1.1 從原始文明到農業文明的進化

有人說過，人類是可以制造和使用工具的高等動物，由此可以看出，人類和其他動物的最大區別就在于創造和使用工具。幾百萬年前，古人類自從選擇了直立行走，就與其他動物走上了不同的道路，如圖1-1所示。

對于火的創造性使用徹底改變了人類的生活方式；之后，生產材料和生產技術的不斷創新，使用石材、青銅、鐵來制造工具改變了人類的生產方式。可以說，早期人類的創新集中在各種工具的發明和使用上，人類進化過程階段如圖1-2所示。

1.1.1 文明之“火”

在人類進化的漫長時間里，人類既不會利用自然火，也不會生火。遠古人類同動物一樣，過著茹毛飲血的生活。他們在山林間穿行，食生肉，飲生水，靠動物的皮毛保暖。那么是什么促使人類想要掌握火種的呢？當時的情景也許是這樣的。

秋日的天氣十分干燥，午后的陽光如同夏天一樣強烈，森林中干枯的落葉耐不住高溫自燃起來，火苗順著干燥的落葉瞬間吞噬了整個森林，森林中躲閃不及的飛禽走獸葬身火海。遠古人類目睹了這一切，在他們眼中火就像一只饑餓的猛獸一樣，貪婪地吞噬著一切生靈，所到之處哀鴻遍野，所有的東西變成焦炭，之后，遠古人類進入森林尋找食物。經過火燒之后，那些飛禽走獸的脂肪變成芳香類物質飄散開來，使森林中除了焦炭的味道還若有若無地存在一股食物的飄香。遠古人類循著味道找到被燒死的飛禽走獸，大為驚喜，因為大火不僅使他們省掉力氣捕獵食物，還使食物變得更加可口。

遠古人類對火的感情是復雜的：一方面希望出現火；另一方面又畏懼火。希望出現火是因為大火過后森林中有大量美味的食物，靠近火源時會感受到溫暖；畏懼火是因為大火蔓延時的肆虐狂暴，生靈涂炭。隨著遠古人類越來越深入地認識自然，他們發現火并不是可怕的猛獸，而是和大雨一樣會不時出現的現象，所以為了得到美味可口的食物，或是出于對溫暖的渴求，遠古人類克服了對于火的恐懼，想要控制火的想法也逐漸出現在遠古人類的大腦中。于是在某次山火肆虐過后，有人創造性地將并未熄滅的火堆保留了下來，并且為了不讓火熄滅，部落里分配人專門照看火種，及時添加柴火。火種如圖1-3所示。

想要確切地知道人類從何時開始利用火已經是不大可能的事情了，但考古發現，很早以前的遠古人類就已經開始利用火了。目前，在我國發現的最早的人類使用火的證據是在距今約170萬年前的云南元謀人遺址地層中發現了炭屑和燒過的骨頭。不僅在我國，在歐洲早期舊石器文化遺址中也有使用火的證據。

在能夠生火之前，遠古人類只能依靠自然火災保存火種。通過這種方法使用火是很困難的：一是保存困難，一陣風就可能將來之不易的火種吹滅，抑或照看火種的人打個盹的工夫火種就熄滅了，火種一旦熄滅就只能等下次自然火災的出現；二是使用火的地點有限，只能在遠古人類的洞穴附近，而遇到重大災害需要改變住處的時候就只能將火種遺棄。種種不便使遠古人類萌生了造火的想法。通過不斷觀察，他們發現高溫可以生火，于是人類的發展又向前跨出了一大步。目前，關于遠古人類如何取火的方式，廣泛認可的方式有兩種：敲擊燧石取火和鉆木取火。《韓非子·五蠹》記載：“上古之世，人民少而禽獸眾……有圣人作，鉆燧取火，以化腥燥；而民說（通‘悅’）之，使王天下，號之曰‘燧人氏’。”自從發明了人工取火、掌握火的使用后，人類的發展就開啟了一個新的篇章。

