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第7章 古代人類的科學發(fā)現(xiàn)(3)

冶鐵術(shù)與鐵器時代

在自然界中,鐵的分布極其廣泛,它是地殼的重要組成元素之一。自然界中,天然的純鐵幾乎是不存在的。鐵礦石的熔點較高,又不易還原,所以人類對鐵的利用較銅、錫、鉛、金等要晚。天空中落下的隕鐵是鐵和鎳、鈷等金屬的混合物,含鐵量較高,是人類最早發(fā)現(xiàn)和使用的鐵。在埃及和西南亞的一些文明古國最早發(fā)現(xiàn)的鐵器,都是由隕石加工而成的。鐵器時代的到來,標志著社會生產(chǎn)力的顯著提高,也說明人類征服自然能力的提高。

冶鐵術(shù)的起源

1.世界冶鐵術(shù)的起源

西亞各地發(fā)現(xiàn)的鐵器可以早到公元前30世紀中葉,距今約4500年。公元前12世紀前后地中海地區(qū)鐵器的使用日益普遍。中亞多數(shù)地區(qū)在公元前20世紀未或公元前20與公元前10世紀之交開始了早期鐵器時代。彩繪灰陶文化大約早于公元前11世紀或更早。印度的彩繪灰陶文化階段,鐵器的制作水平有了很大的提高,在阿特蘭基海勒遺址中發(fā)掘出的135件鐵制品中,有家具、家用器物和其他手工業(yè)工具,還有用于戰(zhàn)爭或狩獵的武器。原蘇聯(lián)中亞地區(qū)的居民學會冶鐵后,鐵器也很快被應(yīng)用于日常生活和狩獵與戰(zhàn)爭的各種領(lǐng)域。古花拉子模地區(qū)的阿米拉巴得文化進入早期鐵器時代不晚于公元前10世紀。弗爾干納盆地一支較為發(fā)達的早期鐵器時代文化是楚斯特文化,在這一文化的達爾弗爾津特佩遺址出土有早期的煉鐵的礦熔碴。楚斯特文化的年代在公元前20世紀與公元前10世紀之交。

2.中國冶鐵術(shù)的起源

河南三門峽上村嶺虢國貴族墓地出土一件玉柄鐵劍,經(jīng)鑒定,其鐵劍是目前中原地區(qū)發(fā)現(xiàn)的年代最早的人工冶鐵制品,其年代相當于公元前十四世紀前后。山西天馬曲村的晉文化遺址中發(fā)現(xiàn)了三件鐵器,出自遺址第四層的一件鐵器殘片,大概是早到春秋早期偏晚,約為公元前8世紀;出自于第三層的一件較為完整的鐵條和一塊鐵片,大約是春秋中期出現(xiàn)的,約為公元前7世紀。這三件鐵器經(jīng)過金相學研究發(fā)現(xiàn),兩件殘鐵片,金相組織均顯示為鑄鐵的過共晶白口鐵,這是迄今為止中國最早的鑄鐵器。春秋時期中原鐵器仍十分罕見,只在陜西鳳翔、甘肅靈臺、甘肅永昌、江蘇六合、河南淅川、長沙楊家山、長沙識字嶺、長沙龍洞坡、湖南常德、山東臨淄發(fā)現(xiàn)過這一時期的鐵器。

到了戰(zhàn)國時期,中原的冶鐵術(shù)發(fā)展迅速,鐵器已作為生產(chǎn)工具、武器等消費品普遍使用。近年來,在晉中、晉南和晉東南等多個地區(qū)的大型平民墓地中挖掘出了戰(zhàn)國時期的700多件鐵器。在對包括三晉地區(qū)在內(nèi)的全國二十多個省市出土的約公元前3世紀的共計4000件鐵器的制作技術(shù)進行研究后,得出的結(jié)論是三晉地區(qū)是出土公元前3至5世紀鐵器最多的地區(qū),這里是戰(zhàn)國時期中國的一個冶鐵中心。

冶鐵促進生產(chǎn)工具的改革

恩格斯高度評價冶鐵技術(shù)時說:“鐵已在為人類服務(wù),它正是歷史上起過革命作用的各種原料中最后的和最重要的一種原料。”“鐵使更大面積的農(nóng)田耕作,開墾廣闊的森林地區(qū),成為可能;它給手工業(yè)工人提供了一種其堅固和銳利非石頭或當時所知道的其他金屬所能抵擋的工具。”所以冶鐵技術(shù)的發(fā)明,標志著人類社會發(fā)展史上新階段的來臨。

