明朝守城第一器是何物
魯迅先生在《電的利弊》一文中曾經說過這樣的話：「外國人用火藥製造子彈禦敵，中國卻用它做爆竹敬神;外國用羅盤針航海，中國卻用它看風水……」但如果魯迅先生瞭解了明朝火器也許就不會這麼看了。
明朝是中國古代把火器使用到最極致的年代，火器的種類紛繁多樣。南京大學歷史系考古專業教師賀雲翱告訴記者，明朝的火器在當時的世界是數一數二的。明朝的火器一般可以分為三類，一類是燃燒性火器，比如火箭、火球等;一類是爆炸性火器，比如地雷、炸彈等;還有一類是管形射擊火器，就是槍和炮這些火器。
明朝有一種叫萬人敵的燃燒性火器，宋應星在《天工開物》中就稱讚它是「守城第一器」。這種火器是用泥製成的，周圍留有小孔的空心圓球，晾乾後裝填火藥，並摻入有毒物質。當敵人攻城時，點燃引信，拋到城下，火焰會四面噴射，並不斷旋轉，燒灼敵軍。因為它製作簡單，取材又方便，又有殺傷功能，所以才有此稱號。
南京理工大學化工學院教授潘仁明告訴記者，古代火器主要都是利用黑火藥的燃燒作用來製作武器。黑火藥的工作原理很簡單，主要成分是硝石和硫磺，將這兩種物質按照一定的比例配製，再加入其他一些輔助成分，點燃後它們會發生化學反應，生產高溫氣體，公式如下：2KNO3 + S + 3C = K2S + N2 ↑+ 3CO2 ↑。黑火藥對火花和火焰敏感，點燃後火焰的傳播速率較快。燃燒時能釋放出大量的高溫氣體，並產生很多熾熱的固體顆粒，形成大量的煙，能造成一定迷惑作用。
明代的火銃兵，他手持的三眼銃創製於明嘉靖年間，連射性能好，且實用性高，廣泛引用於明騎兵和神機營部隊，是明軍重要的單兵火藥武器。但此銃精度不高且二次裝填(三發後裝填)不便，逐漸被明軍廣泛裝備的鳥槍和弗朗機等火器替代，但因其功能的特殊性(連射，可當錘)明末騎兵確依然大量裝備。崇禎在李自成攻入北京的時候出宮而走，手中提的兵器就是三眼銃。明朝使用最多的火器是什麼
賀雲翱告訴記者，在明朝，使用最頻繁、產量最大的就是火銃了。堪稱明朝時期的頭號火器。現今發現的最早的明朝火銃也是南京製造的，是明太祖洪武五年(公元1372年)由「寶源局」製造的一把銅銃。身長就有44.2厘米，口徑是2.2厘米，重量是2斤12兩。
火銃最早出現在中國的元朝，比西方早數十年。火銃在明朝運用得最廣泛。這一時期的火銃，還沒有槍和炮的區別，如果想使用輕便，就造得小一點，如果想增大威力，就造得大一點。而通常大一點的叫火銃，小的就叫手銃。兩者後來漸漸發展為不同方向，大的往炮發展，小的往槍發展。
但不管大的火銃還是小的手銃，其基本構造都是一樣的，由前膛、藥室和尾銎(qiong)三部分構成。其中藥室部分隆起，上有火門。發射時，先把火藥從銃口裝進藥室，再塞入用木頭做成的馬子，用來閉氣，然後將子彈裝入前膛，用火繩通過火門點火，點燃藥室裡的火藥，火藥燃燒生成大量的高溫氣體，就可以將前膛的子彈推射出膛。
潘仁明教授說，黑火藥的主要作用其實就是推進和發射作用，爆炸性能不強，主要是燃燒，通過燃燒時釋放的高溫氣體將周圍的東西推射出去。所以黑火藥和現代火藥的功用都主要是作為發射藥所用，而不是炸藥所用。
現代火藥與古代的黑火藥不同，主要是無煙火藥，點燃後產生的煙霧很小，沒有多少固體顆粒，可以避免黑火藥作為發射藥時因為雜質太多而導致堵塞。所以現代火藥作為發射藥更為好用。
明代的爆炸性兵器地雷水雷用的什麼藥
明朝時期的爆炸性火器也有很多，最典型的就是地雷和水雷。地雷和水雷最早都是由中國的明朝時期發明的。
據1412年焦玉所著的《火龍經》記載了最早的地雷——「炸炮」，是最早的壓發地雷。歐洲是在15世紀的要塞防禦戰中才開始出現地雷。
而在1558年明朝人唐順之編纂的《武編》中，詳細記載了一種「水底雷」的構造和布設方法。「水底雷」是世界上最早的水雷。歐美國家是在18世紀才開始實戰使用水雷的。
但是潘仁明說，因為黑火藥爆炸性能不強，古代的爆炸火器只是利用黑火藥的推射功能。爆炸性的火器是把黑火藥放置在密閉的空間裡，通過引線點燃後，黑火藥燃燒過程中產生了高溫氣體迅速膨脹，從而使密閉的罐子或盒子炸開，而如果密封的罐子裡再放些石子、瓷片、鐵珠之類有殺傷性的東西，那這些東西也會隨著氣體膨脹而炸開，從而射殺敵人。