火：人類智慧產生的原動力

火的創造性使用提高了人類獲取營養的手段。遠古時期，在人類還不會使用火的時候，人類如動物一樣吃生肉，然而吃生肉不易消化，獲得的能量也是有限的。為了獲取足夠的蛋白質、脂肪和熱量，遠古人類每天不得不花費大量的時間采集和攝取食物。但是火的出現，改變了人類的飲食習慣。長期食用熟食，促進了人類的進化，因為熟食容易被消化和吸收，可以增加營養，進一步促進人體大腦的發育。與人體的其他器官相比，人腦的能耗是最高的，大約占身體總能量消耗的20%。曾有人研究過其他靈長類動物的新陳代謝，發現它們生吃食物轉化的能量不足以支持特別高耗能的器官。飲食習慣的改變，使人類獲取的能量增加，在漫長的進化過程中，人類的腦容量增加，并且通過火加熱食物，可以殺死食物中的致病菌，減少疾病，大大提高了人類的存活率和壽命。另外，火的使用還擴大了食物的來源和種類，可以烹飪較難消化的食物。

火：人類生存的保障

遠古人類風餐露宿、居無定所，為了找到避風擋雨的山洞，需要與野獸競爭。即使找到合適的山洞，為了保障自身的安全，也需要抵御野獸的侵襲。山洞中陰冷潮濕，為了獲得更加舒適的生活空間，需要使山洞變得干燥溫暖。人類掌握生火技能后，使他們的居住條件改善了很多，也使他們的生存環境更加安全。群居的原始人類在山洞口架起熊熊燃燒的火堆，除了可以烹飪熟食，還可以取暖、照明以及抵御野獸的侵襲。火使人類增強了抵御嚴寒的能力，擴大了人類的活動范圍，使人類不再受氣候和地域的限制，能夠在寒冷的地區生活，提高了人類的生存率。遠古人類對于黑暗的恐懼也因為火的出現而減弱。另外，火還是原始人狩獵的重要手段之一，其他動物并不像人類一樣會利用火，野獸對火有一種天然的恐懼，所以原始人類用火驅趕、圍殲野獸，一方面保障自己的安全，另一方面提高狩獵效率，解放生產力。可以說，火為人類的生存筑起了一道安全之墻，大大提高了人類的安全保障。

火：人類進步的助推器

人工取火的發明標志著人類終于掌握了駕馭火的能力。人類對火的使用從最初的烹飪食物、取暖和照明，逐漸發展到生產上。

火促進了農業的發展，人類利用火開創了原始的農業生產方式——“刀耕火種”，即先用石斧（后來用鐵斧）將樹木雜草的枯根朽莖砍倒，待曬干后焚草為肥，再在清理過的土地上進行耕種，以提升種植的產量。

火促進了原始手工業的發展。在使用火的過程中，人類發現可以利用火生產工具。狩獵用的工具，如弓箭、木矛等經過火烤矯正，制作過程難度降低，能得到更加復雜的形狀，并且經過火燒后的木材在表面上會形成一層十分穩定的碳，使木材不容易腐爛，延長了工具的保存時間，促進了工具性能的改進。工具生產效率和性能的提升，促進了人類狩獵和耕種的效率提升，有助于人類的分工合作。

隨著人類越來越多地使用火，人類逐漸學會利用火燒制陶器。考古發現，我國陶器的發明和使用已經有上萬年的歷史。在多處新石器時代的遺址中都發現了大量的陶器。最初人們可能是在平地上堆放柴草，將陶器坯體放在其中燒，由于這種開放式的烘燒溫度較低，燒制的陶器成品率低、質量差。后來人們發明了窯爐，入窯坯燒是制陶器的關鍵，窯爐大大提高了燒制溫度，燒制溫度一般為1000℃～1200℃，為此后陶器和瓷器的發展奠定了基礎。

