三、火药兵器
1、炼丹术
炼丹术在我国起源甚早（据史书所载，至少在战国时期，即已有方士炼制不死之药），且自始即受统治阶级的支持与~щww~~lā\ｗwｗ.ｑβ５。ｃom//因此，历代总有或多或少的所谓方士在进行炼制「长生不老」仙丹的实验。也累积了一些实际的经验与文字记录（如东汉魏伯阳撰的《周易参同契》即为一例）。三国以後，这些方士逐渐托身於应时而兴的道教行列，大批的道士开始学习与尝试炼丹的工作，於是炼丹术与新兴的道教结合了起来。随著道教的在我国日益盛行，炼丹术也随之日渐发达，奠定了我国火药与养生医学发展的基础。
自古以来我国炼丹家始终认为：如果在适当条件配合下，一种物质经过若干程序处理後，若与另一种物质相结合，则可以自动的将其原有的特质转换到另一种物质身上，而凡人也有接受这种变化的可能。因此，他们利用烧炼的方法，企图将一些不易腐坏的物质，特别是如黄金、白银等矿石制造成易於吞食的丹丸，经由人吞食後，将其中不腐坏的特质为人所吸取，以达到长生不死之效。上述理论今日看来虽然无稽，然而自秦汉至隋唐之间的炼丹家却深信不疑。而许多企盼长享荣华富贵的帝王贵族们亦颇以为是。在这种背景的推动下，烧炼矿石设法使其体积变小硬度变软，并去除其中原有的毒性，使其成为可吞食的丹丸，遂成为我国方士炼丹的主要内容。而矿石中的硫黄为炼丹家最常用的药物之一（因硫黄可改变其他矿石的形态外貌），如《周易参同契》书中曾记其对水银（汞）的作用曰：
河上奼女，灵而最神，得火则飞，不见埃尘。鬼隐神匿，莫知所存。将欲制之，黄芽为根。
文中所称「河上奼女」即指水银，句末之黄芽就是硫黄，硫黄和水银放在一起可生成硫化汞，即炼丹家所称的丹砂。
2、火药的发明
而硝石（**）则为古代制溶解金属溶液的主要原料之一。因此，在利用燃烧方式制造丹丸时，可能由於偶然不慎将硫黄与硝石同时掉到炭火上，引发了产生火焰甚至爆炸声响的後果。渐渐的，炼丹家们从实际的经验或有意的实验中了解到，将适量的硫黄与硝石混合再加上木炭会著火甚至爆炸。据今日所保存下来的史料颢示，最迟在唐初炼丹家们对上述性质已有相当程度的认识，且经常将其运用在炼制仙丹上，炼丹家称之为「伏火法」。然而，当时火药配方的使用纯粹为炼制仙丹，丹家将上述原料加以混合使产生著火作用，其目的亦只在改变硫黄的特性。
因此，虽然初唐以後的炼丹家已熟知火药配方，但是由於唐代帝王贵戚对成仙之事十分著迷，他们所支持的炼丹家们其主要的工作仍在烧炼仙丹，对於火药配方的使用大体仍限於改变硫黄与硝石的性质而已。直至唐末五代天下大乱，兵烽四起，许多原先寄食於豪门贵族家中的方士流离失所，部份乃投身军旅而逐渐将火药配方引用至军事方面，开始有了火药武器出现。如《宋史?太祖本纪》记有：
开宝九年－－八月乙未朔，吴越国王进（呈）射火箭军士。
而火箭，据《武经总要》一书所载曰：又有火箭，施火药於箭首，弓弩通用之具。
且早在开宝三年，即已有官吏向太祖进献〈火箭法〉。故而可以断定，吴越国王所进呈之射火箭军士，其所射之火箭应已为配有火药的火箭。依此推之（吴越早於北宋五十馀年已建国），五代的吴越政权时已将火药用於战事当为可信。（唯此说仍待更多证据加以肯定之）
3、宋代火药武器的发展
