供稿|賈成廠/ JIA Cheng-chang

內(nèi)容導(dǎo)讀 銅，對(duì)我們并不陌生，日常生活中也經(jīng)常能夠見(jiàn)到和使用。說(shuō)到“銅”，你很快就想到的是什么？很多人可能會(huì)想到青銅、黃銅、紫銅，吃貨們可能第一印象會(huì)想到銅火鍋。那么，你知道嗎？人類歷史曾經(jīng)以“材料”劃分，而第一個(gè)以金屬命名的時(shí)代就是“銅器時(shí)代”！現(xiàn)在，讓我們來(lái)看一下銅對(duì)人類進(jìn)步、社會(huì)發(fā)展所起的巨大作用吧。

銅器時(shí)代

我們生活在材料世界里

我們所生活的世界實(shí)際上就是一個(gè)巨大的材料館?！拔拿鳌北旧砭褪墙⒃诓牧现?，沒(méi)有了金屬、陶瓷、混凝土、玻璃、有機(jī)物等材料，我們的文明世界將不復(fù)存在。人與動(dòng)物的根本區(qū)別就是能夠創(chuàng)造、使用工具。“工具”就是由形形色色的材料所構(gòu)成。對(duì)于人類來(lái)講，材料功不可沒(méi)，我們的衣食住行無(wú)不依賴于各類材料。人類歷史曾經(jīng)以“材料”來(lái)劃分。

從石器時(shí)代，到銅器時(shí)代，再到鐵器時(shí)代……可以說(shuō)，人類每進(jìn)入一個(gè)新的時(shí)代，都是由一種新的材料所促成的。

青銅的使用與銅器時(shí)代

談到人類文明，銅是絕對(duì)避不開(kāi)的一種元素。銅與金、銀還算是近親，元素周期表上，金、銀、銅屬于同一族，也就是從左往右數(shù)的第11 列。銅和金之間，不僅在化學(xué)性質(zhì)上有著很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)，而且在文化上也是一脈相承。在我國(guó)古代的很多文獻(xiàn)中，漢字“金”所指的，其實(shí)是銅，比如《過(guò)秦論》中提到秦始皇所鑄的“金人十二”（圖1），說(shuō)的便是十二尊巨大的銅人[1]。

圖1 秦始皇與金人十二[1]

銅是人類最早發(fā)現(xiàn)的金屬之一，也是人類作為工具最早開(kāi)始使用的金屬。考古學(xué)家在伊拉克發(fā)掘的由自然銅制造的銅珠，據(jù)推測(cè)已超過(guò)1 萬(wàn)年[1]。

最早的青銅器出現(xiàn)于6000 年前的古巴比倫兩河流域。早期的代表是蘇美爾文明時(shí)期雕有獅子形象的大型銅刀。在中國(guó)的堯舜禹傳說(shuō)時(shí)代，古文獻(xiàn)上記載當(dāng)時(shí)人們已開(kāi)始冶鑄青銅器。甘肅馬家窯文化遺址出土的單刃青銅刀（圖2）是目前已知的我國(guó)最古老青銅器，同時(shí)也是目前世界上最古老的青銅刀。經(jīng)14C 鑒定距今約5000 年。

圖2 單刃青銅刀（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）

三星堆遺址是20 世紀(jì)中國(guó)考古史上最偉大的發(fā)現(xiàn)之一，它體現(xiàn)了5000 年前的古蜀文明。1986 年，在三星堆遺址發(fā)現(xiàn)了震驚世界的兩個(gè)埋藏坑，里面出土的文物近2000 件之多，包括了各種金器、青銅器、玉器、象牙器等等。其中，最令專家驚嘆的是三星堆出土的青銅器。發(fā)掘出來(lái)的青銅器數(shù)量之多，制作之精美為世所罕見(jiàn)。這些青銅器表示出早在5000 年前我國(guó)就掌握了精湛的青銅冶煉以及制作技術(shù)[1]，我們的老祖先從那時(shí)起便不斷嘗試精進(jìn)煉銅技術(shù)。銅制器具不僅促成了人類科技的突飛猛進(jìn)，還催生了其他技術(shù)，以及城市和第一次人類文明的出現(xiàn)。

青銅是銅與錫的合金，因長(zhǎng)期氧化呈青灰顏色而被稱為青銅。青銅鑄造業(yè)的出現(xiàn)，在科技史上具有里程碑的意義。銅器時(shí)代（也稱為青銅時(shí)代），在考古學(xué)上是在新石器時(shí)代之后，早于鐵器時(shí)代之前，以使用青銅器為標(biāo)志的人類發(fā)展的一個(gè)階段，其主要特點(diǎn)是青銅器在人們的生產(chǎn)、生活中占據(jù)重要地位。

