兩次工業革命的科技發明，為人類創造了豐富的物質財富，帶來了人口的爆發式、持續性的增長。但同時，人類把技術也用在了武器研發上，殺傷力越來越大的武器也同樣高效地奪走人們的生命，戰場甚至成為人們展示最新科技發明的場所。
今天我們以機關槍為切入點，看看躍進的殺傷力背後有哪些歷史規律值得我們學習。
什麼是武器？在冷兵器時代，武器是一種特殊的工具，它能夠讓人用較少的能量打死對方。再往後，人類發明了遠程攻擊的武器，比如弓箭和標槍，它們可以將能量傳遞到遠處。人類祖先智人在同尼安德特人的競爭中就受益於這類武器。而要想比弓箭更快速地將能量傳遞到遠方，就需要使用火器了。
可以說，人類進入熱兵器時代，本質其實是對能量遠距離傳送的需要。
在唐朝，中國人就發明了火藥。根據李約瑟的說法，火藥在五代時首次用於戰爭。今天發現的最早的金屬大炮也是元朝製作的。到了明朝，中國出現了大量裝備了火炮、鳥銃（chòng）和火箭（弓箭）的軍隊。但是明朝製造槍炮的技藝並不高，以至於明末對外戰爭時，明軍使用的體積小、口徑大、射程遠的大炮都要從葡萄牙進口。
看到這裡，你可能會想，明明是中國首先發明瞭火藥，後來經由阿拉伯人傳入的歐洲，作為“學生”，歐洲人起步應該是比我們晚的。但在近代的歷次戰爭中，中國卻被自己的模仿者打得命懸一線。這是為什麼？當然，這裡面的原因很複雜，到現在也沒有人能給出定論。
但我想給你提供一個科技史的視角去試著解讀一下，那就是中國沒有西方的科學傳統，因此就無法像西方的科學家一樣，一代一代地用公式、理論完成對科學的繼承和疊加。而武器常常就是科技成果的結晶。
因此，當科技在工業革命中開花結果時，中國不僅沒有享受到文明的成果，反而被掌握先進技術的西方列強制服了。其實不光是火藥，指南針、帆船等都不是西方人先發明的，但最終都在西方人手裡進化成了反制東方的大殺器。
火器在歷史上第一個里程碑式的發明是火繩槍（Musket），從15世紀到16世紀，歐洲和中亞都獨自發明瞭這種武器。火繩槍的意義在於更多的人可以投入戰爭，因為它比弓箭的優勢在於，練習起來相對容易，而且不需要太多的體力，這從本質上說就是使用火藥的能量替代了人身體能量的結果。
但是，雖然叫“火繩槍”，其實它就是一個後部堵死的鐵管。火繩槍操作的大致次序是這樣的，先從槍管前面裝火藥，再上鉛彈，隨後用一根長針從前面伸到槍管裡壓緊，至此彈藥的填充才算完成。到這裡你可能好奇這個火繩槍後面堵死，那怎麼點火呢？所以這種槍最關鍵的是火繩，因為只能通過它來引燃鐵管裡的火藥。
除了省體力，訓練快之外，火槍比弓箭還有兩個明顯的優勢。一個是火槍在發射時所造成的心理震懾的效果遠遠超過弓箭，因此當西方殖民者與還是用冷兵器的亞洲或者美洲軍隊交鋒時，後者見到一片火光煙霧，聽到巨大的爆破聲，首先就被嚇破了膽。
在戰場上，火繩槍在後期射速已經能達到每秒400～550米，子彈產生的動能能夠穿透3～4毫米的鋼板，武士的鎧甲已經擋不住它的子彈了，這是弓箭做不到的。因此，火器巨大殺傷力的本質在於能夠將更大的能量送達遠方，形成巨大的破壞力。
另一個，也是更重要的優勢，就是火槍進步的速度非常快，而弓箭在大約2000年前就基本定型了，以後也沒有什麼可以進一步改進的餘地。更可笑的是，在中國，隨著滿清的入關，人們又使用回了弓箭，而火槍的技術卻一直在進步。從這裡你是否體會到我在課程中經常提到的科技發展可疊加的重要性。如果沒有一個牢固的科學體系，技術很難取得進步，原有技術也很難受益於時代進步的成果。
接下來，我就為你介紹火槍是怎麼在科技的改造下進化成機關槍的。如果說火繩槍是第一代火槍，那麼今天的步槍則是第五代，在這之間，火槍經過了四次重大的改進，每一次都受益於技術革命的大環境。
