那些给人类带来希望的取火工具
“他打开包袱,第一件事就是数数他的火柴。一共66根。为了弄清楚,他数了三遍。他把它们分成三份,用油纸包起来,一份放在他的空烟草袋里,一份放在他的破帽子的帽圈里,最后一份放在贴胸的衬衫里面。做完以后,他忽然感到一阵恐慌,于是把它们完全拿出来打开,重新数过。仍然是66根。”你若读过杰克·伦敦的《热爱生命》,就一定记得主人公对火柴的执念。在荒无人烟的原野上,他的行囊里有珍贵的黄金和普通的火柴,但随着体力的下降,黄金一点一点地被抛弃,火柴却被分成几份保存在身上的各处,每天要拿出来清点。火柴是他生存下去的希望,那已经不仅仅是火柴,更是生命的象征。
火的利用,在人类发展史上,绝对称得上是一件具有里程碑意义的大事。在那之前,茹毛饮血的原始人只能蜗居在山洞里,互相簇拥着,熬过寒冷漫长的冬夜,或是隐蔽在树上躲避饥饿野兽的攻击。起初,人类只是利用自然火源取火,自然火源一般来自闪电或火山引发的野火,不是随时随地都可以得到。能够在需要的时候升起一堆篝火,是当时人们最大的愿望。如何才能非常方便地让火召之即来呢?
从钻木取火开始
让我们展开合理的想象。在远古石器时代的某一天,人们在昏暗的山洞里,叮叮当当地打制石器,准备第二天的狩猎,时不时能够看到火星溅落。一个品尝过野火烤肉美味的小伙子心里一动,找来枯枝干叶堆放在石块下面,随着火星不断落下,枯叶上渐渐冒起了烟,再小心吹拂一番,明亮的火焰便在山洞里升腾了起来,聚拢过来的人们发出一阵欢呼。之后,经过多次嘗试,这个小伙子已经非常精通击石取火了,他走到哪里,就会给哪里带来光和热,哪里的山洞便会飘出烤肉的迷人香气。
然而,毕竟不是什么石头都容易打着火,常用于引火的燧石是一种致密、坚硬的硅质岩石。让微弱的火星落到枯叶上慢慢燃烧起来也需要较高的技巧。终于,用两块木头互相快速摩擦生火的办法又被发明出来,这个办法不需要太多的技术,有一把子力气就行,这就是钻木取火。这种取火的方法一直沿用到南北朝时期,当然工具已经改进,省力了很多,采用手工钻的方式,让木材在另外一个木材的圆槽中快速旋转,产生热量并最终出现燃烧的木屑。
唐杜甫的《清明诗》中说:“旅雁上云归此塞,家人钻火用青枫。”青枫是枫树的木材,用于春日取火。其实不管什么季节,任何木材都是可以取火的,不过是人们遵循周礼,在生活中凭添一些仪式感罢了。
随着铁器时代的到来,人们发现铁与石头的撞击引火的效率更高,火镰应运而生,一直使用到近代。如果你去逛逛古玩市场,偶尔还是能够在老物件堆里,看到它们的身影。这说明直到清朝晚期乃至民国初年,火镰子仍然被大量使用。
最初的火镰谈不上什么造型,必须的三个配件是火绒、铁片和燧石。火绒则是干枯树叶的升级版,常用艾蒿的嫩叶,因叶子里有棉絮一样的绒丝,把叶子捣碎拣出绒丝晾干后,绒丝非常容易被引燃;不产艾蒿的地方,人们用被硝水泡过的纸或者涂有硫磺的木片,更简单的办法是把棉布放在容器里闷烧碳化,就会变得非常易燃。铁片和燧石快速撞击产生火花,落在火绒上,再将点燃的火绒小心地放入其他易燃物中即可。
出于爱美的天性,人们对火镰不断改进。现在市面看到流传下来的火镰,大多做工非常精美:铁片一般用半寸厚的扇形铁条打制而成,为了抓牢铁片,工匠们在铁片上铆上了皮夹袋,方便用手握住,这个袋子正好用于贮存火石和火绒。更加考究一些的,在皮夹袋上装饰各种精美的花纹,甚至镶嵌金银、珊瑚和玛瑙,成了人们闲时掌上把玩的物件,也是一件精美的工艺品。
