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。
出现电子通信
迄今(1980年)为止，谁曾被纯军用电子武器所杀死，很值得怀疑，虽然这种潜力无疑是存在的。通观历史，电子设备在军事上的作用一直是为了提高其他武器的杀伤力。最早的电子设备用于异地间传递命令、情报和射击诸元传递中不受声音、目视信号、通信员的传统生理条件所限制。
最早的电子设备是商用电报机，约于1830年几乎同时出现于欧洲和美洲。这种电报机用单根导线连接通信地点，一端或两端装有电池，并有人工操纵的开关，用以连接或中断电池和导线之间的接触。另有一圈导线，缠绕在一根铁棒上，电流通过线圈，铁棒磁化，吸住可移动的铁片，二者相接触，产生的嗒声，接收一端的操作员将的嗒声记录下来，并加以解释。接收一端的的嗒间歇声和发送一端开关发出的完全一样。密码即可将的嗒声顺序译成字母。这种机器每分钟可发送50个字母。两个电台可通过中间站“接力”进行通信，所以，它可以在无限长的线路上传递信息。电报在军事上首先用于克里米亚战争。海底电报约于1851年始用于多佛和加来之间，然后发展到一方面用于伦敦和巴黎之间远距电报通讯，另一方面又用于协约国克里米亚战争的瓦诺基地。美国内战双方曾广泛使用电报，到1866年，横渡大西洋的海底电报已经沟通。电报出现时所处工业环境，对电报的发展并无多少支持。导线(裸露线及绝缘线)，电线杆绝缘子和电池都是后来发明的。电报方面的仪表器具也生产很少，不足以促进新工业生产结构的形成或新工业品的生产。倒是电灯出现后，生产了上述所需设备，开发了新的工业途径。
当电话和无线电出现之后，因为效果更好，其在军事上的重要性，使电报黯然失色。不过近来，由于电报应用了电传打字的方式，设备更为精良，尚能独立支撑下去。无线电在处理信息方面比口头语词的形式远为迅速，而且那也将是机器人之间的自然通信方式，机器人在军民两方面的用途要逐渐增加。
象电报一样，电话几乎同时出现于欧、美各地。实用机型完成于1876年，通常却把这功劳归于亚历山大·格雷厄姆·贝尔。当电话出现时，已有现成的电子工业支持其发展。电子工业绝大部分由电灯行业及其发电系统行业转化而来。当时关于电流流经长途导线的数学理论，也已开始形成，这是努力改良电报的结果。
无线电能传送电报、电话或更为复杂的信号。它的主要特点是传输电波信号不用导线，因此在架线困难的地方也能通信。在机动电台之间和固定电台之间亦可通信。1885年德国的海因里希·赫兹第一次论证了无线电现象，但约在1908年才被古列尔莫·马科尼用于通信。与电报和电话不同，无线电大部分是应军事当局的主动要求而发展的。不过无线电虽然大多出于军事需要而发展，研究工作却几乎全在私人工业实验室进行。
19世纪末、20世纪初，丰富多彩的技术发展使有时不太积极的军事专业人员扩大了眼界，提出了新的标准，以应付工业革命给战争带来的前所未有的变化。工业化除具有革新、改进战争工具的直接效果之外，对战争指导也有重大影响。从一个基本农业经济到工业经济最有意义的变化或许就是国家转而把大量人力投向武装力量和战争工业。比过去，国家可以赡养和供应一支更加庞大的军队。蒸汽车辆运输和电报的发展，便利了大部队的运动和指挥。
然而新技术的最大效果还是体现在武器的改进和大量生产方面。
20．伟大的变革：帆船->蒸汽船；木->钢铁；舷炮->炮塔(公元1800-1865年)
T·N·杜普伊 [美国]
[出自《武器和战争的演变》]
海军革命
纳尔逊和特拉法尔加
海军新军械
蒸气动力的出现
埃里克森、斯托克顿和美国舰船普林斯顿号
锡诺普
弗吉尼亚号和班长号
海军革命
18世纪后半叶，英国海军霸权引起的政治、经济后果使全欧洲各国领导人明白了海上力量的重要性。打破了海军战术老框框的霍雷肖·纳尔逊对海军战略思想有巨大影响，犹如拿破仑对陆战的影响。但是，凭藉纳尔逊的天才，海战艺术的实践，就当时的技术条件而言，已达到了最高限度。工业革命的到来，使海军摆脱了对于风力、对于原始而粗糙的舰炮的依赖，以至最后摆脱了对于旗语的严重束缚。