而古代的火藥跟現代意義上的炸藥是不同的，火藥一般是用作火器中的發射藥用的，主要用作彈藥的推進劑，讓彈藥飛射出去。而炸藥是現代才出現的，炸藥自身帶有爆炸性能，比如我們常說到的TNT，就是炸藥的一種。它在燃燒過程中還會發生其他化學反應，從而產生大量的爆炸能量，會產生衝擊波，這也是炸藥比火藥厲害的地方。而古代黑火藥只是利用了它的推射能量，把冷兵器的能量放大。
中國第一部有瞄準具的炮是南京製造
在明朝之前，中國的火炮都不具備瞄準功能，火炮發射時經常位置跑偏，有時火炮在發射時自身還不穩定，因為發射時後坐力大，跳動得厲害，有的後坐力距離高達二三十步，有時還向左右橫蹦，甚至倒翻轉過來，傷害炮手和自己人。因此，在使用時要先挖一個坑，將火炮安設在坑內，使炮身固定住，然後才能發射。但是這樣帶來一個麻煩，就是只能固定向一個方向射擊，不能機動地調整火炮位置，如果遇到緊急情況，火炮就只能捨棄。
但是到了明朝中期，一種名叫佛郎機的輕型火炮傳入中國，並且被一位叫何儒常的中國人學會了製造該炮的技術。賀雲翱說，最早的佛郎機就是在南京生產。
據資料記載，當時製造的佛郎機炮有大樣、中樣、小樣三種。後來又把佛郎機炮分為五種，依此稱號，如一號、二號等，其中一號、二號是重型火炮。各式佛郎機炮，凡是重量在70斤以上的，射程可達2000米。
佛郎機炮是一種攜帶瞄準具的火炮，前面有準星，後面有照門。裝在炮架上，可以上下左右自由轉動。因為有了佛郎機傳入，中國的火炮開始進入有瞄準具的時代。提高了火炮的命中率，增大了火炮的射程。
為了提高瞄準率，明朝時期還出現了一種叫「銅銃規」的瞄準器具，專門給重型火炮進行發射角度的測量。
當然這種瞄準具和今天的瞄準具還是有一定的差距，南京理工大學彈道研究所所長王中原告訴記者，現代瞄準具種類多樣，技術也更為發達。瞄準具最基本的原理就是三點一線，但是根據彈道原理，彈藥飛射出去時不可能是直線飛行，是有弧度的，所以在火器口的準星設計上尤其注意，一般現代火器的準星已經考慮了很多因素，比如重力、子彈發射的初速等等。但這是最簡單的瞄準具，好一點的瞄準具考慮的因素更多，比如風速、氣溫、濕度等，一些瞄準具可以根據不同的情況來調節刻度，以使瞄準更精確。
不過，雖然明朝的火器不及現在發達，但在瞄準具上面，王中原說他們也可以根據經驗來設置準星和照門的位置，通過不斷試驗來精確瞄準具。
紫金山上架大炮能打中明皇宮嗎
在南京民間一直流傳著這樣一個故事，說當年朱元璋在南京將城牆修好後，在大臣和兒子們的簇擁下，登上了紫金山。看著虎踞龍盤、城垣如鐵的明城牆，朱元璋忍不住連連點頭。可是，其年僅14歲的兒子朱棣卻說了一句大逆不道的話：「紫金山上架大炮，炮炮打中紫禁城。」朱元璋大驚，因為紫金山、幕府山、雨花台等制高點均在城外，極不利於防守。於是，洪武九年(公元1376年)，他下令增修外城郭。外城郭周長180華里，設仙鶴門、麒麟門等18座城門(如今環繞南京的繞城路，基本上在其舊址上修建)。多疑的朱元璋敏感地意識到，聰明過人的朱棣，對日後自己的繼任者將是個威脅。但當時不動聲色，剝一個橘子給朱棣吃。馬皇后得知此事後，覺察到朱元璋的意圖，剝橘子表示要剝了朱棣的皮，抽他的筋，於是趕緊讓朱棣遠離朱元璋。
這個故事真假先不說，如果真的發生了，有敵人在紫金山上架設大炮，在明朝那種火器情況下是否有可能真的打到當時朱元璋的皇宮內呢？
不妨可以估算一下，當年明朝的皇宮就在今天的明故宮位置，而離太平門附近的紫金山直線距離其實非常近，最多也就一兩千米，那麼明朝初年的大炮是否有這麼遠的射程呢？
根據資料記載，明朝初年，大型的火炮有鐵臼炮、大將軍鐵炮、攻戎炮、神銃車炮等等，重一點的有三四百斤，比如大將軍炮，輕一點的一兩百斤，如神銃車炮。而神銃車炮的最大射程已經可達六七里(500米為一里)，由此可推斷，如果用厲害一點的炮架設在太平門附近的山上，射到皇宮裡是不成問題的。這還只是明朝初年的火炮。到了後來，比如出現了佛郎機炮、紅夷大炮等等，射程更是遠。
潘仁明告訴記者，一座大炮的射程要跟很多因素有關，首先是火藥的推射能力，簡單來說，應當是火藥用的越多，推射力也越大，但對發射的火器要求也很高，火藥越多，說明能量越大，那麼承載火藥的火器穩定性要求更高，否則很有炸膛的危險。而在古代，雖然火藥的來源很多，但生產火器的能力也要跟得上，要能承受得了火藥的威力，否則用再多的火藥也沒用。另外射程的遠近跟火器自身的形狀、位置等也有很多關係。不過在明朝能把炮彈射到2千米外的可能性還是很大的。而現如今炮的射程一般都在50公里以上了。