北宋建国後，由於自始至终北方与西北游牧民族入侵的威胁未曾间断（契丹、西夏、女真接踵而兴），而政府却又因安内的考量不得不采行重文轻武的国策。在这种矛盾的情势下，既不愿亦无法堷养出有特殊领导能力的军事人才，自然亦大为削弱北宋军队的作战实力。为了弥补上述缺陷，只有在兵员的增加与武器的精益求精方面下工夫。因此，自太祖初即位，即以「魏丕为作坊副使」，负责军器的监制与改良工作，开始大力推动武器的制作与改良工作。而魏丕为一精於设计的机械人才，据《玉海》记载他所创制的戎器「无不精致」，原先射程只有七百步的床子弩，经过他改良後射程「增至千步」。在他的领导下，北宋的武器改良有了好的开始，也奠定了火药被大量用於武器制作方面的环境因素。至开宝九年三月，魏丕奉命出任代州剌史，但仍兼领作坊使的工作，太祖并下令「作坊所造兵器每旬（十日）一进（呈），上亲阅之，列五库以贮焉。」九月，又下诏将作坊扩大为南北两大制造，大量制造铠甲刀等兵器。不久再增置弓弩院专造弓弩箭镞，以及南北二造箭库，大量制造弓箭。由於早在六年前兵部令史冯继升即曾向朝廷奉献「火箭」，故而此时所制弓箭中或许已有上附火药的火箭。唯据史书所载太祖在灭南唐（开宝八年，975）及太宗在灭北汉（太平兴国四年，979）的重要军事行动中，未见火药武器之使用。而在太宗三次对契丹人用兵之记录中，亦未出现使用有炸伤力的火药武器的记载。因此推知，在太祖时期出现的火药武器，在太宗时可能尚未被重视。直到真宗即位初期，一则因君臣颇为励精图治，於国防建设十分关心；再则自太宗歧沟关之役宋师惨败後，引来了契丹人连年不断的入寇，无论是地方政府或边境军民皆深受其害。故而激起了军民强烈的的抗敌意识，大家皆勇於贡献一己之力以加强国防力量。不断的有各阶层人士向朝廷输纳新式改良武器：如咸平元年六月，御前忠佐石归宋献大羽弩箭，箭裁尺馀而所泪甚远，中铠则簳去而镞存，牢不可拔。
三年四月，神骑副兵马使焦偓献盘铁槊，重十五斤，令偓试之，马上往复如飞。
八月，神卫水军队长唐福献所制火箭、火毬、火蒺藜。
先是，相国寺僧法山，本洺州人，其族百口，悉为戎人所掠。至是，愿还俗，隶军伍以效死力，且献铁轮拨，浑重三十三斤，首尾有刃，为马上格战具。
五年，知宁化军刘永锡制手炮以献，诏沿边造之以充用。
五年九月戊午，石普言能发火毬、火箭，上召至崇政殿试之，辅臣同观。
在上述新造武器中，唐福所献之火箭、火毬、火蒺藜，石普所发之火毬、火箭，皆为利用火药以伤敌的火药武器。而此有炸伤力的火药武器在景德元年的对辽之役中开始发挥破敌的功效。如该年十一月，在宋师天雄军被辽大军围困时，幸赖宋将孙全照所训练的弓弩手以能射穿铁甲的火箭破敌而使天雄军不致全军覆没，见《续资治通鉴长编》记其经过曰：
景德元年……十一月……天雄军闻辽师将至，阖城惶遽，王钦若与诸将议分守诸门……既而莫肯守北门者，乃以命（孙）全照……全照素教畜弩手，射人马，洞彻重甲（能洞彻重甲，以当时的弩箭性能而言，非火箭莫属），随所指麾应用无常。於是大开北门下吊桥以待之，辽师……遂南攻德清军，钦若闻之遣将率精兵追击，伏兵起断其後，天雄兵不能进退，全照请於钦若曰：若亡此兵是亡天雄也，北门不足守，全照请救之，乃引麾下出南门力战，伤辽伏兵甚众，天雄兵乃复还，存者什三四。
而澶州之役宋师床子弩所发射致辽统帅达兰於死的箭，亦极可能是上附火药的药箭，见《续资治通鉴长编》记曰：
景德元年冬十月……契丹既陷德清，是日，率众抵澶州北直犯大阵，围合三面，轻骑由西北隅突进。李继隆等整军成列以御之，分伏劲弩控扼要害。其统军顺国王达兰有机勇，所将皆精锐，方为先锋，异其旗，躬出督战，威虎军头张坏守床子弩，弩潜发，达兰中额头，其徒数十辈竞前舆曳至寨，是夜，达兰死，敌大挫。
