一支没有火药的枪

王小琴 王坚

珀金斯是著名的物理学家和机械工程师，他的许多发明对现代人的生活产生了巨大影响。例如，他在将近70岁时发明的蒸汽压力泵制冷循环系统，开启了人类制冷技术的大门，因而珀金斯也被誉为“冰箱之父”。珀金斯一生注册的发明专利多达40项，其中包括钻孔机、水压计、印刷刻板、供暖制冷、蒸汽锅炉、烹调器具等，为提升生活品质、促进社会发展做出了不可磨灭的贡献。

阿基米德的传奇战具

珀金斯蒸汽枪的历史渊源，要从一个发生在2000多年前的故事讲起。

古希腊数学家阿基米德可谓家喻户晓，据说他在公元前212年第二次布匿战争中被敌军杀害。这场战争是罗马共和国对西西里岛的叙拉古城邦发动的一次围城战。相传，有一个罗马士兵闯进阿基米德的住所，看见他正在埋头研究几何问题，当阿基米德呵斥士兵不要弄坏他画在地上的几何图形时，愤怒的士兵用刀杀死了这位人类历史上的伟大先贤。

阿基米德命殒叙拉古之前，曾为了守卫城邦而发明过一些战具，令罗马人一筹莫展，其中三种战具极具传奇色彩。第一种战具是被称作“阿基米德铁爪”的带有吊钩的起重机，可以将敌船从海面上抓起来，再扔回海中。第二种战具名为“阿基米德燃烧镜”，可以通过镜面反射烈日的光束而烧毁敌舰。最后一种战具是“阿基米德蒸汽炮”（简称蒸汽炮），使用时要将一根金属管放在炉子上，管子的一端封闭，另一端开口并装填弹丸（由硫黄、沥青、柏油和石灰等组成的“希腊火”）。当金属管被加热到一定温度时，在弹丸后部注入少量水。高温之下，水会汽化并急速膨胀，从而将前端的弹丸射出炮膛。蒸汽炮的设计结构在15世纪引起了著名画家、科学家、工程师达·芬奇的兴趣，他根据传言将蒸汽炮的模型进行了改造，并记录在笔记中。本文的主角—珀金斯蒸汽枪的发明，正是受到了达·芬奇笔记的启示。

然而，传奇终归只是传奇。现代人在好奇心的驱使下根据达·芬奇的手稿复原了蒸汽炮实验，结果却令人失望。即便使用现代材料并将加热温度提升至1000℃以上，炮弹也仅能勉强被蒸汽射出不到1米的距离。这样的武器如果用于实战，不仅无法打击敌人，炮筒射出的“希腊火”反而会把自己的阵地烧成一片焦土。现代人的实验证明，蒸汽炮模型无法用于实践，但具有理论价值。随着物理、化学等学科的发展和社会的进步，在近现代具备实现条件时，该模型的理论价值便派上了用场。

珀金斯让传奇变为现实

19世纪20年代，珀金斯研制出第一台实验性高压蒸汽机，其工作压力高达2000PSI（磅每平方英寸），约合14兆帕。当时，这样的技术过于超前，无法在现实场景中应用。随后，珀金斯成功研制出闪蒸锅炉，这一发明解决了达·芬奇蒸汽枪模型的核心问题。

1824年，珀金斯蒸汽枪正式亮相，它是一种拥有多弹匣的自动步枪，枪体由一个安装在转轴上的枪管组成，通过多条软管从高压蒸汽机中获得蒸汽。枪的顶部有一个漏斗，通过它放入火枪弹丸。打开阀门时，连续的高压蒸汽穿过枪管，这些弹丸会与蒸汽一起从枪管中喷出。枪身总长1.23米，高0.15米，厚0.09米，枪管长1.33米，口径为7.62毫米，能以1000发每分钟的速度射击，这在当时是一种极其不可思议的射速。

珀金斯蒸汽枪问世后，震撼了社会各界，尤其是英国政府和军方的高层。著名军事统帅威灵顿公爵成为最早一批对蒸汽枪产生兴趣的专家之一。威灵顿非常了解战争，曾指挥英军在西班牙对抗并击败了由拿破仑领导的军队。1824年，珀金斯向威灵顿展示了他的蒸汽枪。在演示中，这支枪以1500PSI（约10.34兆帕）的压力每分钟射击出1000发子弹，穿透了32米开外的木板（厚2.54厘米）和钢板（厚0.6厘米）。在19世纪20年代，人们对高于5PSI（约0.034兆帕）的压强会感到危险，有传言说正是因为蒸汽枪的表现过于优秀，所以威灵顿对这支枪巨大的破坏力感到不安，从而打消了进一步了解的兴趣，并建议政府不要将蒸汽枪投入应用。

不过，现在有许多人认为，这种传言不太可信。现代人根据珀金斯的设计重新制造了蒸汽枪。研究者通过实验发现，威灵顿放弃它的真正原因可能是故障率高、操作难度大、精度低、维护技术复杂以及维修成本高昂，这些缺陷使得它在战争中不具备实用性。因此，除了威灵顿公爵，珀金斯还向一些法国人和希腊人展示过他的蒸汽枪，而这些人也同样拒绝了他的设计。这个超越时代的精巧发明最终未能进入现实中的戰场，而是作为凝结了多位杰出科学家智慧的一件科技器物，被置于博物馆中供后人观赏、研究。

许多人可能会看不起那些没有实际应用过的发明，认为它们都是“无用之物”，这种想法其实是一种偏见。虽然阿基米德蒸汽炮被一些现代人调侃为“假货”而遭到鄙视，它却在事实上促成了珀金斯蒸汽枪的诞生，这是理论模型到真实器物的升华。虽然珀金斯蒸汽枪没有投入军事实践，却催化了10年后蒸汽压力泵制冷循环系统的诞生，这是一件无用器物所凝结的科学内涵的跃迁。科学和技术，思想与器物，从来不曾孤立，而是在不同的时空中以不同的步调和呈现方式不断演化，最终归于统一。