这两种引火方式虽然日趋成熟,但在不喜庖厨之地的士大夫阶层看上去,仍然有些不够文雅——钻木取火需要弯下身去,费力地摩擦木头;火镰取火也需要用力叮叮当当好一阵忙活。更加优雅的取火方式不是没有,但受天气影响较大,那就是利用光学的凹面镜原理,阳光照耀时,在焦点处点燃火种。这种引火方式称之为金燧,也叫做阳燧。它是用金属制成的尖底杯,杯子内壁打磨得非常光滑,放在日光下后,光线聚在杯底处,杯底先放置艾、绒之类,遇到汇聚光即能点燃。
另外,《周礼考工记》记载了用金锡为镜,其凹面向日取火的方法。可见,我国在4000年前已有使用光学原理取火的技术了。这种方法取火虽然省力,而且这火源来自上天、更加具有神圣感(至今,奥运会的火种也是用此方式采集),但阴天或晚上则无法使用,因此古人出门,一般还会再带火镰等其他取火工具,以备不时之需。
说到光学取火,就得提一下冰块取火。在玻璃没有被发明之前,冰块是最接近玻璃特性的材质,北欧国家便有打磨冰块,利用凸透镜原理取火的记载。这些在中国的记载则更为确切,《淮南万毕术》云:“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则火生。”清朝著名科学家郑复光根据古书记载,亲自做了一次“冰镜取火”实验:找一把壶底微微向里凹的锡壶,往壶里灌热水,放在冰块上旋转,把大冰块烫出两个光滑的凸面,做成一个很大的冰凸透镜。在阳光灿烂的时候,把冰凸透镜靠在一个小桌上,让它对准太阳,又把一个纸捻放在光线的焦点上,纸捻便燃烧起来!
在军事领域,对火种又有了更高的要求,无论是去烧敌人的粮草,还是点燃火铳,对速度和隐蔽性都有很高的要求。叮叮咣咣地折腾半天,恐怕火还没有引燃,敌人的弓箭就先招呼了过来。
古人用火折子很好地解决了这个问题。所谓的火折子便是长时间阴燃、随时可以产生明火的火种。我的祖父喜抽水烟,他每次抽烟之前,会把一张粗黄纸搓成长条,伸进炉膛点燃后将明火熄灭,纸捻子进入无火的阴燃状态,祖父从袋子中捏出烟丝,按在烟嘴上,开始吹纸捻子,吹了几次明火会重新出现,可以用来凑近烟嘴点烟,待烟丝燃尽,吹灭明火,倒掉烟灰,重新按上烟丝,继续吹起纸捻子的明火。如是往复循环,待到纸捻子燃尽,也抽了五六锅水烟,过足了烟瘾,这期间一根火柴都没有耗费,对那时候的国人来说,火柴(也称“洋火”)还是很昂贵的。
把阴燃的纸捻子吹出明火,正确的方法要短促、有力,气流要戛然而止。火折子便是将阴燃的纸捻或棉芯放在一个竹筒之内,并关上盖子,留一丝小缝提供氧气,这样阴燃的速度非常缓慢,可以保留几个小时不熄。
用过蜂窝煤的人,想必还能回忆起来:晚上换过新的蜂窝煤之后,关上炉门仅留一条小缝,炉子可彻夜不熄,但燃烧得很缓慢,第二天一早将炉门拨开就可以烧水做饭了。
火折子也一样,在需要用的时候,打开盖子,轻轻吹两下,或者在空中挥几下,明火便悄无声息地燃了起来,既快速又不发出声响,成为古代战争中热兵器不可或缺的器材。
到18世纪末,西方的炼金术士已经可以大量制取白磷,出现了磷瓶“火柴”,其做法是在小玻璃瓶中放入白磷,点燃后迅速熄灭,这样瓶内壁附有一层部分氧化的磷。另用小木条一端粘附熔融的硫磺,冷却后放置在金属盒内。使用时将粘附有硫磺的小木条放进小玻璃瓶中沾取氧化的磷,与玻璃瓶塞摩擦着火。显然这种“火柴”的安全性很差。
早在公元577年,在我国的北齐也出现了“火柴”,发明它的是一群聪慧的宫女。当时,北周加紧攻打北齐,北齐岌岌可危,国祚只剩下了一年。宫里也物资短缺,尤其缺少火种,做饭生活都成问题。艰苦的环境激发出了宫女们的智慧,她们将硫磺沾在小木棒上,借助火镰火石,能很方便地把火星引燃。北齐灭亡之后,后妃宫女们流落街头,贫苦无助,就以贩卖这种“火柴”为业。她们是最早的“卖火柴的小女孩”。这在《资治通鉴》中有明确记载:“陈宣帝太建九年,齐后妃贫苦,至以卖发烛为业。”
