轻武器与弹药
轻武器的历史可以从最初的手炮延续到导气式突击步枪，没有这些发展和改进作为基础，现代机枪将不可能诞生。因此在讨论机枪的历史之前，我们首先回顾一下军用轻武器——尤其是肩射武器的大致发展史。
一、轻武器的推动
武器史的研究存在很多不确定性，对于轻兵器尤其如此。有人认为是两点原因造成了这一事实：首先，直到20世纪初期为止，几乎没有人关注过轻武器的演化史；其次，没有历史学家就武器在世界历史中的地位做出过阐述。结果，轻武器发展的早期记录和文献如今非常罕见，因此也就很难确定某些进步和发明诞生的具体时间。另外一个问题是这一演化过程并不完全是直线发展，也就是说，武器技术的发展并不是按照一个技术进步引发下一个进步这样进行的。轻武器的历史是全世界各处的发明家、枪匠和铁匠们各自按自己的想法打造武器而最终汇集而成的。有些发明几乎是在几个国家同时发生，而有些发展不过是在先前的型号上做出的改进。考虑到轻武器历史的复杂性，此处的目的并不是想给出一份按照时间顺序排列的详细研究，而把关注重点放在轻兵器发展史上最重要的进步和发展方向上。这些发展促进了现代机枪的诞生，从总体上来说对战争产生了重大影响。
二、火药的发展
自人类出现后发生的最早战斗开始，人们就在一直使用威力在当时尽可能大的武器。首先出现的是棍棒，然后是矛，直到剑。很自然的人们希望避免手对手的格斗，进而寻找一种可以代替肌肉的技术，这导致了人力投掷武器的产生。首先出现的是标枪和投石机之类的武器，这一发展中的一个大飞跃是弓箭的出现。
箭术在公元11世纪到15世纪曾盛行于欧洲。弓箭的有效射程比矛远得多，长弓后来在战争史上扮演了重要角色。然而弓箭也是有缺陷的：射手的肌肉力量总是有限的。而盔甲技术的进步意味着为了穿透骑士的铁盔甲需要新的武器。
火药(木炭、硫磺和硝酸钾的混合物)的发明解决了这一问题，它对人类活动产生的影响极其重大，几乎没有其他的发明可以与之相比。火药改变了过去一切武器的形式，是武器发展史上的一个革命。尽管在何时何地诞生的问题上还有待争论，但几乎可以确认早在公元前9世纪中国就有人知道了火药，当时它被用于烟花、爆破岩石和其他有用的目的。然而把火药应用于战争则是中世纪末期的欧洲人，有历史学家认为欧洲人是在公元13世纪从蒙古人手中首次获得了火药。火药传到欧洲的准确时间没有可靠的文献记载，我们知道首次提到火药的记载是1242年圣方济各修道士罗杰·巴肯在一份名为《论艺术和自然的神奇力量》的文献中。不管欧洲人到底是什么时候知道火药的，火药都是一个巨大的进步，是把中世纪和现代社会联系起来的一个主要因素。火药被应用于武器导致了这些武器在本质上发生了巨大变化，并进一步影响了战争的发展。
火药被首次作为武器使用的时间也存在争论。一些人认为是一位德国修道士：布赖施高县弗雷堡的贝托·施瓦茨神父，更为人熟知的绰号是“黑贝托”，在1320年偶然发明了第一支枪。一个流传已久的传说是这位修道士有一天把硝石、焦炭和硫磺的混合物放在一个研钵里面捣，结果混合物发生了爆炸。据说由此启发了贝托发明一种以火药为动力从封闭的管子中发射的投射武器。这是个奇妙的故事，但大多数历史学家认为没有证据表明这是真实的史实，甚至有些历史学家认为“黑贝托”本人和他著名的发现一样也只是一个传说而已。不过有证据表明在14世纪中的前25年，火炮就已经出现了。
三、火炮的发展
火炮首次有记载的历史出现在华尔特·德·米利米特于
1326年给年幼的爱德华王子，即后来的英国国王爱德华三世的一篇名为《论国王的义务》的文章。米利米特的这份手稿中有一张手绘图，看上去毫无疑问是一门火炮。第二年，弗洛伦斯市的编年史上出现了间接提到为城市防御生产和购买黄铜火炮和铁制弹丸的记载。
在战场上使用火炮的首次有记载的记录是在1327年8月的维尔德尔战役中，在爱德华三世指挥下的胜利方英格兰人使用了这种被阿伯丁副主教巴伯称为“Crakvs of war”的武器对付苏格兰人。在这一时期还有一些其他的有记录的火炮使用记载。日耳曼人在1331年弗留利地区斯韦德尔城包围意大利人的战斗中使用了火炮——或者按意大利人的说法：“Vasa escioppi”。从这以后，有多次出现的明确记载表明火炮和火药开始在武装冲突中扮演重要的角色，使用次数也不断地增长。
