概述
中國古代以硝石、硫黃、木炭或其他可燃物為主要組分，點火後能速燃或爆炸的混合物。因為硝石、硫黃等在中國古代都是藥物，混合後易點火併猛烈燃燒，故稱為 火藥 。現代黑火藥是由中國古代火藥發展而來。火藥是人類掌握的第一種爆炸物，是中國古代的四大發明之一，對於世界文化的發展曾起重大作用。
火藥的起源
火藥不是歷史上個別人物的發明，它起源於中國古代的煉丹術。從認識硝、硫性質，發現起火現象,到套用于軍事,經歷了一個漫長的歷史過程。早在漢朝以前，火藥的主要成分硝石、硫黃作為金石藥物已為人們所知。在秦漢之間成書的《神農本草經》中說：“消石，味苦，寒，主五臟積熱……煉之如膏。”“石流黃，味酸，溫，……能化金銀銅鐵，奇物。”消石即硝石，石流黃即硫黃，說明當時已作過火煉硝石的試驗，對硝石和硫黃的性質已有初步認識。
在火藥發明的過程中，煉丹家的作用特別重要。中國古代火藥的主要成分硝石和硫黃，以及硫黃的砷化物，都是煉丹術中常用的藥物。西漢末東漢初的煉丹書《三十六水法》中，有名為“硫黃水”、“雄黃水”、“雌黃水”的丹方，用硝石與硫黃、雄黃和雌黃在竹筒中以水法共煉。東晉時，煉丹家葛洪(283～363)在他所著的《抱朴子·仙藥》中有以硝石、玄胴腸、松脂三物煉雄黃的記載：“又雄黃……餌服之法，或以蒸煮之，或以酒餌，或先以硝石化為水乃凝之，或以玄胴腸裹蒸之於赤土下，或以松脂和之，或以三物煉之，引之如布，白如冰……。”經實驗證明：當硝石量小時，三物煉雄黃能得砒霜及單質砷；而當硝石量大時，猛火加熱，能發生爆炸。
隋末唐初醫學家、煉丹家孫思邈(581～682)，史稱藥王。選錄入《諸家神品丹法》的《孫真人丹經》，相傳是孫思邈所撰,記載有多種“伏火”之法。其中有“伏火硫黃法”如下：“硫黃、硝石各二兩令研，右用銷銀鍋或砂罐子，入上件藥在內，掘一地坑，放鍋子在坑內，與地平，四面卻以土填實，將皂角子不蛀者三個燒令存性，以鈐逐個入之，候出盡焰，即就口上著生熟炭三斤，簇煅之，候炭消三分之一，即去余火不用,冷取之,即伏火矣。”唐憲宗元和三年(808),煉丹家清虛子在其所著《太上聖祖金丹秘訣》（後選入《鉛汞甲庚至寶集成》卷二）“伏火礬法”中記載有將硫黃伏火之法：“硫二兩，硝二兩，馬兜鈴三錢半，右為末拌勻，掘坑入藥於罐內，與地平，將熟火一塊彈子大，下放裡面，煙漸起，以濕紙四、五重蓋，用方磚兩片捺，以土塚之，候冷取出。”
這類伏火之法,雖然煉丹家的原意,是為了使硫黃改性,避免燃燒爆炸,以達到煉丹的目的；但同時使他們認識到，上述丹方中含有硝石、硫黃和“燒令存性”（即炭化）的皂角子或馬兜鈴粉，三者混合具有燃燒爆炸的性能，從而發明了原始火藥。故在煉丹時，有必要採取安全措施，將藥罐放在坑內，與地平，四面並以土填實，甚至用濕紙蓋，方磚捺，以土塚之。煉丹家正是通過他們的長期實踐，才發現硝石、硫黃和木炭等混合物的爆炸性能，因此，至遲在 808年以前，含硝、硫、炭三組分的火藥已經在中國誕生。
