中德科技交流史上的东材西渐 以黑火药、白瓷和白铜为例

　　摘 要 黑火药、白瓷和白铜是中德科技交流史上的三种西渐之东材。14世纪，德国炼金家施瓦茨很可能间接了解到源于中国的黑火药配方，并将其在欧洲的土地上制备出来，这种含能材料从此在西方历史上扮演了重要角色。白瓷在18世纪前被中国所垄断，1708年，德国化学家勃特格在原料中加入高岭土后成功仿制出中国白瓷，欧洲从此拥有了白瓷制造技术，这对世界瓷器贸易的影响直至今日。原产自中国的白铜，深受欧洲人的喜爱，19世纪上半叶，最先被德国化学家盖特纳成功仿制出来，欧洲遂很快以先进的生产工艺超越中国占领了市场。

　　关键词 黑火药 白瓷 白铜 中国 德国

　　中图分类号 N09

　　文献标识码 A

　　在中西文化交流史上有一个名词叫做西学东渐，意思是源自西方的学问传播到东方（主指中国），并对后者产生重要影响。分别在晚明和晚清时期兴起的两股西学东渐之风，确给中国人和中国社会带来了前所未有的“不可逆效应”，意义深远。受“西学东渐”一词的启发，笔者在此提出“东材西渐”一词，“材”在这里指“材料”，东材西渐意指在东西方科技交流史上的那些源于中国，后从中国直接或间接传播到了西方，并且由此对西方文明产生重要影响的材料。在这方面，位于欧洲中心位置的德国曾扮演了十分重要的角色，本文所要讨论的三种最早产生于中国的材料——黑火药（含能材料）、白瓷（陶瓷材料）和白铜（合金材料），在传播到西方的过程中，跟德国均有密切关系，并从德国延伸至其它欧洲和西方国家，对世界的影响直至今日。

　　一 黑火药

　　黑火药在中国家喻户晓，在材料学领域有一个名词叫做含能材料，指的是能够在极短的时间内释放出化学能，且此过程无须依靠氧气等维持的物质体系，一般来说包括炸药（产生爆炸）、烟火药（产生烟火）和推进剂（产生大量气体），黑火药既属于炸药也属于烟火药，因此是一种典型的含能材料。作为含能材料的黑火药最早是何时在中国被发明出来的，尚存在争议。有传东晋葛洪、梁朝陶弘景、隋唐孙思邈都有可能是黑火药的发明人，可惜均缺乏确凿的证据。据《九国志》记载，唐哀宗天祐初年（904—905），中国已有在战争中使用火器的记录，但也不能完全肯定是使用了黑火药。北宋仁宗庆历四年（1044）发行的《武经总要》最早明确记录有黑火药配方。据《东京梦华录》记载，北宋徽宗至宣和年间（1102—1125）有放爆竹烟火，并伴随巨大声响。综合而言，即使最保守地估计，中国最迟也应在公元11世纪已经能够制造黑火药。

　　黑火药的德语是Schwarzpulver，该词由两部分构成——Schwarz和Pulver，Pulver是火药的意思，而Schwarz则有两重含义，一是黑色，二是人名，可音译为施瓦茨。因此，Schwarzpulver可以指黑火药，也可以指施瓦茨火药。在德国，有些人倾向于前者，这时中德文意思一致。而另有一些人则认为是后者，如此一来，Schwarzpulver就不是指黑色的火药，而是由一个叫施瓦茨的人发明的火药，故名施瓦茨火药，其配方与黑火药相同或相近。倘若后一种看法成立的话，那么须弄清楚的是，施瓦茨到底是谁？他是百分之百独立于中国人发明出了黑火药呢，还是仿制出了中国的黑火药？在这些方面，各种文献持不同观点[1—4]，笔者在此对它们做一个大致的归纳整理并给出相应的看法和评价。

　　施瓦茨全名贝托尔德·施瓦茨（Berthold Schwarz），大约于1300年出生在德国黑森林旁的名城弗莱堡，是一名炼金家（即古代化学家），曾执教于巴黎大学。在施瓦茨的出生地弗莱堡，如今立有一座纪念他的雕像（图1），他发明黑火药的故事在欧洲也流传甚广（图2）。一种观点认为，他于1354年或晚些时候发明了我们现在所说的黑火药，且是独立发明的，不是仿制。持此观点者虽然对于中国古代火药和火器的制造和使用这一事实有所知晓，但是却把它作为一个地理上较为独立的技术发明事件看待，没有意图将黑火药的东方史和西方史在此加以对接，仿佛认为由于德国与中国在地理上相距甚为遥远，而古代的信息传递和交流又不像现如今这样简单便利，因此认定来自德国弗莱堡的施瓦茨独立发明出了黑火药。