火炮的出现源自两个很简单的思想：首先，当火药在封闭的圆管中爆炸时，其推力作用可以得到最大程度的发挥；其次，球形的弹丸是最理想的弹药。早期的火炮就是基于这两条思想，而这也成为后续众多发展和改进的基础，最终诞生了现代火炮并推动了轻武器的出现。
最早出现的火炮和后来出现的火炮型号相比显得很原始。它们在形状上通常很像是一个带喇叭形开口的花瓶，和钟口非常相像。受当时铸造技术的限制，早期火炮的制造工艺看上去似乎源于制桶术。由于当时无法浇铸足够大的单块金属，早期火炮生产时通常是先把几段铁条用铁箍绑在一起，就像是木桶的桶板一样。为了得到合适的形状，中间需要一个木制核心。铁条顺着木头绑好后，这段金属就在高温下熔接成一个整体(木头在冶炼时烧掉了或者是在成品冷却后除去)。这一工艺生产出的是一段两头开口的铁管或者是铁桶。由于不能一次性铸造成一个整体，这些火炮只能从后膛装填。这种工艺的主要缺陷是后膛开放，很难被密封住，发射药的爆炸威力多半泄露掉了。最初的解决方法是用一种可以插进后膛的塞子实现密封，其他的方案还有采用可以和火炮分开，两者配合使用的后膛闭锁机构。这种基本思想随着设计、材料和铸造技术的进步后来得到进一步发展。最终，技术的进步使得火炮可以铸成后膛封闭的整体部件。
接下来遇到的一个问题是火药的点火。当时炮管的表面钻有一个深入到内膛的小孔(称为火门)。发射药从炮管开口的一侧倒入，随后塞进弹药，通常是某种里面无装药的实心球形炮弹(最初是石头，后来是铸造的铁球)。发射药和炮弹都位于后膛。向火门里倒入少量火药，点燃后即可引燃内膛中的发射药，发射药急速燃烧产生高温气体。虽然后来出现了众多改进，并一直发展到现代的后膛装填火炮，但这一原理基本没有变化。
讨论早期火炮有利于理解火炮尺寸的逐步减小从而引发的轻武器革命。最早出现的手持火药武器实质上是缩小的火炮。这种武器首次有记载的使用事例发生在1364年意大利的佩鲁贾，这是一种小型的铅制火炮绑在一个木质把手上。武器射击时射手将握把架在手臂下面或者上方，甚至可以靠着地面或者墙壁。这种武器的装填和其他火炮一样，首先是把发射药倒入内膛，然后插入填料包：通常是一个填充有破布或者稻草的小包。填料包由推弹杆推进后膛顶端以密封住炮管中的火药，随后炮弹从炮口塞入，用推弹杆塞紧。击发时用一块点燃的煤炭或者红热的点火线点燃火门中预先倒入的少量火药，这点火药的爆炸将立即引燃后膛中的发射药，其爆炸后将把炮弹从炮管中高速推出。
如果细想一下火炮和由其发展而来的轻武器，我们会发现原理实际上是一样的：这些武器必须首先装填好发射药和弹药，必须预先指向目标，发射时必须点燃发射药。简单地说就是：装填—瞄准—射击。轻武器的所有进步都来自试图把这一过程变得更快，更有效，让其威力更大。
四、轻武器的革命
早期的轻武器和早期火炮一样，都是前膛装填式武器，其间碰到的一大难题是如何点燃发射药。和火炮一样，这些轻武器采用装填在火门中的引药去点燃主装药。这在实际操作中存在问题：风或者其它因素，甚至最轻微的动作都会倒出引药。一个解决办法是把火门开在身管的右侧而不是顶上，并安装一个可以容纳引药的药锅。这样可以防止风把火药吹跑。
随着手炮逐步演变成我们现在所称的步枪，其他一些问题出现了。射手对需要用点燃的木头或是红热的引线去点燃火门中的火药非常不满，因为这样就无法在同时瞄准目标实现准确的射击。此外，他还必须和火源保持足够近的距离以获得点燃引线的木头或者直接点燃引线。这对于在战斗中基本保持不动的火炮来说并不是大问题，但对于在战场上需要不断移动位置的步兵来说却是一个重要缺陷。1400年左右出现的火绳解决了这一问题，这是把麻或其他织物事先放在硝石溶液中浸泡后搓成的绳子，能够像火绒一样缓慢而稳定地燃烧。这让射手可以自由移动而不必待在火源周围，因为这种火绳一旦点燃，可以维持燃烧相当长的一段时间。