从特拉法尔加到汉普顿路战役的56年间，海战发生了革命，其变化速度比过去的三个世纪要快，比随之而来的一个世纪的变化也不慢。纳尔逊于1805年10月21日在特拉法尔加用以击败法国海军上将皮埃尔·维莱努夫的战舰与两个世纪以前霍华德和德雷克在英国海峡击败梅迪纳·西多尼亚的战舰并无多少差别。1862年3月9日在汉普顿路作战的不论那艘船本来都能够单独消灭纳尔逊和维莱努夫的联合舰队。
纳尔逊和特拉法尔加
1805年，两国最强大的海军舰队，准备在战争高潮中对阵一搏，以彻底夺取为其斗争了将近一个世纪的海上霸权和世界殖民地统治权。1805年10月21日，纳尔逊27艘战舰组成整列舰队，拦截了沿西班牙特拉法尔加海岬20英里处维莱努夫的33艘战舰。
原在加的斯的维莱努夫正按拿破仑命令驶往直布罗陀和地中海途中，当时这位皇帝正拟对奥地利发动胜利的乌尔姆-奥斯特利茨战役，要法国舰队攻击奥地利盟国那不勒斯以支援此战役。维莱努夫知道英国舰队离得不远，但他希望到达直布罗陀，在地中海实施支援之前，纳尔逊不至于识破他的意图。然而富有战略见识的纳尔逊立即掌握了这位法国海军上将的意图。当两舰队相望时，纳尔逊处于上风位置，法海军已无法回避战斗。
纳尔逊知道，在木质战舰对阵，舰队整列舷炮开火的情况下，要夺取决定性胜利是困难的。他在等待法国舰队的同时，一直思索着战术上如何对付此役。他曾给舰长们写过一份备忘录，提出了“以迫使敌人接战的方式获得决定性胜利……”这样一个总的战术计划。他对舰长们说，自由而灵活地向敌舰开火似乎最好，英国舰队成两列纵队，一队由他指挥，一队归副司令洛得·科林伍德海军上将指挥。纳尔逊准备攻击他设想的法军横列队形中部，并“赶在敌先头舰队进行援救之前压倒其后尾舰队。”纳尔逊在备忘录的结尾写了这样一段话，总结了他的战术：只要情况容许，副司令指挥舰队航行时应尽一切可能保持队形紧密有序，舰长们应把他们的特定队形作为集合点，如果见不到或不完全了解信号，舰长们就应指挥战舰与敌舰并进，这样做基本不会犯重大错误。
有两位美国海军历史学家曾写道：这备忘录之所以特别值得注意，是因为它充满着进攻精神，信任下级，简单明了，对胜利怀有充分信心。这备忘录之所以值得注意，还因为对英军海军战术家们关于混战对列阵战长期不休的争议，有所结论。纳尔逊发挥两者所长，他保持了战舰列阵的队形，有控制地接战，但他采用二列横队，以混战派所主张的形式打破敌编队，以最大火力袭击敌舰队中的部份兵力。
两个舰队互相靠近时，纳尔逊所在胜利号舰率英北线纵队冲向法国整列舰队的前卫，使法国人以为这是传统的一路纵队攻击。当时在桁端还挂起了信号旗表示：“英国希望每个士兵各司其职。”然后，当舰队将靠近目标，接近其火炮射击范围之际，他命令改变航向，冲向法军舰队中心，并发出了另外的信号：“靠近击敌”。
胜利号桁端上的信号旗一直张挂着，在激烈的战斗中才被打坏。在帆船时代，纳尔逊的战术已属完好，正象他在备忘录中写的那样：“与别的相比，海战中没有一件事情是确有把握的。”战斗结果，英国俘获了18艘法国和西班牙战船，而英国舰船未受损失。
然而英国亦遭受了可悲的损失。纳尔逊受了致命伤。二小时的战斗结束后不久，他就死去了。但是这损失也是英国的胜利。一个英雄在胜利中光荣战死，他的英名将永远生辉。但他的死去，对英国不会产生重大的影响，纳尔逊已经歼灭了法国海军，历史上，无论从战略和战术上讲，英国在最具有决定性意义胜利的大海战中，已建立起海上霸主的地位。
再者，工业革命引起了一连串事件，这些事件将很快消灭纳尔逊式的舰队，但消灭不了英国的海上霸权。1783年，法国第一次成功地在索恩河下水一艘蒸汽船，在特拉法尔加后不到二年，罗伯特·富尔顿发明的蒸汽船克莱蒙号在赫德森河上纽约、奥尔巴尼之间来回航行。
海军新军械
工业革命对于海战的重大影响不是在造船领域，而是首先在重型海军军械方面。最富有革命性的发明是环箍炮或套筒炮，与后一阶段发展的膛线相结合，开始了向20世纪威力强大的海军火炮的过渡。