　　对此笔者认为，人们不应低估古代不同文明之间的相互交流，其中当然也包括科技的交流。如上所述，中国最迟11 世纪已发明出黑火药，其配方完全有可能在施瓦茨诞生的14 世纪之前就已经传到欧洲。有不少科学史学家已经指出，在施瓦茨之前，已有欧洲人知晓黑火药配方。其中最为有名的是德国13世纪的学者阿尔伯特大知（Albertus Magnus）和与他同时代的英国炼金家罗杰·培根（Roger Bacon），他们两人均在其炼金术著作中提到了黑火药的配方。那么，他们又是怎么知道配方的呢？该配方是独立发明的呢，还是得来另有途径？如前文所述，中国最迟在公元11世纪的北宋就已经发明了黑火药，而这时正值阿拉伯帝国科技和文化兴盛的时期，阿拉伯人大力继承和发展了埃及的炼金术，推进了古代化学的发展，而由于地理位置接近，阿拉伯人在研究炼金术的过程中，和中国的炼丹家有着“学术互动”。当时的阿拉伯炼金家将硝石（主要成分是硝酸钾）称为中国雪，硝石颜色雪白，中国当时是主产国之一，故而得名（印度也产硝石，但阿拉伯人没有以“印度雪”命名，可见阿拉伯人当时主要从中国进口硝石）。而硝石正是黑火药的三大成分之一，另两种成分——硫磺和木炭非稀罕之物，无须从中国进口。我们完全有理由相信，正是在学术互动、商业互动甚至军事互动的过程中，阿拉伯人从中国了解到了黑火药的配方和制造方法。公元13世纪，阿拉伯帝国开始衰败，欧洲人又从阿拉伯人那里继承了他们所发展的炼金术理论和技术。欧洲的炼金家在他们的前辈阿拉伯炼金家的炼金手稿中获得了化学操作和化学品制备的丰富知识，而学识渊博的阿尔伯特大知和培根很可能就是通过这样的途径了解到了黑火药的配方，将其写进自己的著作，但他们只停留在理论阶段，并没有实际制备出黑火药。施瓦茨完全有可能读到这些著作，甚至有可能直接读到阿拉伯人的原作，并通过亲身实验，将黑火药仿制了出来。

　　西方科学史学界还有部分人持有一种观点，认为施瓦茨是个虚构的人物，在历史上压根就没有存在过。笔者对此观点持怀疑态度，历史上曾有许多之前被认为是虚构的人和事物，最终却被证明是真实的，更何况关于施瓦茨的故事还有一定的理据（虽然可支配的直接文献和证据不多），将这样一个在民间流传甚广的人物从德国乃至欧洲的历史中抹掉，未免太牵强了。

　　综上所述，施瓦茨与黑火药的关系在今天依旧是科学技术史上的一桩悬案，笔者倾向于认为德国炼金家施瓦茨从前人（阿拉伯人和欧洲人）那里间接了解到源自中国的黑火药的配方，并随后将其仿制了出来。黑火药自从在德国被制造出来后，在欧洲文明史上扮演了重要角色，欧洲人对其配方进行了不断地改进，以获得更为强大的爆炸威力，直到19世纪，黑火药都作为最重要的炸药品种在欧洲和美国制造生产。1802年，法国人杜邦在美国建立了杜邦公司，最初就是以黑火药为主打产品，最终发展成了世界著名的化工企业。黑火药从其成分看，是一种无机混合物。19世纪中叶，有机化学开始在欧洲兴起，各种新型有机炸药也陆续被化学家们发现，1845年，在瑞士从事研究的德国化学家克里斯蒂安·弗里德里希·舍恩拜因（Christian Friedrich Schnbein）发现了硝化纤维，揭开了有机炸药的序幕。次年，意大利化学家阿斯卡尼奥·索布雷（Ascanio Sobrero）发现硝化甘油，1863年德国化学家尤里乌斯·维尔布兰德（Julius Wilbrand）制得三硝基甲苯即TNT，1877年荷兰人卡莱尔·亨德里克·迈腾斯（Karel Hendrik Mertens）制备出三硝基苯甲硝胺，1885年法国人尤金·图班（Eugén Turpin）发现了苦味酸的爆炸性质，1898年德国人乔治·亨宁（Georg Henning）发表黑索今的制备专利[6]。至此，炸药化学完成了从“黑”（黑火药）到“黑”（黑索今，实为白色，中文音译自德语）、从威力一般到威力强大的成功升级，被誉为炸药之祖的黑火药也逐渐卸掉了历史赋予它的重任，尽管如此，如今在烟花爆竹和射击用弹药中，仍然能够找到黑火药的身影。《东京梦华录》中所描述的燃放烟花爆竹的热闹场面，今天在世界各地都能够见到，这难道不正是东“药”西渐的功劳吗？

