为了叙述十九世纪初期军事演变与有关技术的发展情形，必须回顾一下冶金学、化学、弹道学和电子学等领域中基础知识的线索。

　　 已如前述，从公元前1400年以来，铁的出现，熔解矿砂为金属的新技术的发展，影响着武器制造。十六世纪中叶，重型军械铸造技术的发展，为以后两个半世纪的火炮制造奠定了基础。

　　 十八世纪后期，由于欧洲木材资源短缺，锻铁(亦称碳铁)费用上涨，形成了严重问题。为适应需要，就采用了所谓搅炼工艺，就是用长长的钢棒将反射炉中的金属溶液加以搅拌。炉子用焦炭燃烧，这样，不仅使炉面溶液，而且全炉的溶液都能接触空气，从而使脱炭更加彻底，成为可锻铸铁。

　　 用搅拌法生产的锻铁，质量不如炭铁，但价格便宜得多。1829年又前进了一步，即应用鼓风炉本身余气进行预热鼓风，这种发明使得在消耗同等燃料的情况下，搅炼熟铁产量增加到三倍。

　　 还有一种改进是“湿”搅拌法，即在炉膛铺以含有氧化铁的小块炉渣，它与金属中的碳素相化合，在表层之下产生一氧化碳，形成加速脱炭进程泡沸搅动。1720年英国铁产量为20000吨，1806年上升到250000吨，到1850年英国每年可产250万吨，铸铁和锻铁的产量都有增长。

　　 自古以来，炼钢的方法几乎并无根本性改变，仍然是小规模的个体作坊产品。英国所用的基本材料是优质的和价格相等的瑞典条形铁，结果，钢的费用等于锻铁费用的五倍。

　　 约在十八世纪中叶，古代工艺有了第一次意义重大的改进。本杰明·亨茨曼将特种小型粘土坩埚放置在焦碳燃烧的炉膛内加高温，就有一种特殊的熔剂持续地生产铸钢。这种铸钢不含二氧化硅和其他矿渣，成本略低于以其他方法生产的钢材。但遗憾的是这种产品不能焊接，太硬，不合乎某些用途。不过这种技术终究成了谢菲尔德钢铁企业的基础，在欧洲广为传播，被人仿效。就这样直到十九世纪中叶再无显著改进，加上钢材本身的缺陷，制造重型军械时使用这种钢材继续受到限制。

　　 十九世纪上半叶，普鲁士莱茵兰的克虏伯公司，因制造优质铸钢并在该世纪中叶制造了少量钢质火炮而名噪一时。1851年，在英国大博览会上展出的设计先进的模型极为瞩目，证明是未来发展的先驱。克虏伯钢铁的拉力强度相当于铸钢的四倍，锻钢的二倍。但是火炮专家普遍认为这种钢太脆(1847年首批制造的几门克虏伯炮已经爆裂)，所以在废弃更为可靠的铸铁、锻铁、青铜武器方面，意见难以一致，因为恰恰在这时期，火炮的设计制造上在采用传统材料方面开始了一场革命。

注：阿尔弗雷德·克虏伯专门跑到英国去学习，克虏伯军工厂之所以能够在这一领域取得优势，很大程度上是得益于他们发明的坩锅铸造大钢块技术，能制造大口径的钢炮。

　　 通过酸性转炉炼钢法，大批量生产优质钢在费用上与铸铁和锻铁相比不相上下。几乎与此同时，英国西门子兄弟公司发明了一种热再生炼钢法，利用热废气或用劣质煤生产的气体对需进炉的燃料和空气加以预热。以后几年发展的“平炉”法，就是用回热炉熔化混杂有废钢铁的生铁块。以上这些工艺的基本产品是“低碳钢”，比锻铁硬，但比老工艺生产的“泡钢”要软，能作多种用途，如制造钢轨、锅炉钢板、结构钢(造船、建屋、水泥钢筋)以及薄钢板。1856年到1870年之间，钢的价格下降了百分之五十，产量增加了六倍。1863年建造了第一艘钢壳船和第一辆机车。英国从1870年年产钢22万吨，(实际用的全是转炉工艺)，到1900年年产钢490万吨，(其中310万吨用的是平炉法)从上述情况就可得到英国钢铁产量上升的概念。美国1900年的钢铁总产量为1000万吨，德国约800万吨。