早在1829年，法国海军军官A·蒂埃里用铁箍紧套铸铁炮管，获得成功。1843年，哈佛大学的丹尼尔·特雷德韦尔教授用此法为美国政府制造了几门套筒炮。这环箍技术使炮管大大加强了应压强度，应力与发射药爆炸瞬间所产生的膨胀力和热力相对抗。仅用50或100多年前的铸造或锻冶技术来造这种炮是不可能的。并且，如果没有金属特性和膛内弹道学发展方面的知识，连套筒的作用也不会明白。看来这种方法实际上是知识增长、技术进步的直接产物，而不是迫于某种特殊需要而产生的，需要不是这项发明的缘由。
然而海军并不乐意采用套筒炮，却愿意用改进型铸铁炮。1851年，美国海军司令约翰·A·达尔格伦发展了一种五年后被海军采用的铸铁炮。达尔格伦炮是一种前装滑膛炮。它的明显特征是外形象啤酒瓶，那是因为设计上需要，在压力最大的部位使用了最厚的金属。1860年，美陆军少校托马斯丁·罗德曼，发明了空心铸件工艺，即围绕型芯进行铸炮，再以流水进行冷却，这是一个使炮膛内部先行硬化的方法，是早先套筒炮试验合乎逻辑的发展结果。外层金属冷却时向内缩拢，向已经硬化的内层继续加压。这样，发射药的爆炸力就为炮膛四周的整个厚金属层所吸收，而不是层层向外膨胀。空心铸件工艺曾应用于制造达尔格伦炮，在美国内战及以后的20年里，用这种方法制造了大部份美海军其它重型铸铁炮。达尔格伦大炮和罗德曼滑膛炮口径达15英寸，能有效地击穿美国南部邦联装甲舰的钢板。因而，在当时大家认为这是最好的炮。
1859年，英国海军部为对付即将下水的法国装甲舰光荣号，从著名的威廉·阿姆斯特朗炮厂定购了一大批40磅、70磅级的套筒炮。阿姆斯特朗炮具有三个先进特点：后装、套筒、有膛线。这种炮的炮弹上缠绕着软金属凸纹——螺旋突纹，啮合于来福线的凹槽之内。来福线提高了弹丸命中精度和末速，所以普遍认为线膛炮是对付装甲的一种办法。
套筒炮当时尚未引起足够注意，然而，来福线和套筒炮之间，有着密切的关系。来福线的设计主要用于提高命中精度，但因弹丸紧卡在来福线上，发射药爆炸时，炮管管壁的压力大为增加，炮管的拉伸张力更为紧张。细长形弹丸，是来福线的自然匹配物，使用细长形弹丸是为了增加射击距离，提高命中精度，位于发射药前的这种弹丸，惯性质量大于同直径的球形实心弹，结果，早期火炮常发生膛炸。炮管需要造得更为坚实，套筒炮制造术是个解决办法，虽然这一点一开始还不太明显。
大概就在这时，在埃森的克虏伯公司率先发展造炮钢铁，完善了酸性转炉炼钢法，他们提供的渗碳钢对发展新型火炮进一步作出了贡献。
蒸气动力的出现
与此同时，18世纪30年代后期和40年代，世界各国海军开始试验蒸气发动机。海军人士除了传统上的保守主义外，还有两个原因阻碍着海军采用蒸气机。第一，18世纪40年代以前蒸气舰船的动力来自船体两侧的大型蹼轮。蹼轮不仅挤占了约三分之一的装置火炮的位置，而且推动蹼轮的机器往往暴露在外，易遭敌炮火损伤。其次，蒸气船装一次燃料只能航行数百英里，而帆船能数月不进港，航行数千里之遥。
当1812年战争之际，罗伯特·富尔顿曾设计了一种蒸气船，企图解决第一个问题。当时为突破英国对美国大西洋海岸的封锁，美国船迪莫洛格斯号设计成双船体间夹单蹼轮型式，蹼轮外层壁厚达五英尺。但该船在战争结束时尚未完工，从未在海上使用。以后二十多年，没有一家海军再要蒸气船，只是在19世纪30年代中叶，出现过一艘样船，是把蒸气作为篷帆的辅助手段设计的。
然后，在1837年，出生于瑞士的工程师约翰·埃里克森发明了螺旋桨。这样就及时解决了前述蹼轮问题，并容许将机器装置于舰船吃水线以下的舱室。美国海军上尉罗伯特·F·斯托克顿首先认识到这一点，当英国海军部拒绝试用螺旋桨时，斯托克顿劝导埃里克森到美国去帮助他设计一艘新型蒸气船。
埃里克森、斯托克顿和美国舰船普林斯顿号
美国舰船普林斯顿号是世界上第一艘螺旋桨战舰，也是第一艘将机器置于吃水线以下部位的战舰。斯托克顿为普林斯顿号设计了装置两门十二英寸口径的大炮，在当时，至少在理论上这艘舰船的火力最为强大。聪明、乖僻，美国军事史上争论不休的人物斯托克顿拒绝就任泰勒总统的海军部长，目的是为了完成普林斯顿号和其他强大武器装备的制造。