由於力主侵宋的契丹统师为宋所伤，增加了宋军的气势，才有真宗亲赴前线劳军之举，奠定了和谈的基础，给宋、辽间带来了长时间的和平。此一战役的结果，使北宋朝野深深体会到武器精良甚至胜过千万雄师。因此，澶渊之盟後，虽然国境长期无大战事，而真宗及继位的仁宗对兵器的改良仍然极为重视与鼓励。如天禧四年（1020，澶渊之盟後十六年）四月，诏「南作坊之西偏为弓弩造箭院」增加弓弩箭镞的制作数量，「诸州有作院，岁造弓弩箭、韧、甲胄、箭镞等凡六百二十馀万。又别造诸兵幕甲袋釭敳锅锹铄斧等谓之什器，凡诸器械列五库以贮之」。仁宗时为了让各级政府及统兵官了解历朝历代名将所常的战阵战术，以及当时所拥有的各种武器及其制法，更特命大臣丁度、曾公亮负责搜集资料，编成专书，此书即为《武经总要》。书成後并下令颁行各州军监为研习之用。此书以今日水准而言虽然内容不尽充实完美，但却为较完整保存北宋军知识与武器制作技术的一本代表作品。全书共有四十卷，分前後两集，前集叙制度十五卷，边防五卷。後集叙历代战争故事十五卷、占候五卷。其中前集卷十二攻城，卷十三器图两卷中，图绘了当时常见的攻防用各种武器并详述其制作与使用法，此中即包括了类似今日黑色火药配方及各式使用火药的武器，为今日所存唯一较完整介绍北宋时期火药及火药武器发展内容的专书，弥足珍贵。
另一方面，由於朝廷之重视武备，遂使地方官吏献改良武器者亦先後多人，如《宋史》所记者即：
庆历元年，知并州杨偕遣阳曲县主簿杨拯献龙虎八阵图及所制神盾、劈阵刀、手刀、铁连槌、铁简，且言龙虎八阵图有奇有正，有进有止，远则射，近则击以刀盾。彼蕃骑虽众，见神盾之异，必遽奔溃，然後以骁骑来击，无不胜者……帝阅于崇政殿，降诏奖论。
皇佑元年，御崇政殿阅知沣州供备库副使宋守信所献冲阵无敌流星弩，拒马，皮竹牌、火镰石火纲三刃、黑漆顺水山字铁甲、野战拒马刀弩、砦脚车、冲阵剑轮无敌车，大风翎弩箭八种。
四年，河北、陕西都总管司，郭谘所造独冲阵无敌流星弩，可以备军阵之用。诏弓弩院如样制之。
（皇佑）五年，荆南兵马钤辖王上临阵枪。
神宗即位，力图振兴国势，朝野一心变法图强。在新法中，强兵为主要项目之一。因此，在即位之初的熙宁元年十二月，就有内副都知张若水进呈百姓李宏所设计制造，杀伤力十分强大的新式武器「神臂弓」。也因为张若水对新式武器之关心与研究为神宗所重视，乃命张若水负责弓弩制作与改良工作，并将其过程编辑成书共一百十卷。为了大力推动兵器之制作与改良工作，神宗又於熙宁六年正式成立专责机构「军器监」，负责所有有关兵器制作改良事宜，并於各兵器原料如木材铜铁等出产地区设置都作院，就地生产。为了鼓励全民参与军器之研究与改良，特下诏命「凡知军器利害者，听诣监（军器监）陈述」，凡经试验结困效果良好的利器必定颁其制作格式於各地都作院，依式制作以给各地驻军使用。在政府强力的推动下，北宋的兵器制作技术至神宗以後有了大幅度的进步，其中尤其以水陆攻防皆宜，且能将杀伤力特强的火药武器射至敌方的弓箭进步幅度最为可观。由於弓弩性能之日益精良，已成为宋代对外攻防的主要武器，因此它所用的箭镞，其制作与改良亦成为朝野所一致重视的大事。在改良方面，神宗时已研发出狼牙箭、鸭觜箭、出尖四楞、插刃凿子等四种新而效力独特皆可附装火药的箭型，令各地兵工厂大量制作以送军中使用。在数量方面，据《宋史》所载，仅在元丰六年下诏颁赐西北兰会路一地的火药火箭即多达二十五万只之多，其他可想而知。这种大量制造火药火箭的事实对宋代中期火药配方与火药武器的发展与普及有著很大的帮助，惜因存世资料有限，无法做更进一步的证实。然而，火药武器在南宋初期抗金战役中却发挥了十分强大的杀敌功能：如采石矶战役中，宋朝大将虞允文利用火药火毬（又名霹雳炮）击败金兵，以及南宋中期先後出现了新式而效力更强大的火药武器，如可发射火药子窠的突火枪及以铁为外皮的铁火炮等事实，似乎证明上述的推论应是合理的。
4、火药配方和武器