冶金和制陶都是一种高温物理化学过程,在人类早期生产技术中,这两项技术间的关系是较为密切的,古人也早就注意到了这一点,我国古籍中所谓“陶铸”、“陶冶”之说,便是这一认识的一种反映。如《墨子・耕柱》:“昔者夏后开使蜚廉折金于山川,而陶铸之于昆吾。”《荀子・王制》:“农夫不斫削,不陶冶而足械用。”此“陶冶”和“陶铸”之意大体相近,也即以陶范铸造。
从现代技术原理上看,古代冶金与制陶之间的关系当主要表现在如下三个方面:
(1)由于制陶技术的发展,使人们掌握了不少高温技术,如燃料燃烧技术、通风技术,以及筑炉技术。
(2)用于铸造的泥型技术的产生和发展,无疑受到过陶器成型技术的许多影响。此应即是“陶冶”和“陶铸”所反映的原意。
(3)制陶过程发生的许多物理化学变化,以及高温可创造新型物质的事实,在思想上会给人们许多有益的启示。
但冶金和制离毕竟是两种不同的高温物理化学过程,它们还是有着许多区别的,所以,冶金术与制陶术之间的关系,多数还是间接的,启发性的,技术上虽有承袭,但更多的还是一种思想上的影响和启迪。
从技术上看,制陶的必要条件只有一个,即足够高的温度和足够大的高温空间,而治金的必要条件却有两个,一是足够高的温度和足够大的高温空间,二是足够浓度的和持续的还原性气氛。
对于冶金来说,第二点尤为重要,没有足够浓度的还原性气氛,无论怎样的高温也是于事无补的。成陶则不然,它完全可以在氧化性气氛中进行。
现今不少学者认为,冶金术的发明,不管在高温技术,还是还原焰技术上,都受到过制陶技术的影响。窃以为此话只说对了一半,冶金术受到过制陶高温技术的影响是明显的,但是否受到过其还原焰技术的影响,则值得商榷。
这包括两方面的问题:一是我国治金技术发明于仰韶文化时期,那么,当时的窑炉是否有了还原焰?二是在陶窑(灰陶)的还原性气氛中,是否能够还原出铜来?
从现有考古资料看,我国古代的灰陶约出现于裴李岗文化时期,但数量非常之少。在整个仰韶文化时期,我国陶窑大体上都是采用氧化性气氛的。
仰韶文化中的彩陶,其红彩的主要着色剂是Fe203,黑彩的主要着色剂是MnO和Fe203,都是在氧化焰中烧成的。及至龙山文化时期,陶窑才以还原焰为主的,这可由庙底沟和三里桥各文化层中,陶器色的变化情况得到很好的说明。
庙底沟仰韶文化灰坑(5号、10号、363号、387号)能分辦饰纹的陶片总数为16082件,其中红陶,包括细泥红陶和夹砂粗红陶,计14415件,占此期陶片总数的89.63%;灰陶只有泥质陶一种,计1663件,只占陶片总数的10.34%;黑陶只有细泥质一种计4件,只占陶片总数的0.03%。
到了龙山文化期,就发生了明显的变化,在灰坑551号、568号、576号中,能分辦纹饰的陶片总数为3941片,其中灰陶(包括夹砂灰陶和泥质灰陶)计3825件,占陶片总数的97.07%;黑陶只有细泥质一种,计35件,占陶片总数的0.8%;红陶也只有泥质的一种,计81件,占总数的2.05%。
三里桥也有类似的情况,其仰韶文化灰坑(6号)的红陶,包括细泥红陶和夹砂红陶,计455件,占陶片总数的93.44%:灰陶,只有泥质一种,计25件,占陶片总数的5.14%;黑陶只有细泥质一种,计7件,只占1.4%。
到了龙山文化就发生了较大的变化,在能分辨饰纹的陶片中,灰陶(包括夹砂灰陶和泥质灰陶两种)计2739件,占去此期陶片总数的81.5%;黑陶(只有泥质一种)计271件,增至总数的8.08%;红陶(包括泥质和夹砂质两种)计351件,只占10.45%。其他遗址也有类似情况,如西安半坡,粗砂陶(约占陶片总数的60%)主要为红色和红褐色,此外还有浅灰、灰黑、灰褐、暗褐、淡黄、橙黄等;细泥陶(约占陶片总数的35%)也以红色为主,次为黑色(约占15%)、灰色、褐色、黄色、乳白色;细泥硬陶(约占陶片总数的5%)主要为红色、橙黄色,少数为红褐色和灰色。
因红陶为氧化焰烧成,这便充分表明,仰韶陶窑主要是烧氧化焰的,龙山文化后才以还原焰为主。所以说人们在仰韶文化时期便得到还原焰的启示,这是值得怀疑的。
从制陶工艺研究来看,灰陶虽使用了还原焰,但那是不连续、不稳定的,并非烧造灰陶时,整个烧造过程都是还原焰,而是到了烧成后期,才通过封闭窑顶等方式来创造还原焰的。而金属还原则需要一个相对稳定的、持续高温的还原性气氛,这个条件在陶窑中是不易得到的。要人们从封闭窑顶的闷烧中得到“还原焰”的启示,以冶炼金属,这是十分困难的。金属冶炼皆需高温,皆需鼓风以加强空气流通,与“闷烧”相去甚远。而闷烧后温度马上就会下降,还原温度就很难保证,故陶窑的还原性气氛是很难保证炼出铜来的。
总的来看,冶金术应是在新石器时代晚期之后,在多项生产技术都有了发展,人们的认识能力和操作水平都有了较大提高的基础上发明出来的。它不是某个单项生产技术发展的结果,而是整个社会生产和人类自身认识水平发展的结果。
冶金术的发明,既是社会的一种需要,也是历史发展的一种必然。新石器时代之后,人们有了对新产品、新技术的追求,有了一定的高温技术,从制陶工艺中获得了“高温可以创造新物质”的信念,冶金术总要发明出来的。至于冶金术发明的具体过程,其说不一,有说它可能与篝火有关,也有说它可能是森林失火造成等,但有一点可以肯定的是,最早的金属应是偶然炼制的,在大量的偶然事件后,人们才找到了其中的必然性。
参考文献:严文明:《论中国的铜石并用时代》
中国科学院古研究所:《庙底沟与三里桥》
孙淑云等:《甘肃早期铜器的发现与冶炼、制造技术的研究》
安志敏:《中国早期铜器的几个问题》
张万钟:《泥型铸造发展史》
河北省文物管理委员会:《河北唐山市大城山遗址发掘报告》