冶鐵術(shù)極大的提高了生產(chǎn)力。社會生產(chǎn)力水平提高的標志是生產(chǎn)工具改進。鐵器堅硬、鋒利,勝過木石和青銅工具。鐵器作為工具來進行使用,顯然比從前的木石和青銅工具有了質(zhì)的飛躍和提高,這也說明人類征服自然的能力提高。鐵器時代的到來,標志著社會生產(chǎn)力的顯著提高。

冶鐵促進生產(chǎn)關(guān)系的變革

冶鐵最初出現(xiàn)在原始社會,商代中期,中華民族的先祖?zhèn)円呀?jīng)掌握了一定水平的鍛鐵技術(shù)。在西周以后的春秋戰(zhàn)國時期,黃河流域開始了由奴隸社會向封建社會的過渡。新的生產(chǎn)關(guān)系促進了生產(chǎn)力的發(fā)展,冶鐵成了一項重要的新興手工業(yè),各諸侯國相繼使用了鐵制生產(chǎn)工具,把農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率大大向前推進了一步。生產(chǎn)工具的發(fā)展無疑促進著生產(chǎn)關(guān)系的變革。隨著生產(chǎn)關(guān)系的發(fā)展,封建制的新生產(chǎn)關(guān)系代替了奴隸制的舊生產(chǎn)關(guān)系。而這種大量的生產(chǎn)工具由石器、銅器改為鐵器的改革,極大地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展。這是從奴隸社會進到封建社會的革命因素。

而冶鐵術(shù)本身也在不斷的經(jīng)歷著變革和發(fā)展。中國冶鐵業(yè)西周時開始使用鐵器。春秋戰(zhàn)國時期,發(fā)明了鑄鐵柔化處理技術(shù),是世界冶鐵史的一大成就,比歐洲早兩千多年。西漢時冶鐵業(yè)分為官營和私營。西漢時,煤成為冶鐵的燃料,人們發(fā)明了淬火技術(shù);東漢時,杜詩發(fā)明水排,使中國冶鐵水平長期領(lǐng)先世界。宛和鞏是西漢時著名的冶鐵中心。隋唐時期普遍采用了切削、拋光、焊接等工藝。遼和金的冶鐵業(yè)水平較高。明朝中后期,廣東佛山冶鐵業(yè),一天出鐵3000—3500千克。

在西南亞和歐洲等地區(qū),直到十四世紀煉出生鐵之前,一直采用塊煉法煉鐵。冶煉塊煉鐵,一般是在平地或山麓挖穴為爐,裝入高品位的鐵礦石和木炭,點燃后,鼓風加熱。當溫度達到1000℃左右時,礦石中的氧化鐵就會還原成金屬鐵,而脈石成為渣子。由于礦石中的其他未經(jīng)還原的氧化物和雜質(zhì)不能剔除,只能趁熱鍛打擠出一部分,但是仍然會有較多的大塊雜質(zhì)留在鐵里。由于冶煉溫度不高,化學反應(yīng)速度較慢,要取出固體產(chǎn)品就需要扒爐,所以產(chǎn)量低,費工多,勞動強度也大。

后來,為了提高冶煉水平,人們開始強化鼓風和加高爐身,煉爐逐漸從地坑式發(fā)展為豎爐。爐身加高后,爐內(nèi)上升的煤氣流與礦石接觸的時間變長了,能量的利用率有了一定的提高。鼓風強化一方面使氣體壓力加大,穿透爐內(nèi)料層的能力增強,因而允許增加爐身高度;另一方面是燃燒強度提高,直接提高了爐內(nèi)溫度。這些都促使產(chǎn)量提高。

在農(nóng)業(yè)文明時代,冶鐵業(yè)的發(fā)展是生產(chǎn)力進步的明顯標志,它有力地推動著社會的變革和進步。

曬鹽促進工業(yè)的發(fā)展

鹽作為居家過日子的開門七件事之一,它對于人們的生活來說不可或缺。遠古時期的鹽是通過曬制來取得。

曬鹽的過程

曬鹽需要在鹽田中進行。鹽田分成水區(qū)(大蒸發(fā)池)、坪仔(小蒸發(fā)池)、埕格仔(結(jié)晶池)三大部分。水區(qū)分五段十格,坪仔分三段六格,埕格仔分三段二十四格。鹽工將約三度(波美濃度)的海水引入水區(qū),用蒸發(fā)的方式增加海水的濃度,再一段一段向前推,經(jīng)過五段后大概變成十度左右,再用水車(即龍骨車,后來改為風車,現(xiàn)在改用抽水機)抽至坪仔(坪仔高於水區(qū))繼續(xù)蒸發(fā)海水。待坪仔里的海水的濃度增進到二十五度時,導入埕格仔使其結(jié)晶成鹽。從引進海水至結(jié)晶成鹽,其時程并非完全相同,需視天氣而定,天氣好速度快,天氣不好則較慢。