　　二 白瓷

　　白瓷属于典型的陶瓷材料。笔者认为，陶瓷乃是最易产生混淆和误解的材料概念之一。在科学技术领域，陶瓷被定义为在室温成型并在高温下烧结而成的无机非金属晶体材料。而在日常生活中，陶瓷则特指那些被制作成工艺品（如人物动物造型）或日用品（如餐具器皿）的基于陶瓷材料的物件，此时陶瓷就是陶器和瓷器的总称。而陶器和瓷器又不一样，二者之间有着质的区别，陶器往往质地粗糙、不甚坚固，致密度也比瓷器要差，世界上的许多古代文明均自行创造出了当地的陶器制品，这从各国的考古发现中可以亲眼目睹。而瓷器，尤其是白瓷，却是中国独揽的一项重大发明，在历史上很长一段时间里是中国的特产，并被当作中国的标志，甚至达到了言瓷必称中国的程度。

　　欧洲人很早就想仿制中国的白色瓷器，但欧洲白瓷却诞生很晚，直到18世纪初才制造出来，那么问题来了：既然中国产的瓷器很早便销往欧洲，深受欧洲人喜爱，可为什么欧洲人花了几百年的时间才把它仿制出来？原因当然是多方面的，若仅从科学技术的角度来看，主要有如下两点（[7]，页27—28）：一是烧制陶器1000 癈足矣，但烧制瓷器，则需要1200 癈以上的高温，因此提高烧制温度是瓷器制造成功的一个关键之处，温度达不到，就制造不出瓷器；二是配方问题，瓷器的原料配方中需要使用大量的特殊矿物——高岭土。矿物的命名方式主要有四种——以发现该矿物的地名命名、以发现该矿物的人物命名、以该矿物组成命名以及以该矿物的性质特征命名。高岭土这一名称在此属于第一种，也就是说，它是产自高岭的土，而高岭在哪里呢？答案是在景德镇旁边。这是景德镇盛产瓷器的一个重要缘由。高岭土是一种白色的矿土，德语称其为Kaolin，乃为中文“高岭”的直接音译。不过与英语不同的是，德语的China只指中国，而没有瓷器的意思。

　　以上两个原因，也可以看作是制造瓷器的技术秘密。第一个秘密，即1200 癈以上的高温，欧洲人可以通过改变燃料和优化炉窖设计，在相对较短的时间内破解。而第二个秘密，即配方中使用高岭土，突破起来就要困难得多。19世纪以前的分析仪器和分析方法十分有限，不可能从瓷器成品准确地反推出烧制前所使用的原料，而即使是科技发达的今天，破解成品的原料配方也是颇有难度的。当时的欧洲人若要想知道中国人在制造瓷器的原料中添加了高岭土，势比登天。而就是这么一个看似无法突破的技术难题，却在18世纪被一位德国化学家，约翰·弗里德里希·勃特格（Johann Friedrich Bttger）给解决了[8]。