隨著青銅器的廣泛使用，農(nóng)業(yè)和手工業(yè)的生產(chǎn)力水平得以提高，物質(zhì)生活條件也漸漸豐富，對(duì)提高社會(huì)生產(chǎn)力起了劃時(shí)代的作用。中國(guó)的青銅時(shí)代為夏、商、西周和春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)代。

為什么是青銅

在炭火的加熱下，銅礦石能夠容易還原成銅。例如主要成分為堿式碳酸銅的孔雀石，就可以被炭火燃燒時(shí)產(chǎn)生的一氧化碳所還原，在不太高的溫度下就可以得到銅。因此，無(wú)論是哪個(gè)成熟的文明，其冶煉技術(shù)的開(kāi)端都是從煉銅術(shù)開(kāi)始，這絕非偶然。

青銅是金屬冶鑄史上最早的合金，和純銅相比，青銅強(qiáng)度高且熔點(diǎn)低。從圖3 的Cu-Sn 相圖可以看出，純銅的熔點(diǎn)為1083 °C，而含質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%錫的青銅，熔點(diǎn)就會(huì)降低到約900 °C。

圖3 Cu-Sn 相圖

古代冶煉時(shí)的主要燃料是木柴和木炭，將熔爐加熱到1000 °C 以上還是有一定困難。不像現(xiàn)代，有電、煤、石油、天然氣等加熱方式，可以輕而易舉地將熔爐加熱到2000 °C 甚至更高。所以熔點(diǎn)降低了近200 °C，是非常有實(shí)際意義的。

青銅克服了純銅器具的固有弱點(diǎn)，其質(zhì)地堅(jiān)硬，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐磨性好，韌性高，并有持久的金屬光澤。青銅鑄造性能好，熔液的流動(dòng)性能好，不像純銅熔液那樣稠黏，利于灌入成型模具，凝固時(shí)體積收縮很小，能夠鑄造尺寸要求精確、器型復(fù)雜、紋飾繁褥、花紋清晰的鑄件與工藝品。

由于錫比較稀有，青銅時(shí)代的人開(kāi)發(fā)了許多精心找出的貿(mào)易路線，從康瓦爾和阿富汗等地運(yùn)送錫礦到中東各文明的中心，就是為了能夠冶煉出青銅這一目的。

精美的青銅鑄件

青銅的冶煉和制造如果從新石器時(shí)代晚期發(fā)現(xiàn)青銅器開(kāi)始算起，到商代晚期也有數(shù)千年的歷史了。青銅器分為以下幾大類：

1）生產(chǎn)工具。有農(nóng)業(yè)用的鋤、鏟、?，還有實(shí)用的手工業(yè)生產(chǎn)工具斧、錛、斤、鑿、鉆、刀、削、鋸、錐等。

2）武器。有戈、矛、鉞、鏃、劍、戟等。

3）禮器和生活用品。包括宗廟中的祭器，會(huì)盟時(shí)使用的禮器，陪嫁、賞賜和隨葬的各種器具。

4）樂(lè)器。有鐃、鼓等。

5）車馬器。裝飾在車和駕車馬頭上的各種青銅器。

青銅的冶煉和青銅器的鑄造工藝水平在商代達(dá)到相當(dāng)驚人的高度，有一整套科學(xué)的冶鑄流程，包括采礦、熔煉、制模、翻范、配料、拋光等。鼎最初是燒煮食物的炊具，逐步演變?yōu)橐环N禮器，是權(quán)利與財(cái)富的象征。聞名世界的司母戊方鼎（圖4）是商代青銅器的代表，它是商王朝王室的青銅祭器，是一個(gè)腹部呈長(zhǎng)方形，上有兩耳、下有四只圓柱形的鼎足。其腹內(nèi)壁鑄有銘文“司母戊”三字，因此稱為“司母戊鼎”。該商代重器通高133 cm、器口長(zhǎng)110 cm、寬78 cm、質(zhì)量為875 kg，是目前我國(guó)已發(fā)現(xiàn)的最大古代青銅器。司母戊方鼎的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鼎體飾以饕餮紋，耳上鑄有兩虎相向張口吞食一人頭的形象，耳、身、足是分別鑄成后再合成一個(gè)整體。它也是目前世界青銅文化中最大的一件青銅器。