埃里克森尤其才华横溢，可能是海军史上最伟大的设计家。他不仅发明了螺旋桨，成为军舰建造上的革命性创举，而且首次生产了大块锻铁和套筒炮——那就是装在普林斯顿号后甲板上的12英寸“俄勒冈”炮。他后来发明了大炮炮塔，并使美国第一艘铁壳舰班长号进入战斗，从而完成了战舰制造上的革命。
不久，这两位不寻常的人物之间产生了磨擦的火花，争论使他们后来的关系疏远了，主因是普林斯顿号上其余12英寸火炮的设计和制造问题。这种炮，斯托克顿称作“调解人”，埃里克森反对斯托克顿用锻铁加工“调解人”炮管，认为那种方法会留下隐患而危及火炮。斯托克顿专横地撤销了埃里克森的职务，完成了火炮制造。当刚服役的普林斯顿号驶向华盛顿南边的波托马克河时，斯托克顿邀请了首都主要官员参观“调解人”火炮试射。
射击时火炮爆炸，当场炸死了国务卿、海军部长以及几名议员，而爆炸时站在炮旁边的斯托克顿竟不可思议地幸免于难。泰勒总统也未罹难。他在舱下正与贵宾们交谈，而夫人们正在斯托克顿准备的豪华餐室中便餐。调查委员会开脱了斯托克顿的罪责(他应负有责任)，授予他准将衔，成了海军的高级军官。他在墨西哥战争中，征服和平定加利福尼亚时与斯蒂芬·W·卡尼将军进行了剧烈的对抗。
尽管埃里克森的俄勒冈炮试射早巳成功，但美国海军还是禁止使用锻铁和套筒炮，冶金技术和火炮设计都遭受了严重挫折。
锡诺普
然而到18世纪50年代中期，铸铁炮逐步改良，与炮弹的改进相结合，使海军军械的威力大为增强。这在下述事件中表现尤为明显。1853年11月20日，装备有新型炮弹火炮的俄国海军中队，在锡诺普歼灭了土耳其舰队。这事件触发了克里米亚战争，表明改良的海军武器具有摧毁性的潜力，暴露了木船在这些武器的射击下的无比脆弱性。那场战争中，双方都匆忙成立了装甲浮动炮群，这些炮群后来都参加了克里米亚海战。按演进的规律，法国制造了装有装甲铁板的木船光荣号。当她1859年服役时，在英国引起一片恐慌。英国海军部被迫匆忙地制造了第一艘装甲战舰勇士号。到1860年，铁壳装甲舰才下水，并参加了次年的战争。
弗吉尼亚号和班长号
1862年3月8日，美国南部邦联军的一艘装甲舰才无可挽回地敲响了木质战舰的丧钟。
当弗吉尼亚号1861年4月脱离北军时，美国南部邦联军占领了诺福克海军军港。此港停泊着海军最现代化的舰船，装有50门大炮的蒸气动力护卫舰梅里麦克号，因蒸气锅炉尚未起动，此舰未能逃脱，船上官兵将船凿沉而逃，但南军把该船打捞出水面，以法国光荣号、英国勇士号为榜样，加强了该舰的结构，在船顶上装置了装甲炮塔，重新命名为CSS弗吉尼亚号。
在爆发内战的刺激下，美国海军研究了法国和英国的发明。海军部长吉迪恩·韦尔斯及其顾问们获悉南部邦联军在诺福克将梅里麦克号改装成弗吉尼亚号的情形后，很快认识到这种新装甲舰可能会冲破北部对南部的封锁，甚至沿波托马克河上驶威胁华盛顿，从而可能赢得战争。面对这个挑战，海军部迅速通过了约翰·埃里克森提出的全新舰艇设计方案。
埃里克森的设计是：军舰的船型较小，比较低矮，铁壳结构，具有装甲和装甲甲板，单个旋转的炮塔上装两门口径11英寸的达尔格伦滑膛炮。它比弗吉尼亚号上三门9英寸达尔格伦和两门6英寸、两门7英寸的线膛炮，威力还要强大。1861年9月中旬，吉迪恩·韦尔斯和埃里克森签订合同，在不可置信的101个工作日中，命名为班长号的新舰竟然落成。她在2月25日服役，3月6日自纽约出发进行试验巡航，这也是她投入切萨皮克湾战斗的试航。据悉，弗吉尼亚号几乎已准备就绪，所以，班长号拟参加北部联邦舰队对诺福克和詹姆斯河进行封锁。
正如所料，3月8日，弗吉尼亚号在海军将军富兰克林·布坎南——前美国海军司令指挥之下，驶出诺福克，进入汉普顿，大约在三个小时占压倒优势的战斗中，弗吉尼亚号击沉了装有44门大炮的篷帆护卫舰国会号，21门炮的小型护卫舰坎伯兰号，以及重创其姊妹舰有五十门炮的螺旋桨护卫舰明尼苏达号，在这之前，她已搁浅。50门炮的螺旋桨驱逐领舰罗阿诺克号，44门炮的篷机护卫舰圣·劳伦斯号以及其他封锁中队的较小舰只命运相似，都逃到门罗堡警戒炮台附近的浅水区了。弗吉尼亚号用加农炮弹对敌轰击了整整一个下午。她本来能够经受住岸上炮兵的火力，但因装甲重量大，吃水深，南部同盟军舰队司令不愿意让舰船靠岸太近，而况，当弗吉尼亚号撞击国会号时，国会号下沉迅速，使弗吉尼亚号撞角断裂，稍有漏水，两门炮口的突出部撞击后已损坏，于是弗吉尼亚号回到诺福克，修复轻微损伤，加燃料后，准备于9日再次出击，以完成歼灭北部联邦海军封锁中队。