　　作为造币厂厂长之子的勃特格1682年出生于小城施莱茨，该城的市中心如今竖立着一尊勃特格的雕像（图3）。他的童年在名城马格德堡度过，奥托·冯·盖里克（Otto von Guerike）曾于1657年在那里做过著名的马格德堡半球真空实验。勃特格14岁时，决定前往普鲁士首都柏林的一家药房做学徒。欧洲的药房乃是化学家的摇篮，历史上许多著名化学家都有早年在药房当学徒的经历，在药房可以通过亲手摆弄化学药剂和实验操作学习到十分实用的化学知识。在当药房学徒的过程中，勃特格实验技能大涨，很快便成为了一名享有一定声誉的青年化学家（或称炼金家），有人说他甚至可以通过化学方法制造出黄金。这一消息传到了普鲁士国王的耳朵里，他于是将勃特格关进地牢，并命令他炼造金子。1701年，勃特格逃离普鲁士，进入邻国萨克森，在维滕贝格大学注册入学。然而好景不长，萨克森国王也听说了勃特格的炼金奇能，遂将其逮捕，同普鲁士国王一样命令他炼金。

　　勃特格根本制造不出黄金，这在科技发达的今天来看是显而易见的，因为元素和元素之间不能通过化学方法相互转变，但当时的人们却以为，技能高超的化学家把握着物质嬗变的秘密，从而实现从贱金属到贵金属的升级。萨克森国王发现勃特格没有办法制造黄金这一事实之后，于 1704年撤销了要求勃特格炼金的命令，但又交给他一项新的任务，那就是仿造出中国白瓷。当时的欧洲王室贵族普遍对中国陶瓷喜爱有加，他们不但欣赏中国瓷器的艺术性和高品质，拥有它们更是权力和富贵的象征。在这些王室贵族中，萨克森国王尤其以痴迷于中国瓷器闻名，其名扬天下的陶瓷收藏馆一直保留至今，在今天的德雷斯顿茨温格宫（图4），人们可以欣赏到当年那些被收藏的陶瓷制品，其中包括从中国和日本进口以及德国本地产的陶瓷。

　　勃特格并不是唯一被赋予此项任务的人，和他一同工作的还有艾伦弗里德·瓦尔特·冯·切恩豪斯（Ehrenfried Walther von Tschirnhaus）和格特弗里德·帕布斯特·冯·奥海恩（Gottfried Pabst von Ohain）等人，他们被安排在设立于迈森的实验室从事这项研发活动。勃特格是化学家，他知道配方的重要性，而要试验出正确的配方，就必须收集各种原料，并通过化学家惯用的办法一个一个地试，在这方面没有任何捷径可走。这项工作是异常艰辛的，一方面工作量巨大，必须夜以继日地不停试错，另一方面，来自萨克森国王的压力也逼迫着他们必须在较短的期限内获得突破。

　　1706年，一种棕色的陶瓷被制造出来，人称勃特格陶，但这不是萨克森国王所需要的那种中国白瓷。1707年，研发工作被转至德雷斯顿。1708年1月15日，欧洲陶瓷史上的重大时刻终于到来，这一天，勃特格在实验室中制造出了白色的瓷器，它正是萨克森国王盼望已久的中国白瓷，因此1708年是欧洲白瓷的诞生元年，诞生地为德雷斯顿。如前所述，制造白瓷的原料中必须有高岭土才行，的确，勃特格正是在原料配方中试着加入高岭土，遂得以成功，而他所用的高岭土产自于萨克森的一个叫施内贝格的地方（图5），那里出产多种矿物，其中就包括高岭土。关于1708年勃特格成功制得白瓷的事情，记载在他的实验记录中，而萨克森官方在1709年才知晓此事，在此之前的1708年10月10日，切恩豪斯去世，所以有些科学史学家认为，勃特格窃取了切恩豪斯的研究成果并占为己有，真正将白瓷仿制成功的是后者。不过真相到底为何，今天已经无从考证。

　　白瓷制造秘密被破解之后，萨克森于1710年在迈森建立瓷器厂，勃特格被任命为厂长，9年之后他在德雷斯顿去世，年仅37岁。迈森瓷器厂是欧洲建立的第一座瓷器厂，随后其他欧洲瓷器厂也纷纷建立①，而欧洲生产的瓷器品质在科学技术的帮助下迅速提升并超越中国，中国就此失去了世界瓷器市场的垄断地位。值得一提的是，如今迈森瓷器厂设有精美的博物馆，参观者可以在那里了解到瓷器的历史并领略到迈森瓷的制造过程。