在中唐以後成書的《真元妙道要略》中，更有明確的記載：“有以硫黃、雄黃合硝石並蜜燒之，焰起燒手、面及燼屋舍者。”“硝石宜佐諸藥，多則敗藥，生者不可合三黃等燒，立見禍事。凡硝石伏火了，赤炭火上試，成油入火不動者即伏矣。……不伏者才入炭上，即便成焰。”三黃是指硫黃、雄黃和雌黃。以上正是唐朝及唐朝以前煉丹家在發明火藥的過程中，對這類丹方燃燒爆炸性能的經驗總結。原始火藥也由此而逐漸進入軍事套用的新階段。
火藥的早期軍事套用 到10世紀，關於試製和試驗火藥兵器的記載已經屢見於文獻。北宋初官修的 《武經總要》 ，記載有火砲、蒺藜火毬和毒藥煙毬的火藥配方（見圖）。這 3個配方是世界歷史上最早冠以火藥名稱，並直接套用於 3種實戰武器的火藥。但應指出，這些配方中硝含量低，還含有大量其他組分,通常只能速燃,用以縱火、發煙或散毒，還是一種低級火藥，是近代火藥的雛形。
在北宋時已經大量生產火藥，政府有專設部門管理。宋敏求所著的《東京記》記載著北宋在汴京（今河南開封）建立了火藥作，也就是火藥製造工場，有嚴格的規程，並注意保密。大量文獻和史實可以說明,以上述3種火藥配方為代表的低級火藥，在10世紀已經用於製造火器。
技術的發展
10～14世紀，由於戰爭頻繁，火藥兵器得到發展，火藥性能不斷提高，火藥技術不斷改進。在文獻中有不少對於當時各種火藥兵器威力的描述。北宋靖康元年(1126)，金人攻宋都汴京，“夜發霹靂砲以擊賊，軍皆驚呼”（李綱《靖康傳信錄》卷二）。南宋紹興三十一年(1161)，金軍渡江攻宋，“舟中忽放一霹靂砲，蓋以紙為之,……自空而下,……其聲如雷，紙裂而石灰散為煙霧,眯其人馬之目,人物不相見。……遂大敗之”（楊萬里《誠齋集》卷四十四）。金天興元年(1232),赤盞合喜守汴京時,“其守城之具有火砲名‘震天雷'者，鐵礶盛藥，以火點之，砲起火發，其聲如雷，聞百里外，所圍半畝之上，火點著甲鐵皆透”（《金史》卷一百十三）。元至元十四年(1277)，元兵攻靜江（今廣西桂林），靜江破，守將“婁鈐轄猶以二百五十人守月城不下”。元軍圍之十餘日，“婁乃令所部入擁一火砲燃之，聲如雷霆，震城土皆崩，煙氣漲天外，兵多驚死者，火熄入視之，灰燼無遺矣”（《宋史》卷四百五十一）。元至元十七年(1280)，“維揚砲庫之變為尤酷。……碾硫之際，光焰倏起，即而延燎，火搶奮起，迅如驚蛇。……未幾透入砲房，諸砲並發，大聲如山崩海嘯，傾城駭恐，……遠至百里外，屋瓦皆震……。事定按視，則守兵百人皆糜碎無餘，楹棟悉寸裂，或為砲風扇至十餘里外。平地皆成坑谷，至深丈余。四比居民二百餘家，悉罹奇禍，此亦非常之變也”（周密撰《癸辛雜識·砲禍》）。元至正十九年(1359)，馬俊等率壯士“以火筒數十，應時並發，敵軍不能支”，敵軍“馳突春波橋，……我軍以火筒射而仆之”（徐勉之撰《保越錄》）。
據上述文獻描述的各種火器威力，很明顯地可以看出，火藥性能在10～14世紀中是逐步提高的。12世紀的霹靂砲，已能用火藥噴火的反推力，把它推上空中，反映出其火藥性能比10、11世紀用以縱火的火藥有了提高。13世紀,用於裝填 鐵火砲 （震天雷）的火藥,能將生鐵外殼炸成碎片,打穿鐵甲。一枚鐵火砲爆炸後,使城土皆崩，城內250人死亡，士兵多有驚死者。而在砲房爆炸中,能形成丈余彈坑，甚至楹棟有被砲風扇出數里者。這些事實充分說明當時火藥的威力之大。所謂“驚死”和“砲風”應是對爆炸時形成的空氣衝擊波作用的描述。此時火藥應已能爆轟，其組成和配方與《武經總要》所載的配方比較,顯然有更大的改進。到14世紀,元朝 火銃 (筒)的出現，說明此時火藥已經用作金屬管形射擊火器的發射藥。