　　 随后在冶炼钢铁方面意义重大的发展是特殊应用的合金钢。法拉第早在1819年就制造了铬镍钢，但直到1868年穆谢特才开始制造高碳钨锰合金钢，用这种钢材虽没有淬火技术也能制成高强度工具。1877年法国生产了制造装甲钢板和炮弹的铬钢作为商品出售；1882年谢菲尔德公司的罗伯特·哈德菲尔德发明了用淬火法制造锰钢，勒·克罗索特于1888年制成镍钢。所有这些进展都是发源于新冶金科学和对金属结构的研究。1895年威廉·伦琴发现了X射线后，除了其他进步以外，还出现了结晶学，更加改善了对于金属的使用。

　　 与冶炼方面的大规模生产技术相适应，19世纪后期，在精轧工艺上也有改进，锤锻大部分已让位于轧制工艺，根本的改进是使用可逆轧机，将金属锭式薄片放在机器里来回轧制，可大大节省时间。三辊式轧机用第三个轧辊，回转轧制金属，机器无需开倒车。后续轧机具有一系列不同尺寸和功率的轧辊机座。这些方法都是在19世纪60年代出现的，并不断有所改进。

　　 18、19世纪，由于科研兴趣扩大，人们的化学物理知识大为增长，新发明刺激着工业发展，但尚未致力于将新知识用来改进武器。18世纪90年代法国革命政府运用科学保卫国家，重点是改进方法提高生产力，而不是制造较好的具有更大杀伤力的武器。火炮、滑膛枪、火药、弹药与已经用了一些时候的旧品相同或者几乎相似。直到19世纪中叶，科学大踏步前进时，才开始认真应用科学知识解决战场上的问题。

　　 这些发展特别重要，首先是罐头食品的制造及其保藏。早在1795年，法国革命政府觉得解决了食物保藏，就有可能较易于供应和养活一支大为扩编的军队。政府提出谁能想出实际保藏食品的方法便可得奖12000法郎。直到1809年尼古拉斯·阿珀特才得了这笔奖金，他能把专门玻璃容器内灭菌的食品保藏下来(但原因何在，直到1860年通过路易斯·帕斯特的努力才明白)。军人和科学家显然都明白如用金属容器比瓶子更实用，但问题是要发明一种焊接法，既要使罐头密封又要防止食品在储存中被污染。19世纪中叶，这个问题已获解决，但能够大批量生产罐头食品还是19世纪末叶的事。

　　 还有个相关联的领域是制造轻武器的子弹壳。首批完整的子弹壳大约出现于1850年，这是法国、英国和美国同时各自独立研究的结果。全金属弹壳装有加以保护的爆炸复合装置，以武器的撞针撞击发火，这在理论上问题不大，但在实践中还有不少问题。如怎样使金属软硬适度，既得经得住发射药的爆炸，又能被撞针击出凹形，就是一个问题。一旦有了这种软硬适度的金属，又怎样来设计一种机器大批量地冲压弹壳？直到19世纪60年代后期，上述问题才完满解决，关于机关枪的设想才能实现。

　　 第三是战场外科抗菌和无菌操作的出现。帕斯特在18世纪60年代就表明感染和疾病是由细菌所引起。1867年前约瑟夫·洛德·利斯特把这个发现转化为实际的抗菌措施。但把抗菌的一套过程在战时应用于战场外科，又是另一码事。在解决抗菌问题的过程中，合乎逻辑地就联系到无菌法：如消毒品需加包装，以便在使用前不受污染。当然，无菌法是得力于罐头食品制造的成就，罐头里的食品在食用前能一直保持无菌。