圖4 司母戊方鼎（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）

春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期青銅鑄造技術(shù)顯著提高，新工藝失蠟法也在此時(shí)出現(xiàn)。失蠟法是一種精密鑄造方法。先用蠟做成鑄件的模型，再用沾漿法將耐火材料敷成外范。加熱烘烤后，蠟?zāi)Ｈ咳刍鞒觯拐麄€(gè)鑄件模型變成空腔。再澆灌青銅熔體，鑄成器物。失蠟法鑄造的器物玲瓏剔透，有鏤空的效果。用失蠟法鑄造器物，由于采用整模不會(huì)出現(xiàn)合范帶來(lái)的鑄痕，表面光滑精細(xì)，并且可以鑄造相當(dāng)繁縟復(fù)雜的紋樣。

曾候乙尊盤（圖5）是春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期最復(fù)雜、最精美的青銅器。它于1978 年在湖北曾侯乙墓中出土，尊盤通體用陶范渾鑄而成，尊足等附件為另行鑄造，然后用鉛錫合金與尊體焊在一起，尊頸附飾是由繁復(fù)而有序的鏤空紋樣構(gòu)成，屬于熔模鑄件。曾候乙尊盤是十大傳世國(guó)寶之一，它巧妙地運(yùn)用了分鑄和嵌鑄技術(shù)，巧奪天工，被史學(xué)界稱為“臻于極致的青銅典范”，中國(guó)著名歷史學(xué)家李學(xué)勤說(shuō)：“鏤空做得非常輕巧，我看著它琢磨了半天，甚至不敢用手去碰它”。在科學(xué)如此發(fā)達(dá)的今天，推測(cè)這件文物是用失蠟法鑄造的，但卻不了解具體的工藝步驟，復(fù)制文物也難以做到。

圖5 曾候乙尊盤（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）

使用青銅制造工具

純銅制成的物件太軟，易彎曲，且很快就鈍。人們發(fā)現(xiàn)，只要加入百分之幾的其他金屬，形成合金，就能改變金屬的顏色、硬度。把錫摻到銅里去制成銅錫合金——青銅，這樣其硬度就得到了很大程度的提升（假如把錫的硬度值定為5，那么銅的硬度就是30，而青銅的硬度則是100～150）。青銅的強(qiáng)度也是隨著錫含量的增加而增大（在錫質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于20%時(shí)），見(jiàn)圖6，在Sn 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%時(shí)，青銅的強(qiáng)度是純銅的2 倍以上。用青銅制造的刀具，要比用純銅鋒利得多。

圖6 青銅的強(qiáng)度與錫含量關(guān)系

中國(guó)在出土的商初青銅器中，青銅的生產(chǎn)工具占相當(dāng)比重，說(shuō)明在商代的手工業(yè)中，青銅工具（圖7）已廣泛使用。歷年出土的鋤、鏟等說(shuō)明青銅的大量使用主要還是從事制作工具。青銅工具在生產(chǎn)中的效用，使青銅冶鑄技術(shù)日益重要，因而能獲得飛速的發(fā)展。

在南亞次大陸和東南亞、北亞、南亞，公元前2500 年前后，青銅工具（圖7（a））和武器（圖7（b））廣泛使用，有斧、鐮、鋸、刀、劍、鏃和矛頭等，手工業(yè)匠人對(duì)金屬的熱加工和冷加工都已達(dá)到較高的水平，能用焊接法制造金屬器具，并刻有銘文。東南亞地區(qū)至今發(fā)現(xiàn)的最早青銅冶鑄中心是泰國(guó)烏隆府的班清墓地，青銅器有矛頭、手鐲、腳鐲，矛頭（圖7）是鑄造后再鍛打成形的。越南紅河流域的青銅文化時(shí)期大量地制造銅鼓。菲律賓在公元前600 年出現(xiàn)青銅器和鐵器，是從大陸沿海經(jīng)巴拉望島傳入的，其器類與中國(guó)南部和中南半島的相似。卡拉蘇克文化的代表性器物為曲柄刀、短劍、錛、弓形器、蹼形垂飾，并有裝飾性動(dòng)物紋樣。朝鮮半島的青銅文化以素面陶為特征。日本的青銅文化從彌生時(shí)代前期開(kāi)始，約在公元前300 年前后。

圖7 青銅工具（a）與青銅兵器（b）（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）

巴爾干和東南歐是一個(gè)青銅文化中心，以烏涅茨基文化著稱，分布在捷克、摩拉維亞、多瑙河以北的下奧地利、西里西亞以及撒克遜等地。另一青銅文化中心是西班牙東南和葡萄牙南部的埃爾阿爾加爾文化，工具武器有刀、斧、劍、戟、弓箭等。