改造曬鹽工具

曬鹽不同于其他的一些行業(yè),從引進海水至結(jié)晶成鹽這一整個曬鹽過程的時程要視天氣而定,甚至可以說是靠天吃飯。相對于不可操控的氣候來說,人們能夠控制的是自己創(chuàng)造和改進工具的能力,因此,勤勞智慧的人們開始在工具上進行大力改造,以此來增加鹽的產(chǎn)量。起初,曬鹽通常用的是“缸爿坦”。

所謂“缸爿坦”,就是用一片一片缸爿(陶片)拼成的鹽坦(鹽坦指盛放海水的鹽田)。后來,慢慢地有人開始用黑膜墊底結(jié)晶新工藝,黑膜墊底結(jié)晶新工藝是指將黑膜鋪在鹽坦上,再引海水在上邊曬鹽,由于黑膜具有較好的吸熱性,可以提高鹽的產(chǎn)量,這種鹽坦鹽民們就叫“黑膜坦”,現(xiàn)在為鹽民所應(yīng)用的基本上均為“黑膜坦”。我國一些北方地區(qū)的海鹽產(chǎn)地,起初是在露天的鹽場上曬鹽的。這種露天鹽場完全依賴于氣候的變化,然而對天氣的變化人們是束手無策的,所以這種鹽場的產(chǎn)鹽量也會相對較低。經(jīng)過一系列的科技創(chuàng)新發(fā)展后,現(xiàn)在,北方鹽區(qū)塑料薄膜苫蓋結(jié)晶池已能達到1.01萬公頃,占現(xiàn)有結(jié)晶面積的47.79%。“黑膜坦”的使用,是曬鹽工具的另一個進步。

促進其他產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

燒堿和人工合成純堿這兩種工業(yè)是耗鹽工業(yè),需要大量的工業(yè)用鹽。目前,生產(chǎn)1噸純堿需要消耗1.8噸鹽,而到2007年中國這兩項工業(yè)對鹽的需求將會達到5億噸。近年來,這些需求隨著經(jīng)濟的增長而增長,且增速超過GDP的兩倍。因此,發(fā)展曬鹽產(chǎn)業(yè)是促進這兩個相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的有利保障。還有兩個相關(guān)產(chǎn)業(yè)對鹽的需求也很大,分別是高速路防凍除冰和水處理。目前,我國還沒有相關(guān)的應(yīng)用。但是暴風雪通常會迫使中國北方的高速路關(guān)閉,在中國日益依賴高速路網(wǎng)的情況下,高速路防冰和除冰將變得必要,這將是鹽類的使用量的一項巨大的需求。而鹽業(yè)的發(fā)展,無疑會促進這兩個相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

中國的鹽業(yè)現(xiàn)狀

在當前全球鹽消耗量大約為22.5億噸/年。其中化工行業(yè)消耗60%。食用鹽占30%,防凍除冰用鹽占10%。在中國,化工行業(yè)消費了國內(nèi)鹽業(yè)供應(yīng)的87%,剩下的用作食鹽。現(xiàn)在中國的鹽業(yè)生產(chǎn)主要依靠曬鹽,即把海水或者天然鹽水在封閉蒸發(fā)塘中結(jié)晶得到的真空鹽,此外還有開采內(nèi)陸鹽湖的地下礦物沉積鹽和湖鹽。

據(jù)中國鹽業(yè)協(xié)會統(tǒng)計,2006年上半年中國的產(chǎn)鹽量為2.6億噸,主要包括51.57%曬鹽、40.39%真空鹽和8%湖鹽。目前,中國有大大小小超過200家的鹽業(yè)企業(yè)。

在中國北方地區(qū)主要采取海水曬鹽的方式,主要的省份是河北、遼寧、江蘇、天津和山東。礦產(chǎn)和人口比較密集的地區(qū)主要是真空鹽的生產(chǎn),主要有四川、湖北、云南、江西和江蘇等省。內(nèi)蒙古、青海和新疆主要是湖鹽的生產(chǎn)。

海水煮鹽的由來

古籍記載,炎帝(一說神農(nóng)氏)時的宿沙氏開創(chuàng)用海水煮鹽,史稱“宿沙作煮鹽”。其實,宿沙氏是傳說中的一個人物,實際上用海水煮鹽,可能是生活在海邊的古代先民在長期的摸索和實踐中創(chuàng)造出來的制鹽方法。煮鹽的方法可能是由宿沙氏進行了推廣普及,后人也就將采制海鹽的發(fā)明權(quán)送給了宿沙氏。