　　三 白铜

　　本文所要讨论的第三种材料白铜，是合金材料的一种。与黑火药和白瓷相比，白铜无论在中国还是在德国民众中的知名度都要小得多，不过，它与前两者一样在日常生活中不可或缺。世界上已知最早的关于白铜的记载见于被誉为中国最早地方史专著的《华阳国志》中，此书成于东晋（317—420），里面提到云南的堂螂县出产白铜。中国古代出产的白铜主要有两种，一种是镍白铜，即铜镍合金或铜镍锌合金，另一种是砷白铜，即铜砷合金。在这里主要讨论镍白铜。关于中国镍白铜及其西传，梅建军和黄超等人曾做过详细研究[9—11]。《华阳国志》中所说的云南白铜应为镍白铜。如同白瓷一样，中国出产的镍白铜制品很早便以商业交流的方式传播到欧洲。由于镍白铜呈银白色，比一般的铜制品美观，且质地坚固，可做成各种实用品，例如茶壶、蜡烛台、装饰品，甚至枪支（图6），故而受到欧洲人的青睐。

　　白铜在西文里有多种写法，paktong和packtong是其中的两种，显然是从中文“白铜”音译而来。大约从18世纪起，欧洲人开始从学术角度研究这种产自中国的合金材料。1701年，英国出版的《历史地理大典》记载：“中国……浙江省……生产一种白色的铜……”而第一个正确推测出这种白铜成分的人，是瑞典化学家古斯塔夫·冯·恩斯特朗（Gustav von Engestrm），他在1776年《瑞典皇家科学院学报》上撰写了一篇题为《白铜，一种中国白色金属》的文章，里面写到白铜应该是由含镍的铜矿冶炼而成的，因此他正确地认识到镍是其主要成分之一，但他却错误地将“paktong”中的“t”写成了“ f ”，自此pakfong便成了paktong的同义词。该文章于1782年被译为德语，在莱比锡出版。在化学史上，镍作为一种元素最早是在1751年由瑞典化学家阿克赛尔·弗里德里克·克隆斯特（Axel Fredrik Cronstedt）发现的，1755年，又由瑞典化学家托贝恩·沃洛夫·贝尔曼（Torbern Olof Bergman）制得纯镍金属，1814年瑞典化学家容斯·雅可布·贝采利乌斯（Jns Jakob Berzelius）将此种元素命名为nickel，该词取自德国萨克森矿工语Kupfernickel。萨克森的矿工很早便注意到在开采铜矿过程中，会有铜与另一种金属伴生的情况，一旦出现此情况，提炼铜就会出现很大困难，因为很难将这种金属和铜分离开来，因此矿工们厌恶地称之为Kupfernickel（Kupfer是“铜”的意思，Nickel则是“鬼怪，精灵”），因此可译为“铜小鬼”。

　　在现德国图林根州南部的苏尔市，据说在18世纪时曾生产所谓的“苏尔白铜”（德语为Suhler Weikupfer），但目前除了极少数德文文献对此稍有简单提及之外，再无更详细资料可寻，因此目前无法判断苏尔白铜的成分究竟是什么，以及它跟中国白铜又有哪些关系。另外，苏尔曾经还是枪支生产基地，今天在该市中心建有一座武器博物馆，里面收藏了许多枪支实物与相关资料。如前所述，白铜曾是一种用于制造枪支的金属材料，因此有理由认为，苏尔曾经确是白铜生产基地。为对此作进一步了解，笔者曾亲自前往苏尔武器博物馆进行了一番考察，可惜没有发现任何关于苏尔白铜的资料，笔者还特地询问了那里的资深工作人员，却也一无所获。或许因为枪支生产存在技术封锁的特点，使得相关白铜材料的记载十分有限，流传至今的就更少了。无独有偶，在英文文献中存在“格塔白金属”（Gotha white metal）一词[12]，格塔市位于现图林根州西部，历史上曾是一座负有盛名的重要城市。在德语文献中几乎没有格塔白金属或格塔白铜的记载，而在英语中之所以出现该词，笔者认为，很有可能是因为格塔距离苏尔不远，历史上却比苏尔要有名得多，所以英国人将产自苏尔的白铜说成是格塔产的，这样借甲城市之名以宣扬乙城市的产品。

