揭秘：古代中國(guó)金屬冶煉技術(shù)和礦產(chǎn)開(kāi)采“黑科技”

在人類文明史中，金屬冶煉及金屬工具的制作和使用，是人類從蒙昧走向文明的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)，僅有大約6000年歷史。古代中華大地作為先進(jìn)的農(nóng)耕區(qū)域，在使用金屬工具方面起步不算早，但獨(dú)具優(yōu)勢(shì)、曾領(lǐng)先于世界。

金屬冶煉、金屬工具的出現(xiàn)，標(biāo)志人類走進(jìn)了文明！歷史學(xué)家們常依據(jù)使用工具的材料對(duì)人類文明階段進(jìn)行分類，有石器時(shí)代、青銅時(shí)代、鐵器時(shí)代。其實(shí)在進(jìn)入金屬時(shí)代前、在距今大約4萬(wàn)年前，人類就認(rèn)識(shí)到天然的金屬單質(zhì)，特別是化學(xué)穩(wěn)定性較好的金和銅，但數(shù)量極少、做不出工具、只能作為裝飾品。

人類的“熱法冶金”首先制出的應(yīng)是鉛、銀，是在高溫?zé)铺掌鬟^(guò)程中滲出的鉛、銀等金屬，因?yàn)樽匀唤缰泻U的陶土較多、得到鉛尤其容易。之后，人類不斷積累高溫?zé)捴平饘俚慕?jīng)驗(yàn)，又大規(guī)模冶煉出銅及銅合金，并將其用于制作工具。但黃金有所不同，一直到近代都主要靠“淘金”獲得、很少采礦冶煉。

考古顯示，在距今大約6000年前，西亞兩河流域的美索不達(dá)米亞文明首先大規(guī)模冶煉青銅，是紅銅（純銅）與錫、鉛冶煉成的合金。青銅具有較好的強(qiáng)度和剛度、可制作工具，標(biāo)志著人類文明進(jìn)入了“青銅時(shí)代”（直到公元初年、前后經(jīng)歷約4000年），如此巨大的進(jìn)步，甚至有人認(rèn)為是外星人所為！

1、中華大地的金屬文明出現(xiàn)略晚，卻有獨(dú)具特色、技術(shù)領(lǐng)先的“青銅時(shí)代”。

在距今大約3700年前的河南省偃師“二里頭遺址”，曾大批出土中國(guó)最早的青銅器、青銅飾物，還有“鑄銅作坊”！標(biāo)志著此時(shí)的中國(guó)確已進(jìn)入了青銅時(shí)代，在時(shí)間上略晚于西方國(guó)家，但諸多考古證據(jù)顯示，商周至西漢時(shí)期，中國(guó)曾有技術(shù)領(lǐng)先、高度繁榮的冶煉制銅業(yè)，曾在世界上獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷！

總體看，西方國(guó)家的青銅主要用于鑄造工具和武器，而商周時(shí)期中國(guó)青銅器的器型和用途極為廣泛，烹飪食器如鼎、簋（guǐ），酒器如爵、觚，兵器如戈、矛、斧、矢鏃，工具如鏟、削，樂(lè)器如鐃（打擊樂(lè)器）等，且金屬合金配比合理。古代典籍《周禮·考工記》中就提到各類青銅器的銅、錫成分比。

考古顯示，商代擁有非常先進(jìn)的青銅冶煉鑄造工藝，整個(gè)商代都在不斷改進(jìn)“復(fù)合泥范”鑄造技術(shù)，泥范結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積很大，從最初鑄造小型爵、削，到商代晚期已鑄出世界已知最重的青銅器“后母戊鼎”、達(dá)830多公斤。至于造型和紋飾復(fù)雜且精美的青銅器（如四羊方尊），更是比比皆是了。

周代的青銅器鑄造技術(shù)更是達(dá)到極高水平，佐證就是青銅器上面已出現(xiàn)長(zhǎng)達(dá)幾百字的銘文、字跡清晰、規(guī)整。而且，當(dāng)時(shí)的泥范質(zhì)量提升、可反復(fù)使用數(shù)次，還出現(xiàn)了“疊鑄法”（把多個(gè)泥范疊合組裝），一次可鑄出多個(gè)鑄件，這樣小型青銅鑄件就能大批量生產(chǎn)了。