在長期使用火的實踐過程中，人類發現了冶煉礦石的方法，逐漸發明了金屬冶煉方法，為青銅器的出現奠定了基礎。而青銅器的出現結束了人類長達幾十萬年的石器時代，開創了青銅器時代，為后期人類進一步解放生產力提供了條件。

恩格斯曾說：“就世界性的解放作用而言，摩擦生火還是超過了蒸汽機，因為摩擦生火第一次使人支配了一種自然力，從而最終把人和動物界分開。”縱觀人類文明發展的歷史，從來沒有一項發明能像火這樣影響巨大、深遠。人類認識、使用和掌握火，是人類認識自然并利用自然來改善生產和生活的第一次實踐。自從人工取火的創新后，人類文明的每次進步，火的作用和影響都不容忽視。

1.1.2 工具的進化從石器、青銅器到鐵器

材料是人類文明的物質基礎，人類文明的每次發展都伴隨著使用材料的巨大進步。據此，人類歷史的發展時期可以分為石器時代、青銅器時代、鐵器時代和新材料時代。人類從開始學會使用工具，歷經了幾十萬年的石器時代，直到青銅器時代的到來，人類使用的材料才進入一個快速發展的時期，石器時代如圖1-4所示。

石器時代

從世界范圍看，人類開始制造工具大約是在300萬年前。最早的工具大概沒有什么標準，一物可以多用。在坦桑尼亞奧都威峽谷發現的最早石制工具大約距今200萬年，其典型的石器是用礫石打制的砍砸器。

在舊石器時代，制作石器最原始的辦法是敲擊或碰擊一塊石頭使之形成刃口，即成石器。打制切割用的帶有薄刃的石器有一定的方法和步驟：先從石塊上打下所需要的石片，再把打下的石片修整成石器。初期，石器是用石錘敲擊修整的，邊緣不太平齊；到了中期，使用木棒或骨棒修整，邊緣比較平整了；到了后期，修整技術進一步提高，創造了壓制法。壓制的工具主要是骨、角或硬木。用壓制法修整出來的石器已經比較精細。

到新石器時代，石器制造技術有了很大進步。首先，對石料的選擇、切割、磨制、鉆孔、雕刻等工序已有一定的要求。選定石料后，先打制成石器的雛形，然后把刃部或整個表面放在礪石上加水和沙子磨光，這就成了磨制石器。

穿孔技術的發明是石器制作技術上的又一個發明創造，它基本上可分為鉆穿、管穿和琢穿三種。鉆穿是用一端削尖的堅硬木棒，或在木棒一端裝上石制的鉆頭，在要穿孔的地方先加些潮濕的沙子，再用手掌或弓弦來轉動木棒鉆孔；管穿是用削尖了邊緣的細竹管來穿孔，具體方法與鉆穿相同；琢穿即用敲琢器在大件石器上直接琢成大孔。穿孔的目的在于制成復合工具，使石制的工具能比較牢固地捆縛在木柄上，便于使用和攜帶，以提高勞動效率。

原始社會時期，生產工具的改進增強了人們與自然界做斗爭的能力，社會生產和生活的天地變得日益廣闊起來。但由于當時人們所能支配的物質只不過是石、木、骨、角、利用天然纖維簡單加工而成的繩索等，這就限制了工具的創造和發展。

青銅器時代

隨著時代的演進，農業和家庭手工業不斷發展，不僅對石器的需求量增加，而且對石器的質地要求也更高，因此采礦業就發展起來了。人類在長期使用火的過程中發現，石塊在火中灼燒之后容易裂開，于是在采石中遇到比較大的石塊時，人們會架起火堆通過火燒使石塊自然分裂。在這個過程中，人類逐漸掌握了用火冶煉礦石的經驗。遠古人類在燒制石器的過程中發現，某些礦石可以被熔化，而熔化冷卻后凝結的塊狀物體硬度較高，經過再次加熱之后還能熔化再凝結。經過一次次的實踐，遠古人類發現了冶煉銅礦、制造青銅器的方法，揭開了青銅器時代的序幕。