絲綢織出的華麗服裝

中國是世界上最早開始養(yǎng)蠶繅絲織綢的國家,在很久以前,中國就通過絲綢之路把絲綢傳遍世界,絲綢也成為了中國的重要符號。

絲綢的發(fā)展

傳說5000年前,黃帝的妻子嫘祖發(fā)明了養(yǎng)蠶,以后便開始教民種桑養(yǎng)蠶,繅絲織綢。養(yǎng)蠶織綢慢慢從黃河流域傳到長江流域,然后再傳遍全國各地。在中國天南地北的許多地區(qū),流傳著與蠶有關(guān)的動聽傳說。

在湖南的苗族地區(qū),傳說幾千年前有人在深山開荒,發(fā)現(xiàn)樹上掛著一個個白色、黃色的蠶繭,摘下來帶到家中,不小心落到沸水鍋里,用竹竿去挑,繭沒有撈上來,而引出一縷絲來,又細又長。后來,他們又知道讓繭發(fā)蛾,生卵留種的方法,下次又可以自己養(yǎng)蠶、繅絲,從此有了蠶業(yè)。

在云南納西族的東巴文中記載著“冬天孵幼蟲,春天養(yǎng)家蠶,夏天浸繭抽出絲,秋天用絲織錦緞”。唐代鑒真和尚東渡日本,有一次遇狂風漂流到海南島,發(fā)現(xiàn)當?shù)匾荒昃桂B(yǎng)8次蠶,并能織出漂亮的織物。

桑樹原產(chǎn)我國中部,至少已有4000年的栽培歷史。在商代,甲骨文中已出現(xiàn)桑、蠶、絲、帛等字形。到了周代,采桑養(yǎng)蠶已是常見的農(nóng)活。春秋戰(zhàn)國時期,桑樹已成片栽植。如今,桑樹的栽培范圍更加廣泛。現(xiàn)在,我們在絲綢制品上看到的B、C、D、E等英文編號,就是不同絲綢產(chǎn)地的標記。從吐絲、結(jié)繭,再到對鮮繭的烘干、繅絲、織造、染整等幾道工序,而后生成絲綢,再經(jīng)過設(shè)計人員的設(shè)計、加工等,一件絲綢制品才算完成。當我們穿著華美的絲綢禮服,感受絲綢帶來柔軟順滑的同時,也許不會想到它背后有一個龐大的工程。

一條普通的絲綢圍巾,需要67克/平方米的斜紋綢0.66平方米,而制造這些綢緞則需要生絲56克,相當于蠶繭460克,再追溯源頭,就是需要240條蠶,并且給它們提供5平方米的桑園。1000條蠶從蟻蠶到吐絲結(jié)繭,要吃掉大約20千克的桑葉,才能吐出0.25千克的蠶絲。

對世界的影響

蠶、繭、絲,不僅演繹了“春蠶到死絲方盡”的一生,也成就了中國絲綢亙古至今的璀璨。絲綢不僅和我們的生活息息相關(guān),甚至成為中國文化不可或缺的一部分。在浩若煙海的中國古典詩詞里,也有很多詩篇是以蠶桑絲綢為題材的。早在2500年前,《詩經(jīng)》中就寫道“爰求柔桑”。而描寫?zhàn)B蠶織綢的《陌上桑》從漢朝的樂府一直流傳到今天的語文課本上。連詩仙李白也因此詠嘆“秦地羅敷女,采桑綠水邊”。總而言之,絲綢對中國產(chǎn)生了重大影響。

從西漢張騫開辟了絲綢之路的2000年來,中國的絲綢織品就從長安出發(fā),源源不斷地運往地中海沿岸,最西還到達過羅馬。

公元5世紀,東羅馬皇帝查士丁尼為了擺脫波斯人高價壟斷中國絲綢的局面,曾打算與埃塞俄比亞聯(lián)合,繞過波斯,從海上去印度購買絲絹,東運羅馬。波斯人知道后,以武力威脅埃塞俄比亞,阻止他們充當中間人。查士丁尼無奈,又請近鄰的突厥可汗幫助從中調(diào)解,不料波斯王不但不聽調(diào)解,還毒殺了突厥可汗的使臣。于是,公元571年,東羅馬聯(lián)合突厥可汗攻伐波斯,戰(zhàn)爭長達20年之久。這就是西方歷史上聞名的“絲絹之戰(zhàn)”。

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