　　目前所知的最早仿制出中国镍白铜的是德国化学家和企业家恩斯特·奥古斯特·盖特纳（Ernst August Geitner，图7）[13]。此人1783年出生于现位于图林根州东部的盖拉市，1801年入学莱比锡大学，1810年在洛斯尼茨建立化工厂，1817年将厂址迁往施内贝格，这个施内贝格就是前文提到的出产高岭土的矿城。盖特纳迁往那里的原因，正是由于那里盛产矿物，而对他最有用的，就是镍矿。1822年，他成功制得一种新的合金，并将其命名为Argentan，取自银的拉丁语argentum，笔者在此将其音译为阿甘唐，阿甘唐实际上就是铜镍合金，是对源自中国的镍白铜的一种仿制。盖特纳在施内贝格生产阿甘唐的铸件与轧件，而成品的生产则委托给莱比锡的一家公司。1824年《普鲁士行业协会会刊》曾报道：“盖特纳博士——施内贝格化工厂的厂主，制造出了类似中国白铜的合金，取名阿甘唐……”同年，普鲁士行业协会把一份奖项授予了柏林亨尼格兄弟公司（Gebrüder Henniger），该奖项旨在奖励能够制造出廉价的类银材料的人或企业，亨尼格公司因制得一种称为“新银”（德语为Neusilber）的合金而获奖。新银实际上就是镍白铜，英语将其称为德国银（German silver）。盖特纳和亨尼格公司首先在德国拉开了生产白铜的序幕。

　　在欧洲人仿制中国白铜的历史上，还有一个重要人物，就是生于1781年的奥地利人约翰·鲁道夫·冯·盖斯多夫（Johann Rudolf von Gersdorff）。他早年就读于匈牙利皇家矿冶学院，1812年被选为德国耶拿矿物学会外籍荣誉会员。1824年，盖斯多夫发表提炼镍和制造白铜的专利，并于1826年在德文学术期刊《物理年鉴》上发表《关于白铜》一文，引起了学术界的轰动[14]。1834年，在盖斯多夫的带领下，奥地利开始工业化生产白铜。在先进科学技术的协助下，欧洲人不断改进白铜材料的原料配比和生产工艺，使得其品质迅速超越中国生产的白铜，并以商品的形式流入中国，逐渐淘汰了中国相对落后的白铜生产工艺。

　　如今，在欧洲的古玩市场上还时常能见到由白铜制成的工艺品的身影，甚至今天欧元区所流通的一欧元和两欧元硬币，其主要成分就是铜镍锌合金和铜镍合金，即白铜的变种，因此，这种西渐之东材直到今天都在时时刻刻影响着欧洲人的日常生活。

　　四 结语

　　以上三种材料——黑火药、白瓷和白铜乃是东材西渐的典型例子，而德国均在其中扮演了重要角色，这为源远流长的中德科技交流史留下了光辉印迹。当然，以上三例并不是历史上仅有的西渐之东材，其他著名例子还有丝绸、纸张等。有趣的是，这些材料并没有被历史所淘汰而离人们远去，恰恰相反，它们在当今的日常生活中，或以旧貌，或以新颜，仍旧被广泛而又不可替代地使用着。人们在享受这些材料所带来的乐趣与便利的同时，也应该去了解它们身后所蕴藏着的那一段段值得品味的科技史。

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　　Materials from China to Germany

　　The stories of black powder， white porcelain and white copper

　　WU Xian

　　Abstract： Black powder， white porcelain and white copper are three materials originated in China and later also produced in Europe during the history of Sino-German science and technology exchange. In the 14th century， the German alchemist B. Schwarz prepared black powder successfully in Europe， probably because he learned about Chinese formula of black powder indirectly. Since then， this kind of energetic material has played an important role in the history of western countries. White porcelain was monopolized by China until the 18th century. The German chemist J.F. B鰐tger was the first European who obtained white porcelain by adding kaolin into the raw materials， leading to the breakup of China抯 monopoly， and influencing the porcelain trade in the world even today. Similar situation holds true for white copper， an alloy originally produced in China which was highly attractive for Europeans. The German chemist E. A. Geitner is considered as the pioneer of white copper production in Europe started in the first half of the 19th century. Europe-made white copper soon surpassed that from China and occupied the market because of its more advanced production technology.

　　Keywords： black powder， white porcelain， white copper， China， Germany

　　吴限