青銅器是一種世界性的文明象征，青銅器的發明是人類文明史上的一大奇跡。世界上的不同地區進入青銅器時代的時間有很大差異，中國和希臘開始于大約公元前3000年，不列顛晚至公元前1900年，而兩河流域和埃及在公元前3000年已進入青銅文明鼎盛期。在其他幾個文明地區，最初發現的是純銅，也稱紅銅，由于硬度較低，不太適合制作生產工具。后來人們發現在冶煉時加入其他礦石后，會得到硬度較高的合金，即青銅。青銅較紅銅有很大的優越性，用青銅制造的刀要比用紅銅制成的刀鋒利得多，并且青銅的熔點比紅銅的熔點更低，青銅熔液的流動性更好，也就是說青銅具有更好的冶煉性能。

雖然我國進入青銅器時代的時間不是世界上最早的，但中國的青銅器在世界上享有盛譽，無論是制作技藝還是藝術價值都是無可比擬的，它顯示了中國在先秦時期高超的技藝和文化水平。在我國先秦古籍《周禮?考工記》中記載了“六齊”規則，即冶煉青銅的六種配方：“金有六齊，六分其金而錫居一，謂之鐘鼎之齊；五分其金而錫居一，謂之斧斤之齊；四分其金而錫居一，謂之戈戟之齊；三分其金而錫居一，謂之大刃之齊；五分其金而錫居二，謂之削殺矢之齊；金錫半，謂之鑒燧之齊。”當時的人們已經認識到青銅的成分與性能的關系。1939年，考古學家在安陽市武官村發掘出土了一個殷代的龐然大物——后母戊大方鼎，如圖1-5所示。后母戊大方鼎是目前世界上出土的最大的青銅器，重達832.84千克，需要12個強壯的成年男子才能抬起來，可見當時鑄造之不易。1965年在湖北江陵出土的越王勾踐劍，如圖1-6所示，是春秋晚期越國的青銅器，劍身上因鍍有一層納米晶鉻而千年不銹，劍刃至今還十分鋒利，被稱為“天下第一劍”，可見當時青銅制作技術的精湛。湖北隨州出土的曾侯乙編鐘，如圖1-7所示，重達2567千克，其音域之寬廣堪與現代樂器媲美，跨5個八度，比現代鋼琴只少1個八度。

青銅器的發展極大地改變了人類的生活面貌。青銅器是人類社會生活中廣泛使用的第一種金屬制品，用青銅器制成的各種生產工具、生活用具和武器大大促進了生產力的發展，提高了物質文明，推動了社會的進步，促進了氏族社會的瓦解和奴隸社會的誕生。在美索不達米亞地區出土的青銅鐮刀和鑲嵌著青銅的犁，說明了青銅工具在農業生產領域的應用。這些農耕技術廣泛傳播到歐洲、埃及等地，牛拉耕犁的使用進一步提高了農業生產的效率。在我國的考古發掘中也發現了一些銅制的生產工具。中國古代之所以能夠比歐洲早幾千年出現封建社會，其中一個很重要的原因就是中國古代社會生產力很早就得到了很好的發展，而這與當時中國的冶煉技術的高度發展密切相關。中國在春秋晚期已經發明了生鐵冶煉鑄造技術，比歐洲早1900年。

青銅器的鑄造不是一件輕而易舉的事，有一整套科學的冶鑄技術，包括采礦、熔煉、制模、翻范、配料、拋光等。青銅鑄造業的出現在科技史上具有里程碑式的意義。隨著青銅冶煉技術的發展，在青銅器時代，除了銅、錫外，人類還掌握了鉛、金、銀、汞的冶煉方法。這些有色金屬的開發和利用使古代的青銅文化更顯得豐富多彩，同時也奠定了金屬冶煉的基礎，為鐵的冶煉發展奠定了基礎。