那天晚上，班长号从纽约到达。这艘新舰航行颇为艰难，事实证明，她并不完全适宜于航海。上午九点，班长号在汉普顿与遭受攻击的北部联邦军舰船会师。于是，这战场象舞台，上演着将要永远改变海战样式的战斗话剧。班长号舰长中尉约翰·L·沃登，把自己的舰船抛锚停泊，利用军港直接保护搁浅的明尼苏达号。
第二天早晨，弗吉尼亚号出战，希冀突破包围，在班长号封锁之下寻求逃路。后四小时中，这两艘舰船在明尼苏达号附近机动，以大炮在直射距离上互相轰击，双方都未遭到严重损伤。班长号机动力超过笨拙的弗吉尼亚号，互射中似略占优势。最后，弗吉尼亚号搁浅了。如果此时，沃登中尉不是恰巧在低位驾驶舱狭长观察孔被击中受伤，南部舰只可能不是被击沉就是被俘获。事实上，弗吉尼亚号总算有了逃脱的可能，乘联邦舰只驾驶室暂时混乱之际，严重漏水的弗吉尼亚号退出战斗，缓慢费力地驶回了诺福克。
从战术上讲，这次战斗是一场平局，但从战略上看，班长号赢得了决定性胜利。联邦军又重新组织了封锁，而且从此再未遭受严重损失，但南部同盟军已注定要灭亡。
在内战中，海军首次使用另外两项发展成果很有意义。第一项是潜艇，南部同盟军海军工程师对潜艇发展作出过重要贡献。直到该世纪交替之际，发明了汽油发动机和蓄电池，水下推力问题才不再是障碍。
第二项发展就是水雷(原称鱼雷)，也是在内战期间普遍使用的。南部用水雷保卫军港，加强海防，以对抗北部舰船，很奏效。南北双方都曾将水雷系在潜艇或其它小船的吊杆一端进行攻击。该世纪末，这些系在吊杆一端的鱼雷已改用自动压缩空气推进，就更具有威胁性，已成为现代鱼雷的原型。随后，世界各国海军出现了快速然而脆弱的鱼雷艇，紧接着出现了更大型更快速的鱼雷快艇驱逐舰。
美国内战中海军最重要的发展成果是班长号及其炮塔的建成，使海战进入了一个新的时代。那年下半年，不适于航行的班长号在哈特拉斯角附近暴风雨中搁浅，而其它装甲舰已参加了联邦海军。埃里克森和其他海军设计师把班长号上的旋转炮台，装置到适于航行的具有装甲船壳的其他舰船上，这样就很快解决了问题。
美国内战的经验打破了职业海军人员对于以铁代木建造舰只的怀疑和抵制，实际上完成了早在内战爆发前早就开始的从篷帆向蒸气的转变。美国内战是首次现代战争，战争中在海军建设、海上战争方面所表现的趋向，在下一世纪的世界大战中将得到体现。
21．来福枪、圆锥形子弹和散开队形(公元1800-1875年)
T·N·杜普伊 [美国]
[出自《武器和战争的演变》]
来福枪的出现
新炮
新武器对战术和编制的影响
美国内战
莫尔特克(毛奇)的影响和普鲁士总参谋部
铁路和战争
来福枪的出现
十九世纪影响陆战很有意义的最早的技术改革是发明和应用火帽，情形已如前述。几世纪以来，在战场上使用手中火器时的射击动作本身，是所有动作中最不可靠的。火帽出现后，就消灭了这种现象。燧发枪大约每射击七发子弹，要瞎火一发。火帽的应用，就使瞎火子弹降为低于每两百发出现一发。
然而，更为革命性的改进是圆柱锥形子弹，这使高度精确的远射程来福枪最终替代了精度差、射程近的滑膛枪，成为基本的步兵武器。在发明新子弹之前，来福枪的射击速度比滑膛枪慢，因为装弹很困难。由于火药气体对铅弹弹底凹部发生作用，使弹丸具有膨胀的特性。子弹形体小，便于装填，但射击后体积膨胀，紧嵌入枪管来福线中，获得最大转速以保持精度。弹丸形体改进后，减少了空气阻力，又进一步提高了精度和增大了射程。
如要使滑膛枪与来福枪射击效果相当，在200步距离处射击，前者需费相当于后者二倍的子弹，300步处五倍，400步处至少十倍。超过400步射击距离，滑膛枪已完全失效，而来福枪在800码处还可射击军队队形等大目标。在1000码处，弹丸还具有足够的末端能量，可穿透四英寸厚的软质松木板。