美洲的青銅手工業(yè)最早發(fā)生于中南美，以秘魯和玻利維亞為冶鑄中心，然后傳到智利、阿根廷西南部和墨西哥，再傳到北美。到13～15 世紀(jì)時(shí)南美安第斯山區(qū)的印第安人已大量使用紅銅、青銅、金、銀、鉛等金屬制造器物。

金字塔與銅

古埃及文明歷史悠久、璀璨輝煌，它留給世人最大的瑰寶就是被譽(yù)為人類歷史上七大建筑奇跡之一的古埃及金字塔（圖8）。

圖8 埃及金字塔（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）

在埃及首都開(kāi)羅郊外的吉薩，有一座舉世聞名的胡夫金字塔，這是世界上最大的金字塔，是世界八大奇跡之一，此乃第四王朝第二個(gè)國(guó)王胡夫的陵墓，建于公元前2690 年左右。據(jù)說(shuō)，10 萬(wàn)人用了30 年的時(shí)間才得以建成。

在1889 年巴黎的埃菲爾鐵塔建成以前，胡夫金字塔一直是世界上最高的建筑物。高146.5 m；底座每邊長(zhǎng)230 m 以上，三角面斜度52°，塔底面積52900 m2；塔身由230 萬(wàn)塊石頭砌成，每塊石頭平均2.5 t，最大的重達(dá)160 t。如果用火車裝運(yùn)金字塔的石料，大約要用60 萬(wàn)節(jié)車皮；如果把這些石頭鑿碎，鋪成一條一尺寬的道路，能夠繞地球一周。

金字塔是用大量巖石砌成的，與銅有什么關(guān)系呢？這無(wú)數(shù)形狀規(guī)整、大小相似的巖石，難道是天然生成的嗎？顯然不是。埃及金字塔就是銅制器具大量應(yīng)用的結(jié)果。建造金字塔用的巖石都是從礦場(chǎng)挖出來(lái)，再用銅鑿子一塊塊削成固定大小。據(jù)估計(jì)，古埃及人挖掘了大約1 萬(wàn)t 銅礦，制造出30 萬(wàn)把銅鑿子。這是空前的成就。為了造金字塔，古埃及人制造出了銅鑿子來(lái)鑿出理想的巖石形狀。沒(méi)有金屬銅就造不出金字塔。少了金屬工具，就算召集再多奴隸也蓋不出金字塔。

經(jīng)過(guò)粗略估算，修建金字塔需要500 萬(wàn)t 石頭，需求量雖然龐大，但吉薩附近就可以供應(yīng)大部分。采石場(chǎng)在金字塔建筑地點(diǎn)南面，約有1500 名采石工人在那里工作（圖9）。由于銅是古埃及人當(dāng)時(shí)掌握的最硬金屬，因此每名采石工人會(huì)配有一把銅制鑿刀。他們用銅鑿刀將巨石鑿開(kāi)小孔，打入木楔，并在上面澆水，木楔浸水膨脹的力量就可以將石塊脹裂。

圖9 金字塔的施工（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）

但銅鑿子因?yàn)橛捕炔粔?，并不適合鑿切巖石，拿來(lái)敲打巖石很快就會(huì)變鈍。因此需要另一組人用火將鈍鑿軟化，磨利后過(guò)水降溫，以便石匠們?cè)俅问褂?。專家估?jì)，銅鑿子每敲幾下就得重新磨利才能繼續(xù)使用。建造金字塔的人需要強(qiáng)大的工具（圖10），來(lái)切割金字塔的石頭。埃及人長(zhǎng)途跋涉開(kāi)采銅礦，以獲得切割金字塔石料的工具原料。

圖10 加工金字塔石塊的工具（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）

也有的觀點(diǎn)認(rèn)為金字塔是由外星人修建的，還有觀點(diǎn)認(rèn)為，用于制造金字塔的石塊，實(shí)際上是由幾種材料——石灰石、黏土和石灰，在水中混合而成。金字塔內(nèi)部和外部的石頭，似乎都是“重組”的石灰石。當(dāng)然，這些都有待于進(jìn)一步考證。

結(jié)束語(yǔ)

對(duì)青銅冶煉鑄造技術(shù)的掌握在人類歷史上具有劃時(shí)代的意義，青銅所主導(dǎo)的銅器時(shí)代延續(xù)了數(shù)千年。我們的祖先在數(shù)千年之前就已經(jīng)掌握了精湛的青銅鑄造技術(shù)，某些方面可能令現(xiàn)代人望塵莫及。青銅的工具還在埃及金字塔的修建中立下了汗馬功勞。而且，在現(xiàn)代社會(huì)，“銅”在我們的生產(chǎn)和日常生活中仍然發(fā)揮著重要的作用。