新武器

　　 19世纪对于武器最重要的贡献是火帽的发明，使步兵滑膛枪发生明显改变。1798年L·G·布朗哈特里发现银雷汞。次年，E·C·霍华德制造出雷汞，这是首批能通过撞击进行点火的几种炸药。1807年，一个为人和睦，名叫亚历山大·福赛思的苏格兰牧师又继续研究，经过若干年的试验，发明出一种用锤一击即炸的雷汞，炸时火星通过火门，引燃枪管中的发射药。1814年，才开始用这种雷汞制造火帽，火帽的材料先用铁、锡，最后是用铜。后来，火帽就慢慢地成为枪、炮点燃发射药的基本装置。开始时火帽与子弹是分开的，使用者须将火帽安装在武器击锤下方的火门上，后来就和弹壳、弹头合成一体了。

　　 大约直到1860年，发现了级进式燃烧的原理，火药本身才有了真正的改进。将粒状药压缩成密度更大的药粒后，发现火药在枪膛内的燃烧速度和膨胀气体的压力可以延缓。因为压缩的药粒开始点燃时空气接触面小，燃烧初期瞬间产生气体较少，当弹丸沿膛壁前进时继续产生气体，所以初速较大，最高膛压较低。这一发现继续推动着普通黑火药的改进，黑火药仍然是该世纪轻武器的基本发射药。线膛炮的发明也具有重要意义，在既定口径的条件下，线膛炮能够发射较重的炮弹。延长炮身可加大初速。结果在19世纪末，火炮初速几乎达到每秒钟3000英尺，射击距离有了相应的增加。

　　 火药缓燃和无烟火药的发展伴随而来，并且在19世纪后半叶开始应用。使用新无烟火药的好处，除不易暴露炮阵地外，如上所述，因燃烧较慢，形成推力型动力，用于线膛炮，效果最好，因持续的膛压较小，可造较大的火炮。长形弹丸比球形实心弹精度较高，在空气阻力条件下能维持较高初速——射击距离较远时，尤其如此。

　　 该世纪后期，主要通过艾尔弗雷德·诺贝尔的努力，新炸药TNT、三硝基苯(替)甲硝胺、苦味酸、季戊炸药和旋风炸药等的性质及爆炸技术已为人所知。日俄战争(1904-1905)中第一次用了苦味酸炸药，而TNT炸药直到第一次世界大战才成为标准军用炸药。

　　 这里还需提一下化学在军事技术方面的其他应用，那就是整个的化学毒剂、内燃机、火箭和喷气发动机以及20世纪的改良高爆炸药。顺便提一下与此有关的问题，即由于缺少硝石而引起的火药短缺的老问题得到了解决。首先在印度和智利的硝酸盐矿中发现了丰富的硝石资源，后来发明了从空气和炼焦的副产品中提取氮的新工艺。

　　 大家认为，十六世纪的数学家和工程师尼科洛·塔尔塔利亚是弹道学的创始者之一，他曾写了两篇关于炮兵，一篇关于筑城的论文，想根据动力学理论推导出算表来计算火炮距离。但是他缺乏军事经验和火炮的技术知识。他对后人最有用的贡献是发明了射手象限仪，这是测量火炮仰角的仪器。许多塔尔塔利亚学术上的继承者对于他的基本理论写了许多文章，提了很多改进意见，但未能改正他的错误(一些根本性错误)，因而益处不大。

　　 在随后的一个世纪里，伽利略把弹道学作为他研究物理和动力学规律的一个方面，进行了全新的革命性探讨。他沉迷于弹道的理论，把研究当时的火炮作为验证他数学理论的最好方法，从研究中他发现了抛物线理论(1638年)。虽然这理论本身并不正确，但确实纠正了塔尔塔利亚理论中大部分根本性错误。然而当时人们却普遍相信塔尔塔利亚的理论，直到1674年出现的伽利略的观点普及之后，他的理论才在18世纪象真理一般被广为接受。

　　 但炮术和火炮设计的技艺和实践仍未受弹道学的影响，教科书上的弹道学理论，不论其科学准确性如何，对当时战争关系很小。火器全然不统一，弹丸飘忽不定，无法预测其飞行弹道，进行分析就显得毫无意义。十八世纪的一个英国数学家名叫本杰明·罗宾斯，曾试图进行实验，发现在800米射击距离上，炮弹向左或向右偏离射向约100码，弹丸首次触地的距离变化多至200码。只是在17世纪的战争中，迫击炮使用愈来愈多的情况下，理论和实践似乎才有所联系。但即使如此，从炮兵的观点看，由于当时资料不完善，这些科学家的理论并无用处。