在1850-1860年之间发明的来福枪和圆锥形子弹与任何先后的新武器技术发展相比都具有最深刻的直接革命性影响。当然，如果现在战场上出现战术核武器，估计会有更大的影响，但在20世纪出现的高爆弹、飞机、坦克对当代产生的影响肯定比不上当时的来福枪。
主要理由是：因为轻武器与火炮和冷兵器相比，它的杀伤力突然提高了，除了山头或者山瘠挡住视线是个限制外，等于每个握有来福枪的步兵有了一门具有同样有效射程和最大威力的火炮。况且，炮兵人员更易受步兵火力杀伤。当然，若在防御工事坚固的炮台中是例外。因而炮兵再也不能持续发扬火力，象在拿破仑的战场上那样支配一切了。
早期火器的另一特点是后膛装填，此法当时久已废弃，19世纪的科学技术让它在古时无所作为的困境中解脱了出来。传统上，后膛武器的困难在于金属部分装填接合不严密，燃烧火药产生的气体和火焰从后膛的缝隙中喷射出来。为了与19世纪后膛武器的发展相适应，终于发明了金属弹药筒，它连结弹丸、火药和火帽于一体。这种子弹用特制铜和其他软金属制成，爆炸受热后就会膨胀，能有效封闭向后逃逸的气体。后膛装填法使步枪手能够快速装弹，免得在敌火下站立或暴露。
后来轻火器最重要的基本进步是发现了连发射击和自动射击的原理。此原理在19世纪后期和20世纪，应用极为广泛。自动武器并非发源于新冶金学的进步，而是由于机械学方面的发明。当然，早期的冶金学和弹道学上的进步，的确提高了自动化武器的效能。
新炮
19世纪的新冶金学、化学和弹道学，是在火炮、尤其在重武器的发展中最终获得了辉煌效果的，至于要达到尽善尽美的程度，那是20世纪的事了。意大利的卡韦利于1846年制造第一门线膛炮获得成功，该炮后膛装填，炮管中有两条旋转的来福线，使用圆柱形炮弹。稍后，一个英国的重要制炮商约瑟夫·惠特沃思，也生产了一门“线膛炮”，也是后膛装填，用的是盘旋的六角炮膛以代替旋转的来福线。
1859年的意大利战争中，证明拿破仑三世的线膛炮在射程和精度方面绝对优于奥地利的滑膛炮，但多数军队直到该世纪70年代才不再依赖滑膛炮。主要因为滑膛炮比试验中的火炮造价便宜，更加可靠。实际上，由于战场上新炮的有效射程受炮手视力限制，制造这种新炮并不真正合算，除非观察距离能大幅度增加。在美国内战中，线膛炮、滑膛炮，南北双方都用过，双方都同样喜好前装滑膛青铜“拿破仑”炮。这种便于使用的火炮，实际上是在欧洲早已过时，在美国寿命也不长的12磅级榴炮。青铜性质较软，这一直是个严重缺点。人们将新的冶金技术结合膛内弹道学进行研究，才有可能利用了钢的坚硬和耐久的优越性。
来福枪本身既不是新冶金学又不是新弹道学的产物，因为靠来福线增加精度和射程的原理早已众所周知。但是十九世纪线膛武器的发展大大得益于上述两门知识的增长。随着技术的改进，又有了金属加工机械，就能空前提高镗孔精度，并在身管中刻划来福线。几世纪以来，制造手枪常常是熟练军械匠的任务，每一件武器他都是作为个人产品生产的，往往是一件艺术品。造枪的基本金属材料是锻铁，所用工艺通常是在芯管周围绑扎或焊接铁条。十九世纪，在纽约雷明顿枪炮厂，第一次用铸铁镗孔，制造出带来福线的身管。生产装备线也是雷明顿枪炮厂第一家发展的，它的基础是该世纪早期伊莱·惠特尼和其他人创导的零部件通用互换原则。人们运用弹道科学，设法对这个时期的新线膛武器进行了系统的试验，从而迅速积累并总结了对于弹丸性状等各方面的知识。
新武器对战术和编制的影响
随着作战武器经历了深刻的技术革命，射程增加，精度提高，射速加快，显然在编制、战术和后勤支援方面也需要作相应改进。在拿破仑发展了军、师编制之后，在编制和战术方面，如果说不是倒退的话，起码经历了相当长的停滞时期。1815年到1845年之间著名的一场冲突——即俄土战争(1828-1829)中，所使用的陈旧步兵战术就是明显例子。俄国人放弃了拿破仑的集中兵力的战术和战略原则，同样，法国和英国部队仍然坚持阅兵式的操练而损害了战斗训练。
编制和战术适应武器的变化较为缓慢，大部分原因在于新武器要求战场兵力配置分散，而职业军人却害怕一旦部队分散会失去控制，这是可以理解的。当然，问题在于如果士兵分散到让敌人难以发现，自己的司令官自然也一样很难观察到他们。如果中层指挥官未能改变战术机动动作以适应清楚而容易识别的友军的部署，那么和友邻协同也非常困难，甚至令人恼火。因此，要求战术跟上武器的发展，就要涉及到工业革命的另一个范畴，即电和电子。