这一新兴技术极大地影响了轻武器随后的一个进步。在15世纪上半叶的后25年，明火枪问世了。到底是谁发明了这种武器还不清楚，因为几个国家都声称是自己的发明，并且很快欧洲各国就用上了各种不同型号的火绳枪。这种轻便、易携带的武器采用了多个创新设计。首先，它有一个可以容纳火绳的机械设备，这种手动操纵的设备可以上下移动火绳，使其和底火接触并击发武器。射手再也不用一手持枪一手拿火绳。第二项改进解决了另外一个问题：早期的手持火器很难瞄准，没有类似握把或者枪托的装置。火绳枪的主要创新之处在于它的枪托：一块固定在枪管上的木头。当枪托尾部顶在胸部时可以提供一个稳定的基础。这大大提高了射手的控制能力；但也有一个负面影响：由于后坐效应将枪托顶在胸部中间是很危险的，还会影响射击准确度。
德国人对此的解决方法是把枪托弯向肩膀，同时还抬高了枪管使其位于射手的视线范围内。这样射手就可以直接用枪管瞄准目标，大大提高了射击准确度。亨利八世时期这种武器曾在英国使用过，记录表明国王曾在1511年下令购买500支这种枪。还有证据表明采用了其他类型枪托的类似武器也在大约相同的时期出现在欧洲各地，它们的名字五花八门：Hadquebut，Hagbut和Hagbus，名字来自枪托后部的弯曲形状。有一种被称为“Demihaque”的小型火绳枪枪托几乎是半圆形的，极可能是现代手枪的祖先。
随后的一个重大进步是于1500年左右在西班牙问世的击发式火绳枪，最初是改进后的手动火绳枪。后来出现了一种机械装置：一个铰接在枪托上的S形蛇钩，其顶端形成了可以固定火绳的夹子。拉动这种装置的下端，火绳点燃的一端就会落在药锅上，点燃装填在火门并深入内膛的火药从而完成击发。
这一设计很快就得到改进：蛇钩的下半部分被去掉，后方安装了一个弹簧以推动火绳夹子向着火门移动，同时还安装了一个由扳机控制的卡铁以防止火绳在尚未完成射击准备时接触药锅。后来扳机、弹簧和其他相关装置都被安装在木制枪托内部被保护起来，这套装置总称为枪机。这种改进后的明火枪很快就获得了击发式火绳枪的称谓。
西班牙步兵装备的击发式火绳枪首先流传到法国，随后传到英格兰。最初这种火绳枪重达25磅，火绳枪手通常都需要一名随从帮忙扛枪。后来虽然重量有所下降，但还是偏重，以致需要在火绳枪管下面放置一个指向低处、齐肩高的铁叉作为支架才能射击。除了重量外，击发式火绳枪的一个主要缺陷是火绳枪手必须长时间保持火绳处于点燃状态、可以随时使用。由于气象条件这可能会很困难，雨和风都可能造成火绳无法使用。并且点燃的火绳在有火药的环境中总是一个安全隐患。此外，点燃的火绳在夜间还会暴露火绳枪手的位置。尽管如此，击发式火绳枪在欧洲作为标准军用武器的时间超过了150年。
发明家们仍在探索新的点火方法。他们最终选择了使用黄铁矿物。这种矿物是硫磺和铁构成的，几个世纪以来一直被人们用做打火石。当它被应用于武器时，解决了击发式火绳枪存在的缺陷。
发火枪的名字源自它是通过摩擦产生火花，这是击发式火绳枪出现后的首项改进，这项改进充分利用了黄铁矿物的作用。最早出现的这种武器被称为转轮式发火枪，于1517年左右在德国问世。这种枪的枪机主要部分是一个小型锯齿状转轮，通过一根由三个环连成的链条安装在一个强劲的钢质弹簧片上。射手用一个像扳手的工具逆时针方向拧这个转轮，上紧弹簧，直到转轮被扳机上附着的一个卡扣扣紧为止。当扳机被扣动后弹簧松开，转轮高速旋转击打黄铁矿，两者互相摩擦产生一片火花。同时这一动作也会自动打开药锅的盖子，让火花直接点燃引药，进而点燃枪膛中的发射药。
有些转轮式发火枪包含有50多个独立零件，结构非常复杂。不过在能够得到维护的条件下，转轮式发火枪还是可靠的，很少出现瞎火。和击发式火绳枪相比，转轮式发火枪更不依赖环境，由于走火的可能性小，导致安全性得到提高，各种天气下的可靠性大大增加，也更容易操作。由于无需在不扣扳机的手中再抓一根燃着的火绳，转轮式发火枪可以单手使用，从而使手枪具备实用的可能。转轮式击发装置也被应用于当时骑兵使用的小型肩射武器。然而由于这种火枪结构复杂，保持精巧的转轮机构正常工作的维护很困难以及制造成本高昂，转轮式燧发枪从来没有作为标准军用武器取代击发式火绳枪。
下一项重要改进发生在西班牙。在17世纪初，西班牙人发展出了“弹簧枪机”或者叫“西班牙枪机”，它结合了击发式火绳枪的简单结构和转轮式发火。用在转轮式发火枪上的黄铁矿物非常柔软，很快就会被磨光。西班牙人汲取了转轮式发火的基本思想，但用燧石取代了黄铁矿物并对枪机进行了一些大的改动。