明朝對火藥技術有大量文字記載，至今尚存的明代 《火龍神器陣法》 是繼《武經總要》之後的另一部重要文獻， 它反映了 14～15世紀及其前後火藥技術的進展，其中載有多種三組分火藥配方。在 戚繼光 所著《紀效新書》中，對火藥配方和製造工藝均有詳細記述。鳥銃藥配方含硝酸鉀75.8％，硫10.6％，炭13.6％，與現代標準軍用黑火藥基本相同。當時已製作粒狀火藥，所載工藝翔實可行。還記載了檢驗火藥性能的方法：“只將人手心擎藥二錢，燃之，而手心不熱，即可入銃。但燃過有黑星白點，與手心中燒熱者，即不佳。”說明對火藥燃速和反應的完全性提出了很高的要求。
理論的探索
明朝對火藥配方和性能已作了一些初步的理論探索， 有關記載最早見於唐順之的 《武編》(1549年輯)，後來茅元儀收入 《武備志》 （1621年刊印），名之曰“火藥賦”。這是一篇關於火藥的學術文章，其中寫道：“雖則硝、硫之悍烈，亦藉飛灰而匹配。”硝則為君而硫則臣，本相須以有為；硝性豎而硫性橫，亦並行而不悖。”“烈火之劑，一君二臣，灰硫同在臣位，灰則武而硫則文。剽疾則武收殊績，猛炸則文策奇勳。”“灰硝少,文雖速而發火不猛；硝黃缺,武縱燃而力慢。”對硝、硫、炭三種組分的作用和相互關係作了定性的說明，特別是明確了硝石在火藥中的重要作用，是符合科學原理的。明朝科學家宋應星在其名著《天工開物》 （1637年初刊）中對火藥性能作了理論探索,他說：“凡火藥,硫為純陽,硝為純陰,兩精逼合，成聲成變,此乾坤幻出神物也。”又說：“硝性至陰,硫性至陽。陰陽兩神物相遇於無隙可容之中。”他借用中國古代傳統的陰陽對立轉化之說，形象地描述硝硫在一定條件下發生的氧化還原反應。他和茅元儀一樣認為硝性豎而硫性橫，但又進一步明確提出了與現代“發射”和“爆炸”大致相當的“直擊”和“爆擊”兩個概念。他寫道：“直擊者消九而硫一。”“爆擊者消七而硫三。”將硝硫比例與性能聯繫起來，對實踐經驗作了總結。宋應星甚至對火藥爆炸產生的空氣衝擊波的殺傷作用也作了接近實際的分析。他在《論氣》這部著作中寫道:“驚聲或至於殺人者，何也？曰：氣從耳根一線宛曲出而司聽焉，此氣出入業其口鼻分官，窒則聾，棼則病，散絕則死。驚聲之甚者，必如炸炮飛火，其時虛空靜氣受沖而開，逢竅則入，逼及耳根之氣驟入於內,覆膽隳肝,故絕命不少待也。”這裡的“驚聲”就是那時對空氣衝擊波的認識,“炸炮飛火”即火藥爆炸。火藥爆炸後,在空氣中形成衝擊波，可使耳聾、內臟損傷或致人死命。
概觀中國對火藥的探索、發明和發展，自魏晉南北朝以來，古代化學家（煉丹家）們利用早在漢朝已經掌握了的金石藥物硝、硫，經過長期的煉丹實踐，至遲在唐憲宗元和三年(808)以前已經發明了火藥,並在五代末北宋初（10世紀）用以製造??器的實踐中，火藥性能也不斷提高，炸彈用火藥和金屬管形射擊火器用的發射藥等均已製造出來，並在明朝達到了成熟的程度。到明朝後期，科學家們還繼續在理論上作了一些探索。