在那时的军事专业文献里和各国军事指挥部门的上层圈子里，对于新武器发展的讨论相当透彻，有时甚至很激烈。但主要由于担心战场失去控制，该世纪中叶大部分职业军人不同意改变基本的编制和战术。骑兵的作用未受影响。现在回顾起来就很明白，先入为主的观念使得军事专家们对明显的问题竟熟视无睹，这一点，到后来引起了灾难性的后果。
这时期，欧美作战各国的大多数军队，旅、团都不是战术基本单位，而师是便于管理和机动的标准建制。“师”这个词用得不严格，一般按中世纪习惯是指部分战线，或者指一支大于旅、然而在规模上还是模糊的步兵或炮兵部队(事实上，这个词仍然使用得很松，没有什么标准)。
英国和美国有保持师一级的法律和条例，但在和平时期，两国都不保持大于团的现役编制。在战时，这些团或多或少还可任意编成旅或师，到战事结束，就又解散。和平时期的参谋人员，不能按扩编需要保留那么多，所以在战时，参谋军官担任严峻的任务往往缺少实践机会。
但在上述军队里，和平时期也有保持师和军的建制的，它们的编制和参谋人员从现代标准看还很幼稚。普鲁士虽然主要集中精力于军一级的编制，但在参谋总部的建设方面也已跨出了很大的步子。其他各国军队的参谋人员，主要担负行政和后勤供应任务，而不进行计划和指挥作战，认为那是司令官和战争委员会的特权。司令官只要求下级指挥官提供建议(而不要求参谋人员提供意见)。如普鲁士新任总参谋长赫尔穆特·冯·毛奇1864年所说，这种做法在普鲁士司令官中也无一例外。
从理论上讲，在一切现有或预期要建立的军队中，师是个合成军队单位，主要包括步兵、炮兵、骑兵，有时还有编制的或临时配属的工程兵支援部队。一般情况是一个师包括两个旅，每旅两个团。战斗支援问题各国不一样，甚至各师之间也不一样。在法国和其他大多数欧洲国家，一个作战师的实力通常不多于5000人，不少于2500人。然而在俄国和普鲁士，师的实力达12000人，甚至更多。因此，实力数字不大可靠，就是在有些国家里勉力按文件或编制配足了兵员的部队，也会迅速减员，从而低于规定的编制数，原因是生病、开小差、掉队和战斗伤亡。研究这时期的战斗，障碍往往在于很难断定实力数字是真的呢还是纸面上的？
这时期最重要的冲突对抗是美国-墨西哥战争(1846-1848)、克里米亚战争(1854-1856)、美国内战(1861-1865)、奥普战争(1866)和普法战争(1870-1871)。
欧洲对墨西哥战争其实未加注意，它的主要军事意义在于当时人数不多的美国陆军军官具有罕见的高度军事素养，决定性地击败了一支规模大得多的墨西哥军队。
克里米亚战争的大部分经验教训都是反面的。在武器装备、编制和战术方面没有剧烈的变革，甚至连温和的变革也没有。事实上，双方的战术水平一般都很糟糕。当时几乎没有察觉到野战筑城对武器的防御还卓有成效，这一点在塞瓦斯托波尔包围战中表现了出来。该战役历时12个月，英、法用2,587门炮共发射了2,381,042发炮弹，消耗大，战果较小，与当时军事上的要求不相符合，只引起了内行人一阵短暂的兴趣。以电报为方式的电子通讯的出现也具有重大意义。
美国内战
许多历史学家把美国内战说成是最后一个老式战争和第一个现代战争，这并未言过其实。这次战争中发生了武器和战术方面的革命性变革，导致了1914年的血腥大战——虽然当时欧洲士兵们并未意识到这一点。
战争开头，双方军队主要装备各种型号和口径的前装火帽滑膛枪。北部联邦军队最后普遍装备的步兵武器是斯普林菲尔德0.58吋口径步枪，也是火帽前装枪，射击小型圆锥形弹丸。南方兵工厂生产的武器，也成了同盟军的标准步兵装备，他们从国外购买少量来福枪作为补充。从北军缴获部分装备也有助于南军的发明创造。
象海勒姆·伯登上校的两个一等射手团这样的特别部队，装备了0.58吋口径的夏普后膛枪。内战的最后两年，北军骑兵越来越多地装备了夏普后膛卡宾枪、斯潘塞卡宾枪和亨利弹仓卡宾枪。步兵部队也装备了一些斯潘塞步枪。南军缴获这些武器后并不适用，因为南方没有这种枪使用的金属边缘发火弹。