在原料保障方面，商周至西漢時(shí)期，中國(guó)人開(kāi)采銅礦一般采取開(kāi)鑿淺井、“穴取”的方法。在內(nèi)蒙古林西、湖北大冶都曾發(fā)現(xiàn)春秋時(shí)期的古代銅礦遺址，尤其是大冶古礦，具有當(dāng)時(shí)世界上最先進(jìn)的采礦、冶煉工藝，估計(jì)這里曾煉出過(guò)10萬(wàn)噸以上的銅。

小常識(shí)：中華大地尤其是中原地區(qū)，銅礦儲(chǔ)量其實(shí)不算豐富，這就給青銅器以及后來(lái)的銅制貨幣（銅錢(qián)）生產(chǎn)帶來(lái)一些麻煩。因此，古代中國(guó)人非常重視勘探和采礦工作。當(dāng)時(shí)找礦極為困難，主要靠“目力”經(jīng)驗(yàn)觀察，曾有大量工匠長(zhǎng)年累月在荒山野嶺之中找礦！《管子》中就記載了根據(jù)“礦苗”（礦產(chǎn)自然露于地表部分）找礦的經(jīng)驗(yàn)；漢武帝時(shí)期，為了鑄造銅錢(qián)更是每年驅(qū)使10萬(wàn)人“攻山取銅鐵”。

2、中華大地曾因煉銅、煉鐵共同的工藝傳統(tǒng)，形成了技術(shù)領(lǐng)先的“鐵器時(shí)代”。

人類最早應(yīng)是在隕石中認(rèn)識(shí)到“鐵”這種堅(jiān)硬的物質(zhì)，用它制作刀刃和飾物。但天然金屬單質(zhì)的鐵極少、必須通過(guò)煉制獲得。人類正是在幾千年漫長(zhǎng)的青銅時(shí)代里，在青銅冶煉技術(shù)應(yīng)用中逐漸掌握了熔點(diǎn)更高的冶鐵技術(shù)、迎來(lái)了鐵器時(shí)代！考古顯示，在距今大約4500年前的小亞細(xì)亞（今土耳其）赫梯人墓葬中出土的“銅柄鐵刃匕首”是世界上最早的冶煉鐵器，大約1000年后這里后進(jìn)入鐵器時(shí)代，再逐次傳到中東、歐洲。

在中華大地，曾在甘肅省臨潭商代墓葬中，曾出土3300多年之前的兩塊鐵條，稍晚還有商代的“鐵刃銅鉞”，而距今大約2800年、西周晚期虢國(guó)玉柄鐵劍，已是全鐵質(zhì)兵器了。在公元前500年的戰(zhàn)國(guó)初期，中國(guó)正式進(jìn)入鐵器時(shí)代、比西方國(guó)家略晚，而且在此后幾百年里（直到西漢時(shí)期）銅器也沒(méi)有被完全淘汰，是銅器、鐵器混用，直接證據(jù)就是秦始皇陵中出土了幾萬(wàn)件銅質(zhì)兵器、鐵制兵器極少。

秦代人為什么不愿用輕便、鋒利、強(qiáng)韌的鐵兵器？或許是因?yàn)楫?dāng)時(shí)的冶煉制銅業(yè)非常先進(jìn)發(fā)達(dá)，沒(méi)有必要全部淘汰！還有可能，是科學(xué)合理的銅合金配比，在一定程度上抵消了青銅的劣勢(shì)。但也正是因?yàn)榍嚆~冶煉技術(shù)先進(jìn)、且曾長(zhǎng)期是銅、鐵混用，古代中國(guó)人從春秋時(shí)期的“豎爐煉銅”工藝之中發(fā)展出了遙遙領(lǐng)先世界的“高爐冶鐵”（出現(xiàn)于戰(zhàn)國(guó)晚期）工藝、生產(chǎn)出了鑄鐵（生鐵）以及后續(xù)的先進(jìn)煉鋼技術(shù)。

西方國(guó)家進(jìn)入鐵器時(shí)代后的漫長(zhǎng)時(shí)期（直到歐洲中世紀(jì)）都是延續(xù)煉銅工藝、冶煉溫度約900攝氏度，得到的是雜質(zhì)較多的海綿狀鐵塊，它含碳量低、較軟，要通過(guò)反復(fù)鍛打才能制造出簡(jiǎn)單的鐵器。而中國(guó)古代高爐冶鐵爐溫可達(dá)1150攝氏度以上，能形成鑄鐵、還能澆鑄成器，含碳量高、雜質(zhì)少、質(zhì)地硬而脆。