　　 但是，本杰明·罗宾斯确实第一次提出了成功的办法，为炮术研究奠定了科学的基础。他不仅研究以前所有的理论性题目——外弹道学，并且研究了内弹道学(弹丸在火炮身管内部的运动)和末端弹道学(弹丸在飞行末端的情形)。罗宾斯了解伽利略和牛顿的理论中有许多错误，如忽视了气流的作用等——从而完善了卡西尼1707年发明的弹道摆，成为测量弹丸初速的有效仪器。

　　 到19世纪科学弹道学才获得胜利，那时冶金学和机械学发展到了这样一个阶段：即在武器设计制造方面规格尺寸已相当准确，并能预测其性能，从而提供了科学分析的基础。科学弹道学对于军事技术的影响，从新冶金学对于19世纪军事革命的影响中可得到最确当的了解。

        本杰明·罗宾斯出生贫穷之家，但智力过人。由于没钱读大学，他便自学数学和物理学，后以私人家庭教师的身份谋生。25岁时已被选为英国皇家科学院会 员，后被东印度公司聘为炮兵军官和军事工程师。18世纪40年代早期，他开始将牛顿物理学应用于火炮研究，利用微分方程，首次真正描述了空气阻力对高速抛 射体轨迹（伽利略所未能解决的问题）的影响。他所著的《火炮技术新原理》（New Principles of Gunnery）于1742年在英国出版，在本中，他根据自己的认真观察，结合玻意耳定律和牛顿的《自然哲学的数学原理》第一卷第39条假说（对受向心力影响的物体运动的分析）， 算出了抛物体离开枪口时的速度。随后，他用自己设计的弹道摆，演示了空气阻力的影响——可能是抛射体本身重量的120倍，完全颠覆了伽利略所提出的抛物体 轨迹之说。也正是他，首次为世人演示了飞行中转动的火枪子弹如何偏离预想的行进轨迹。他所写的论文“关于来复枪的属性和优势”，1747年获得皇家科学家 的科普利奖，他在皇家科学院朗读了这篇论文。论文提出，子弹应该像鸡蛋形状，枪管应刻螺旋形槽线。从论文的结束语可以看出，罗宾斯是何等重视该研究成果的 战略及科技意义：

        不论哪个国家，都应该从根本上弄清来复枪的性质和优势所在，一旦研发并制造出这种枪，就应在军队中推广使用，并要求军队管理层熟练掌握其要领；配备、使用这种枪，就具备了优势，而优势之大，几乎不亚于其他任何因素：它能够成就任何时候、任何卓越的武器装备所能实现的功业。

        因为火炮越是精准有效，防御工事的保护性能就越低，就连最训练有素的常规步兵团也没有那么大的杀伤力了。

        仅过了3年，腓特烈大帝便着手启动了罗宾斯《火炮技术新原理》的德文版翻译。该书译者莱昂哈德·欧拉自己就是一位了不起的数学家，他又为这本书增补 了一份极为周详的表格，为既定的出膛发射体速度和仰角确定了速度、射程、最大高度和飞行时间，进一步完善了原书内容。1751年，法文版翻译工作也启动 了。无可置疑，在这个时期也出现了其他军事创新，其中以奥地利君主约瑟夫·文策尔·冯·列支敦士登和法国的格里博瓦尔将军的贡献为代表，而18世纪弹道研 究革命的最大功臣则非罗宾斯莫属了。科学应用这种撒手锏，给西方带来了真正的致命武器：精准的火炮技术。令人惊奇的是，取得这项成就的竟是罗宾斯这样贵格 会出身的人。