鐵器時代

青銅器時代，人類冶煉青銅的溫度為800℃左右，這也是當時人類所能制造出來的極限溫度，但是鐵的熔點在1500℃左右，所以當時的人類不可能冶煉鐵。但是在土耳其卻發現了距今4500年的銅柄鐵刃匕首。研究發現，這個匕首是由當時的赫梯帝國制造的。在我國也發現了商朝的鐵刃銅鉞，但當時人類還處于青銅器時代，并不具有冶煉鐵的技術。

根據檢測發現，這些鐵中含有鎳、鈷和硫元素。進一步研究發現，這些鐵屬于隕鐵。當隕石穿過地球大氣層時，與大氣層摩擦產生大量的熱，達到冶煉鐵的溫度，隕石經過燃燒后留下來的就是直接可以使用的鐵合金。不僅僅是現在的研究，當時的文字記載也同樣證明古代的鐵來自隕石：古代蘇美爾人把鐵稱為“天上的銅”；赫梯人的楔形文字也記載了鐵來源于天上；埃及也有文字記載在建造金字塔的時候用到了“天上的石頭”；在西亞的一些民族中還流傳著一個傳說：鐵既然是從天上掉下來的，那么天空肯定是一個大鐵盤。

由于當時獲取鐵全憑運氣，所以鐵在當時極為罕見，一部分被用來為貴族制作飾物，另一部分則被用來制造武器。據記載，埃及國王向赫梯國王寫信想要一把鐵匕首，赫梯國王回信說要用黃金來換，可見鐵在當時是多么珍貴。

由于鐵合金的硬度要遠遠大于銅合金，而且韌性也比銅合金要好，所以擁有煉鐵這種高科技的赫梯帝國在當時的實力是十分強大的。文字記載：赫梯民族是一個十分好戰的民族，當時他們主要的武器就是鐵制斧頭、短劍和弓箭，與其他國家的青銅制武器相比，優勢是很明顯的，當時赫梯帝國的軍隊人數最多達到30萬。赫梯帝國作戰的主要方式是身披鐵甲的馬拉戰車掃蕩戰場，戰車所過之處戰無不勝、所向披靡，讓當時的古埃及王國苦不堪言。

當時赫梯國王把煉鐵技術視為珍寶，命令他的國民不準將煉鐵技術傳到國外，所以煉鐵技術并沒有迅速發展起來，直到赫梯帝國滅亡，煉鐵工匠散落到世界各地，煉鐵技術才傳播到世界的其他地方。我國鐵器的大規模應用出現在春秋戰國時期，《管子·輕重乙》曰：“一農之事必有一耜、一銚、一鐮、一鎒、一椎、一铚，然后成為農。一車必有一斤、一鋸、一釭、一鉆、一鑿、一銶、一軻，然后成為車。一女必有一刀、一錐、一箴、一鉥，然后成為女。”

齊國在春秋時期國力強盛，為第一霸主，與其發展冶鐵技術是密不可分的。《管子·地數》曰：“山上有赭者，其下有鐵。山上有鉛者，其下有銀。”可見管仲對于鐵礦已經有了細致的觀察。《管子》中有：“商山鐵褐，下有鐵，取而鼓之，國之基。”章鴻釗的《石雅》篇記載：“籍鹽鐵之利以至富強。”可見當時管仲已經認識到了煉鐵技術對于齊國發展的重要性。郭沫若先生也曾說過：“齊桓公之所以能夠劃時代地成為五霸之首，在這兒可以找出它的物質根據。煮海為鹽積累了資金，鑄鐵為耕具提高了農業生產。”

鐵器的使用使農業快速發展，人們使用鋒利的鐵器砍伐森林、開墾土地，與之前使用的石制、木制和少量青銅制的工具相比，大大提高了效率，為人們提供了大量的糧食。農業的發展進一步促進了手工業和科技的發展，極大地推動了人類文明的發展。

通過創新，人類在漁獵和農耕時代站穩了腳跟，創造性地使用工具是人類在與大自然的競爭中得到的智慧。