古人们使用的各种引火器具,从文献记载、考古发掘和流传下来的藏品来看,这些器具大多做得非常考究和精细,比如前文所说的火镰和阳燧,都已经做得非常精巧,便于随身攜带和把玩。火折子开始用的是竹筒,到后来,陶瓷、玉器和金银都陆续出现,外面更是有各种雕刻技法刻就的精美图案。这些引火的方式伴随着人类走过了几千年的时间,直到19世纪,随着现代工业的发展它们才陆续退出了历史的舞台。
火柴的发明
进入19世纪,随着工业文明的到来,化学和机械加工都有了长足发展,由此推动了打火机和现代火柴的发明,让取火变成了一件特别轻松容易的事情。
1827年,第一个具有实用价值、通过摩擦生热点燃的火柴被一个爱打猎的英国人沃克发明了。当时的火药性能并不稳定,经常导致猎枪哑火或者走火,看见猎物时打不响或是不该响的时候响了。沃克想对火药配方进行改进。
这一天,他在自家院子里用木棍搅拌金属锑和钾碱的混合溶液。因为这根棍子还需要搅拌其他溶液,但是棍子的一端还残留着锑和钾碱,沃克便在地上摩擦,想把它们在地上蹭掉。就在此时,木棍突然着起了火。
这突如其来的火焰把沃克吓了一跳,普通人惊吓之后,喝口茶压压惊,但是沃克不同,他仔细探查了自家院子的地面,确定那就是普通的沙地。他立刻想到,这是一种能方便生火的好方法!经过一段时间的努力,盒装火柴终于被发明了出来。1827年4月7日,装有87根火柴的火柴盒正式上市销售,盒子外面贴有一小片砂纸。使用的时候,只要将火柴头在砂纸上用力一划,摩擦产生的热量就会使火柴头燃烧起来,这也是真正意义上的现代火柴。
后来,为了让火柴更容易点燃,人们加入了燃点更低的黄磷,这样一来,点燃容易多了,但黄磷有毒,会对健康产生影响,几十根火柴的黄磷便可以置人于死地。1916年,瞿秋白的母亲金衡玉因家庭陷入极度的贫困,加之与家族成员之间的关系紧张,对生活失去了信心,偷偷让次子瞿云白买回来一盒黄磷火柴,合着酒吞下所有的火柴头自杀身亡。
黄磷火柴除了生物毒性之外,使用上也不甚安全,在砂纸上可以摩擦达到燃点,同样也容易和其他粗糙的表面摩擦而意外点燃,由此产生了多起火灾事故,尽管后来的化学家将无毒的红磷替代了黄磷,但意外燃烧的安全问题一直没有很好解决。
1855年,瑞典人J.E.伦德斯特伦将氯酸钾和硫磺等混合物粘在火柴梗上,而将红磷药料涂在火柴盒侧面。使用时,将火柴药头在磷层上轻轻擦划,因为磷的燃点很低,燃烧产生更高的热引燃硫磺,氯酸钾又为硫磺的燃烧提供了额外的氧气,使得火柴头的燃烧非常剧烈。如果没有了红磷涂层,火柴药头在其它物品上摩擦是无法点燃的;同样,用其他物品摩擦红磷涂层也不会起火,这样将引燃的两种必要元素分开设置的方法,大大增强了生产和使用中的安全性,所以有些火柴盒子上会写着“安全火柴”。
安全火柴问世之后,相对价格仍然较高,人们用起来也是要精打细算的,祖父那一辈人用粗黄纸做火折子也是为了节省几根火柴的无奈之举。为了确保商业利益,火柴厂家都注册了自己的商标,商标的图案印刷在火柴盒的贴图上,这就是早期的“火花”的来源。