        毫无疑问，罗宾斯催生的弹道学革命是奥斯曼帝国所排斥的，正如他们错失利用更大众化的牛顿运动定律的良机一样。16世纪时，奥斯曼帝国火炮制造厂生 产的武器是欧洲火炮所难以匹敌的。17世纪时，这种情形开始变化。早在1664年，哈布斯堡王朝的战略家、曾在圣哥达大败奥斯曼军队的依蒙多·蒙特库科利 说过：“土耳其人那些体积庞大的火炮攻击时威力巨大，造成巨大的破坏，但这些火炮不便机动，装填炮弹、瞄准目标要花很长时间……我们的火炮则易于机动，攻 击效率更高，相较于土耳其人的火炮而言，这便是我们的优势。”在接下来的两个世纪中，西方国家在诸如1741年所创建的伍尔维奇工程和火炮学院（桑赫斯特皇家军事学院的前身）的机构中持 续学习新知识，不断改良其武器装备，于是，东西方之间的差距又拉大了。1807年，当约翰·达克沃斯爵士的骑兵连攻克达达尼尔海峡时，土耳其人所使用的大 炮仍然是朝着攻击舰队的大致方位，发射巨大的石球。

注：伍尔维奇工程和火炮学院 历史可以追溯到1741年4月30日。乔治二世国王签署一份皇家文件，成立伍利奇皇家陆军军官学校(仅培养炮兵、工兵和通信兵军官)。弗雷德里克亲王1802年建立的桑德赫斯特皇家军事学院(培养陆军初级军官和参谋人员)。1940年两校合并， 到1947年，正式改称陆军桑德赫斯特皇家军事学院，并在当年1月3日开学。

       英国陆军早在1346年得克雷西会战中就已经使用炮兵，但那时炮兵还不是常设部队，当时亨利八世认识到火炮在作战中的作用，设立了半常设性质的炮兵。

        18世纪以前，炮兵通常是为某此战役由国王授权临时组建，战后即解散。直到1716年5月26日，乔治一世授权组建两个常规野战炮兵连，每连100人，并于1720年冠以皇家炮兵（RA）的名字。1722年，两个炮兵连被扩充到4个，与在直布罗陀和米诺卡岛的独立炮兵连组成了皇家炮兵团，第一任团长为阿尔伯特·博加尔德（Albert Borgard）上校。1741年，英国皇家军事学院成立，为皇家炮兵和皇家工兵训练军官。到1757年，皇家炮兵团迅速扩充到2两个营共24个连，以及一个学员连（1741年组建）。1748年期间，分别在印度的孟加拉（Bangal）、马德拉斯和孟买成立炮兵连；1756年，皇家爱尔兰炮兵团成立；1762年，皇家炮兵乐队建立。到1771年，皇家炮兵团共有4个营共32个连，以及两个由老弱士兵组成的、担任守卫任务的连。1793年1月，两支皇家骑炮队（Royal Horse Artillery，RHA）成立，为骑兵提供火力支援，到11月扩充为四支。所有的RHA人员都骑马。1801年，皇家爱尔兰炮兵团并入皇家炮兵团。

战术的变化

        在 古斯塔夫二世·阿道夫Gustavus Ⅱ Adolphus（1594—1632年）之前，炮兵武器相对来说是不机动的，因其最基本的任务是摧毁工事和从准备好的阵地上攻击前进中的敌人。阿多法斯使用较轻的、机动的、发射4磅和9磅炮弹的次长炮支援其部队，从而使火炮的面貌改观。他把炮兵部队按三种不同的战术任务进行编组，把它们分作攻城炮兵、团炮兵和野战炮兵。尽管实践表明这些设想是成功的，但他又从对内膛衬锡的皮革火炮的实践中认识到：为要火炮承受住射击时所受的应力，则其重量不能太轻。

         普鲁士腓特烈大帝二世(1711-1786)在七年战争中遵循了古斯塔夫使用炮兵的原则，而且进一步发展了关于炮兵编组的设想，编组了骡马炮兵。

        到18世纪，出现了历史上最重要的炮兵专家之一——让·巴蒂斯特·德·格里博瓦尔(1715-1789)。他在担任法国炮兵总监期间，对法国炮兵所进行的改革，奠定了拿破仑时代法国炮兵获得胜利的基础。这位炮兵专家把炮兵分作三部分：海岸守备炮兵、攻城炮兵和野战炮兵。按他的说法，野战炮兵是指发射12磅重的炮弹、用马匹拖曳并有载运弹药和备件的前车作保障的火炮。