火铳安装到架上后，它的尾部如果有这样一根水平轴（与铳体相固定，两端可以在轴座中转动），那么只要在铳身前部的下方加垫（或抽去）木块，就可以方便地抬高（或降低）铳口，改变射角。大德二年铳身上的此类装置，其作用与后世的火炮耳轴相似，可以便利地架设铳炮，也可以方便操作者进行较精确的瞄准。近代成熟的火炮耳轴设计是1490年前后法国最先提出的，但在这之前，火炮在东西方已有不短的应用历史，在这一应用历史过程中，人们对火炮的射击和瞄准不断地积累经验，采取了一些方便射击、提高瞄准精确度的早期办法。大德二年铳的尾轴装置，就是这方面的代表性案例。稍晚的至顺三年铜碗口铳，铳尾两侧有两个对称的方形穿孔，也属性质相同的构造。这种尾轴理当为木质，贯穿于对称轴孔之中，类似于车轴。后来的炮耳轴则一般位于炮身中部偏后之处，与炮管一体铸成，更为进步、合理，它应是由尾轴之类的早期方法发展、改进而来。

（二）关于中国发明火炮的时间。元代铜火铳有两个基本类型——单兵手持使用的手铳和安于架上发射的碗口铳，它们分别是金属管形射击火器枪和炮的鼻祖。新发现的大德二年铳是碗口铳，与至顺三年铳均具有早期碗口铳的特征：铳口只是略微外侈，药室较短、仅稍稍隆起。这与明代碗口铳铳口显著外张，药室增大、明显鼓起的特征，有明显区别。大德二年铳的铸造质量较高，铳体坚固，至今保存完好。此铳已经采用了调整射角的尾轴装置，说明在用炮上业已积累了一定的经验。综合以上所列大德二年铳具备的较为成熟的各个特征，我们判断大德二年铳亦非最早的碗口铳。中国古代创制铜火铳、发明火炮的时间，当在大德二年铳制造之前，即1298年之前。

依据目前掌握的资料，我们将中国古代发明火炮的时间定为13世纪晚期，大体相当于元代早期（1271年—1297年），是比较妥当的。因此，通过研究分析大德二年铳，我们将火炮的发明时间由原先认为的14世纪初期推前到了13世纪晚期。

（三）关于铜手铳的创制时间。大德二年铳和至顺三年铳均属于碗口铳。在黑龙江阿城、西安东关景龙池、北京通州等地也曾出土过早期铜手铳，虽无铭文，但研究者从相关资料判断，认为它们属元代之物，年代可能在元代早期。大德二年铳的发现，为元初开始制造铜火铳提供了证据，也为上述出土铜手铳的断代提供了新的佐证。作为现代枪的鼻祖的铜手铳，其创制时间也有可能上溯至公元13世纪。我们以为，元代很可能是在13世纪晚期差不多同一时期创制出了铜火铳的两个系列——手铳和碗口铳。但需指出的是，阿城、西安和通州出土的三件铜手铳，对它们的断代仍必须以密切相关的直接证据为本。其年代上限可推至元初，但并非确定它们是元初制品。这三件铜手铳的年代判定目前仍以元代（包含元初的可能性）为妥。

结语

公元13世纪，战争频繁而剧烈，宋、金、蒙古激烈攻防对抗，蒙古西征更是横跨亚欧大陆。在这一时期，中国早期火药火器技术有了重大突破，实现了火药与金属材料的结合，先后创制出铁火砲和铜火铳。

相关火器实物的发现，为我们详细了解13世纪中国火药火器技术的发展水平提供了可能，但是要把这种可能性变为现实，还需运用现代科学技术手段对有关实物进行系统的检测分析，并运用现代工程技术方法进行仿真模拟实验。这是今后需要重点去做的工作。

铁火砲是女真族建立的金朝率先创制的，铜火铳是蒙古族建立的元朝创制的，金朝和元朝的火药火器技术都是在宋朝的基础上发展的，这说明13世纪中国火药火器技术的发展创造是多民族共同参与实现的，但这个过程中具体的影响、继承、参与及互动情况，现在我们还不能廓清，这也需要今后着力研究探讨。

在13世纪，中国火药火器技术通过丝路贸易和蒙古西征逐渐西传，从而启动了欧洲火药火器技术的发展进程，对欧洲和世界历史产生了深远影响，但关于铁火砲和铜火铳这两种金属质火器的具体西传情况目前尚不清楚，这也需要我们今后着力挖掘史料，深入探讨研究。

钟少异 中国军事科学院战争研究院研究员，博士研究生导师。主要从事中国古代军事历史、军事技术和军事思想研究，编著有《安邦大略——中国历代国家安全战略思想论析》《孙子的战争智慧》《中国古代军事工程技术史》《中国古代火药火器史研究》《古兵雕虫——钟少异自选集》等。