1837年,世界第一个火柴盒商标出现在奥地利。中国第一枚火柴商标是1894年外国火柴商人为博得慈禧太后欢心,在她60大寿时进贡的彩色商标火柴,画面是慈禧半身像。后来,随着产量的增加,火柴逐渐成为了大众日常消耗品,“火花”商标作用弱化。人们日常生活都要接触到它,“火花”也成为重要的宣传媒介。不仅用于宣传官方的信息,也用于宣传商品广告。1894年,美国纽约州的宾汉顿火柴公司火柴盒上第一次出现广告,当时流行的方式是赠送免费的火柴,火柴盒上印着啤酒、烟草、口香糖等商品的广告。在我国,火柴用量最大的时期,也正是商品经济开始起步的时候,“火花”具有鲜明的时代特征,搭载了很多的广告创意和社会公益内容。“火花”和邮票一样,因其方寸之间吞吐山川、包容万象、记录时代,从而都成为热门的收藏品。
火柴虽然稳定、可靠,但因其廉价和日用消耗品的特点,注定不能登上大雅之堂,难以成为人们愿意把玩的物件。人们宁愿带着一个装饰精美的火镰示人,火柴最多放在口袋里,必要的时候拿出来应个急。性能更加安全稳定的打火机的出现,则填补了这个空缺。
其实打火机出现早于火柴,早在英国人沃克发明火柴的前四年,也就是1823年,第一只打火机就问世了。德国的化学家德贝莱纳发现氢气遇到铂棉会起火,一阵手忙脚乱灭火之后,这引发了试制打火机的念头。他用一只小玻璃筒盛上适量的稀硫酸,通过开关让锌片浸没在硫酸里,剧烈反应生成氢气。打开顶端的阀门时,内管的氢气冲到铂棉(铂棉只是催化剂,不会损耗)上起火。如此一来,世界上第一只打火机便告诞生。
但硫酸腐蚀性极强,大部分材质容器都难以盛放它,因此打火机盛放硫酸的部分只能由玻璃制成。然而一旦玻璃碎裂,硫酸溢出灼傷衣服甚至腐蚀皮肤,这个打火机不啻于一个流动的危险化学实验室,因此没有人敢于随身携带和把玩,也并没有得到广泛的应用,渐渐被人们所遗忘。
到了20世纪初叶,第一次世界大战爆发,成千上万的士兵第一次领略到工业化时代战争的残酷无情。抽上一根烟,是士兵们在战斗闲暇时的最大享受。但阴雨连绵的天气,火柴很容易受潮。奄奄一息的士兵的最后一个愿望往往是能吸上一口烟,但战友找了几盒火柴,都因为受潮不能使用,可怜的士兵在期盼中闭上了双眼。
目睹了这一切的英国发明家阿尔费德丹希尔暗下决心,要为战士们发明一种不怕潮湿、单手就能点火的打火机。经过多次试验,他终于在一名化学家的帮助下发明了易于使用和携带的打火机。有别于德国化学家德贝莱纳笨重又危险的玻璃氢气打火机,他的发明采用钢轮与火石摩擦产生火星,引燃沾着煤油的灯芯。这种打火机坚固耐用,单手就可以操作,马上成为了士兵们的新宠。就连德国人也以为是什么新式的微型武器,派出间谍想方设法弄了一只回去研究。
此后,打火机的发明层出不穷,点火方式各种各样,燃料也从开始的汽油和煤油发展到了无色无味的丁烷。可以说,是战争催生了打火机的发明,打火机也是在战争中不断被完善。
现在常见一次性的打火机,机身内没有电池,轻轻按压便能产生电火花,引燃丁烷气体,使用的就是压电技术;此外,士兵们需要用火机照明甚至烧水,也促使打火机厂家对燃油和机身进行了改进,能够支持长时间的燃烧;恶劣的战场环境,促进打火机防风效果的提升;还有的士兵被弹片击中胸口,却意外死里逃生,原来胸前口袋里的打火机救了他一命,更神奇的是打火机居然能够正常使用。
战争结束后,打火机的各项功能愈发完善。从一块钱一个的一次性火机到几十万一只的高端打火机,既是生活中不可或缺的,也是艺术收藏品和奢侈品。
从钻木取火发展到火柴,其原理都是摩擦生热;从石块撞击发展到打火机,其原理都是通过火花点燃引火物体。人类取火方式发展了几千年,但原理基本不变,变化的是方式越发完善和方便,工具也越发精美。回顾这段历程,再用打火机或者火柴点亮一束火焰,你会觉得点亮的是一道人类的文明之光。