漢代之后中國(guó)冶鐵技術(shù)還有很多領(lǐng)先世界?？傮w來(lái)說(shuō)，中國(guó)煉鐵高爐的爐型科學(xué)合理、非常高大，提升了冶煉效果和效率；戰(zhàn)國(guó)時(shí)已采用人工壓動(dòng)的皮風(fēng)囊鼓風(fēng)，西漢時(shí)出現(xiàn)畜力鼓風(fēng)、東漢時(shí)出現(xiàn)水力鼓風(fēng)，宋代至明代則改進(jìn)了“活塞式木風(fēng)箱”；冶鐵燃料則是在北宋時(shí)普及使用煤、南宋時(shí)更開(kāi)始用焦炭冶鐵。

在煉鋼方面，戰(zhàn)國(guó)時(shí)期就出現(xiàn)“百煉鋼”技術(shù)，即將含碳較高的冶煉生鐵反復(fù)加熱、鍛打幾十次、上百次，形成堅(jiān)韌、鋒利、耐用的鋼條，這種技術(shù)在東漢時(shí)期已非常成熟、早于歐洲幾百年。為簡(jiǎn)化鍛打過(guò)程，中國(guó)人在西漢時(shí)期還還創(chuàng)造出獨(dú)特的“炒鋼”工藝、并在此后不斷完善，它就是在生鐵水中加礦石粉，再不斷攪拌，通過(guò)鐵水與空氣混合、燒損氧化，其中的碳含量就達(dá)到接近鋼的比例了。

3、金屬農(nóng)具對(duì)中國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的推動(dòng)。

《左傳》中說(shuō)：“國(guó)之大事，在祀與戎。”因此，中國(guó)古代那些難得、珍貴的金屬原料主要是用于制作禮器、兵器。不過(guò)，中華大地作為世界上最古老、最先進(jìn)的農(nóng)耕區(qū)域之一，這里的人們自然重視農(nóng)業(yè)，很早就用金屬制作農(nóng)具、提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率了。

古代中國(guó)人在石器時(shí)代主要用石制農(nóng)具，有松土用的石耜（sì，像鏟子）、石耒（lěi，像叉子），砍伐用的石斧、石刀，還有蚌殼、獸骨制作的鐮刀。春秋時(shí)期農(nóng)具仍以石、木、骨、棒器為主，但當(dāng)時(shí)的冶煉制銅業(yè)已很先進(jìn)發(fā)達(dá)，因此青銅農(nóng)具多了起來(lái)，如?（鋤）、鏟、鐮等，在外形上已與近代差別不大了。春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的青銅農(nóng)具不算普及、質(zhì)地上也不大好用，直到戰(zhàn)國(guó)晚期才由鐵制農(nóng)具完全替代了石制農(nóng)具。

小常識(shí)：

人類馴化“孔武有力”的野生牛、使用畜力絕對(duì)是一個(gè)壯舉！牛被馴化后很快被用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，牛耕正是重大的農(nóng)業(yè)進(jìn)步！中國(guó)在春秋時(shí)期就有“鐵犁牛耕”的記載，相應(yīng)出現(xiàn)了“犁”等一系列配套農(nóng)具，不過(guò)，當(dāng)時(shí)的犁并不是鐵制的，而是木犁、石犁。

到了漢代，牛耕、鐵制農(nóng)具被廣泛使用，標(biāo)志著中國(guó)古代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力水平有“飛躍”發(fā)展。漢代之后，中國(guó)冶鐵生產(chǎn)不斷擴(kuò)大，鐵口農(nóng)具逐步變?yōu)槿F農(nóng)具，鐵制農(nóng)具的樣式更是不斷改進(jìn)、品種逐步增加，包括牛耕所需的犁也是越來(lái)越精巧合用，就不再贅述了。

總之，中國(guó)古代金屬冶煉技術(shù)的巨大成就，以及農(nóng)具的發(fā)展和演變歷史，都充分體現(xiàn)了古代中國(guó)人的勤勞和智慧！