新固定式弹药对所有武器的使用都有影响。炮兵方面，三英寸口径的锻铁前装线膛炮，逐渐在南军中得到普遍使用。具有火帽和时间引信的低杀伤力炮弹双方也已普遍使用。榴霰弹的使用也已广泛。双方并广泛应用大口径火炮作为对抗炮兵作战的火力。双方还普及了地雷，尤其当战争接近结束时，武器杀伤力日益提高，双方被迫分散配置兵力，在采用野战筑城的情况下，更注意使用地雷。
美国内战时期，自始至终采用线式战术，但随着时间的推移，也有不少明显的变化。在早期战斗中，双方兵力向前配置，靠拢对方，用排枪射击或任意射击，直到其中一方发起冲锋，以白刃格斗决定胜负。随着来福枪使用的增加，这类冲锋代价太大，所以防御时兵力分散配置已成常规。战争末期，攻方还试验了渗透战术。战壕战已成习惯，为攻防双方机动提供了发扬火力的基点。这些虽然没有条例和规范的认可，却是双方合乎逻辑的发展趋势。因为火器的杀伤力日益提高，先在墙壁或篱笆后隐蔽，后在速成野战工事中隐蔽，最后在完善的筑城工事里隐蔽。在维克斯堡、彼得堡、里士满和诺克斯维尔的战斗中都是如此。由于双方都重视了隐蔽，这在一定程度上抵销了美国内战中火器杀伤力提高的效力。但是在这场战争中，步兵战术发生的变革并未得到官方认可。
战争第一年底，北军曾重新编制为师、军。每军由二到三个师组成，每师由二到三个旅、每旅由四个(偶尔三个)团组成。炮兵，通常每师编有四个炮兵连。每个军配备一个骑兵团，这个团有时将一个骑兵连或骑兵中队配到师一级。但是直到战争结束，编制上还有两个例外。第一个是骑兵终于归并到各该军、师，这大大增进了骑兵的使用价值(当然，这和拿破仑集中使用兵力的观念是抵触的，但与现代装甲兵的使用可以相比拟)。另一个例外也是违犯拿破仑逻辑的，即军和集团军一级编制了炮兵预备队，这极大地加强了火炮的作用。
1861年冬-1862年，南军组成步兵师。师和旅都缺乏统一编制。师可以包括2-6个旅，每旅则可包括3-6个团。偶而也可能将一个炮兵连配属给旅，但通常这种武器又归军部或“侧翼”司令部使用。在南军西翼，军又往往组成临时“侧翼”，置于某一师长的指挥之下，直到1862年后期，才正式采取了永久性的军的编制。
整个战争中，南、北两军步兵的基本战术单位是配置成一线的旅。南军首先倾向于集中使用骑兵和炮兵，并屡次表明这样使用相当成功。北军也采用了这种配置方法。这次战争并未使师的结构发生革命性变化，而师编制本身也未直接影响战争指挥。
莫尔特克(毛奇)的影响和普鲁士总参谋部
在历时七周的奥普战争中，后膛枪首次受到了全面考验。尽管设计上还有严重缺点，但普鲁士后膛“针枪”(因有很长的撞针，所以称“针枪”)在危急的克尼希格拉茨或萨多瓦战斗中却很好地经受了考验。各国军队中反对后膛枪的意见，从此悄然无声。
但是，毛奇认为普鲁士骑兵没有发挥应有的作用，他与下级指挥官未能果敢派遣骑兵在陆军前面进行警戒和侦察，这对为时一周的克尼希格拉茨战斗带来了严重后果。在普鲁士军队盲目地跋涉通过波希米亚山垭口时，其中一部分前卫部队在波希米亚北部外围与奥地利军队不期遭遇而发生战斗。此后，毛奇提醒各级指挥官要注意骑兵的重要性。因为骑兵可以进行侦察，与敌保持接触，不间断地监视敌人活动；骑兵亦可用于屏护主力，防止敌方骑兵侦察，获取类似情报；骑兵前出作为警戒分队，可以滞迟或骚扰接近之敌。
毛奇还发现了普鲁士炮兵武器和炮兵学说上的缺点，这点也很重要。就武器而言，普鲁士炮兵应尽量加快完成钢质、线膛、后膛装填的技术转变，这一点是清楚的，但问题的根本是这些大炮的使用。普鲁士习惯于把炮兵配置在行军纵队的后尾，因为大家都了解，除了预备队和后卫部队外，炮兵往往配置在所有步兵的后方位置。这就意味着，从山垭口涌出来的普鲁士军与山脚下的奥军遭遇作战时，就全然脱离了炮火支援。虽然还不是那样严重，但在克尼希格拉茨主要战场上出现了炮火支援战斗分队迟缓的问题。从此，所有用得上的普鲁士炮兵都及早投入了战斗。普鲁士率先提出了一个具有现代意义的概念，即炮兵的预备队就是弹药。