第一次改進是從火繩槍到燧發槍（flintlock）。燧發槍的原理是使用轉輪打火機（燧發機），擊打燧石產生火星，點燃火藥，這樣槍手就不需要攜帶火繩了，這次改進受益於機械技術的進步。
第二次改進是18世紀末可燃彈殼槍彈的發明。早期的火槍裝填彈藥是極費時間的，可燃彈殼槍彈將鉛彈和火藥做在了一起，這樣槍手在射擊時只需要攜帶和直接安裝“子彈”即可。這次改進受益於化學的出現和燃燒理論的成熟。
第三次改進是將膛線（Rifling）技術用在槍（炮）管內側。早期的槍炮由於槍炮管中沒有膛線，因此子彈或者炮彈飛行的路線飄忽不定，準頭極差。到了18世紀，英國數學家魯賓斯（Benjamin Robins，1707—1751年）從力學上證明如果子彈旋轉飛行，則可以增強穩定性。很顯然，這是力學和數學進步的結果。
第四次重大發明則是將前膛槍改進為後膛槍（breech loading rifle）。這次改進源於火藥技術和機械技術的進步。後膛槍的出現很快改變了歐美戰爭的進程，在大西洋彼岸美國正進行的南北戰爭中，交戰的雙方第一次大規模地採用後膛槍。這讓過去按照前膛槍設計的戰術完全無法適應，雙方一共有60多萬人陣亡——這個數字超過了美國在所有其他戰爭中陣亡人數的總和。
火槍的每一次改進，都是它的使用便利性、射擊的準確性以及殺傷力有所飛躍，特別是最後一次從前膛槍到後膛槍的改進。不過，相比後來機關槍的殺傷力還是有限得多。
說到機關槍大家可能會想到馬克沁機關槍，這是世界上第一款普遍裝備部隊的全自動機槍，也是工業革命的機械成果在戰場上得以應用的典型。
馬克沁機槍揚名天下是在1893年，當時一支只有50名英軍和幾百當地人組成的殖民軍隊在非洲與馬塔比黑人的戰鬥中，用5挺機槍擊敗了一支5000人的當地軍隊，當場擊斃擊傷了1500多人。一週後雙方再次交戰，一小隊英軍面對由2000來複槍手和4000勇士組成的軍隊，靠馬克沁機槍擊斃了對方2500人。
在這之後，馬克沁機槍才受到歐洲各國軍隊的注意。在1916年的索姆河戰役中，當英法聯軍數十萬人衝向德軍陣地時，遭到德軍機槍和炮兵火力的嚴重殺傷，僅一天就傷亡近6萬人，舉世震驚。當時人們認為機槍的出現是人類前所未有的災難，因為在此之前人類根本做不到如此高效率地屠殺同胞。
拋開機槍對人類的屠殺不說，從物理學原理上講馬克沁機槍的設計非常漂亮。在它之前，槍在射擊時子彈殼裡火藥產生的能量相當大一部分變成了射擊時的後坐力，不僅在能量上是浪費，而且還影響槍的穩定性，等到射擊下一發子彈時，還需要人使用額外動力拉槍栓，因此在能量的利用上極為不合算。由於人拉槍栓的頻率不可能太高，過去步槍其實輸出的功率不可能太大，因此殺傷力有限。
1883年，馬克沁改進出的新機槍，可以利用子彈殼裡的火藥爆炸時噴出的氣體，自動完成步槍的開鎖、退殼、送彈、重新閉鎖等一系列動作，實現了子彈的連續射擊。馬克沁機槍不僅射速快，而且後坐力小，射擊準確。又過了一年，也就是1884年，馬克沁在自動步槍的基礎上，採用一條6米長的帆布袋做子彈鏈，製造出世界上第一支能夠自動連續射擊的機槍，並且獲得了機槍專利。
馬克沁機槍讓火藥產生的能量，除了變成子彈的動能，剩下的用於子彈上膛，沒有浪費掉，而且還節省了人力。最重要的是，由於機械做功的效率比人高，因此它輸出的功率比步槍大得多，殺傷威力巨大。說到底，這項發明的核心是把一些手工操作問題變成機械問題，然後巧妙利用能量來驅動機械。
可以看到，武器的歷次進化都是能量的躍升結果，這背後其實還是技術發展的結果。尤其是機槍的這四次變革都是與技術變革同步的。到了19世紀，一小撮武裝起來的歐洲探險隊常常能顛覆一整個亞非國家。隨後，他們完善的鐵路系統和先進的通信技術，更是讓他們在征服世界的歷程中無往不勝。