作者：邢春如,李穆南,竭宝峰,刘心莲
出版社：辽海出版社
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古代化学（上）试读：
编写说明
中华民族是世界上最古老的民族，中华文明是世界上最悠久的文明之一。中国有文字记载的历史近5000年之久，从公元前841年开始，有文献可考的编年史从未间断，至今已近3000年，这在人类历史的长河中是绝无仅有的。世界四大文明古国中，只有中国的历史始终传承有序，从未中断。
中国人的文化是崇尚和平的文化，奉行中庸的理想人格。在多种文化相汇时，善于融合，不偏颇、不怨尤，尚调和、主平衡，使中华民族不断发展壮大。中国文化如百川之海，浩淼无垠。《中国文化史》叙述中国从史前到现在的国土开辟、民族形成、社会进化、经济文化发展、政治演变的不平凡的历程。
为了全面展现这一波澜壮阔的历史，本书用了近1200万字、8卷68分册的洋洋篇幅来记述。
政治卷：分为历代帝王、王朝更替、历代名臣、权臣末路、宫廷政治、后宫政治、政治事件、千古奇案等8分册来阐述政治斗争的复杂性。
军事卷：分为军事统帅、兵书通览、著名战役、军事思想、军事制度、军事谋略、军事工程、军事间谍等8分册来演绎古代军事文化的发展和军事斗争的残酷。
文学卷：分为神话传说、历代诗歌、历代词赋、历代小说、历代散文、文学名著、文学名家、民间文学等8分册来展现中国文学形式的丰富多彩与辉煌成就。
艺术卷：分为书法与篆刻艺术、绘画艺术、建筑艺术、雕塑艺术、音乐艺术、舞蹈艺术、戏曲艺术、民间艺术、工艺美术、艺坛典故等10分册来描绘古代绚烂多彩的艺术殿堂。
科技卷：分为古代生物与医学、古代数学与物理学、古代天文历法、古代地理与农学、古代化学、古代发明与发现、历代科技、科学名家等8分册来展示古代科学技术的进步与巨大成就。
民俗卷：分为传统节日、婚育习俗、服饰文化、饮食文化、信仰文化、诞辰与丧葬习俗、民居民俗、游艺文化、中华武术、风水与巫术等10分册来表现古代人民社会生活的丰富多彩。
社会卷：分为商业贸易、社会经济、农业制度、古代教育、古代民族史、思想文化、千秋教化、典章制度等8分册来解读古代社会生活的形成、演变与发展过程。
历史卷：分为历史典籍、中外关系、历代律令、历代官制、历代宦官、历代状元、历史掌故、历史之谜等8分册来揭示古代历史长河角落中最为隐秘的部分。
为了摒弃传统历史教科书条条框框式的说教，增加直观性、可读性、趣味性，本丛书分门别类采用辞条的形式，并辅之以大量丰富、精美的插图，以立体的方式再现中国文化的宏伟历史画卷。
由于丛书篇幅宏大、编写时间又较为仓促，书中难免存在各种疏虞之处，恳请广大读者悉心指正。本书编委会
一、先秦化学
人工取火
火的利用在原始人的进化中起了极其重要的作用。根据自然史和人类史的资料，可知人类大约已有300万年的历史，地球的历史则比人类久远得多。据当代科学家对地球演化和生命起源的研究，可以肯定地说，其中经历了无数的化学变化，然而在诸多的化学变化中，燃烧氧化现象则是最常见的化学现象。
燃烧氧化现象中给人以直观感知的就是火。当地球某处火山爆发时，或当天空的雷击引燃了森林之火时，熊熊燃烧的火焰像一个可怕的无形恶魔，似乎要吞噬它所面对的包括原始人在内的自然界。可以想像，原始人起初对它只能是感到害怕、恐惧。然而当大火过后，人们又可以在其废墟中寻找到经火烧烤后的动物的尸体，发现它比生食更为可口。于是原始人有意识地将自然界的野火引入他们群居的山洞中。当他们围坐在火堆前，又进一步发现火会给阴暗的山洞带来光明，火使人们在严寒中感到温暖，火还可以对野兽的侵扰具有相当的威胁作用，维护了原始人的安全。原始人开始把火当做宝贝，委派专人对火种进行保管。正是在自然界中求生存的劳作，使人们对火的认识由惧怕到逐步感到其威力而加以利用。火成为人类生活的必需。
中国先民用火的遗迹
在我国境内发现的早期人类遗址都有火的遗迹。例如在云南省元谋县境内发现的距今170万前的元谋人遗址，在元谋人化石黏土层曾出土了大量的炭屑，并发现有数块烧骨。这表明当时的元谋人不仅用火，而且还用火烧烤兽肉鱼蚌。此外，在距今约80万年前的陕西蓝田人居住的遗址中也有用火的遗迹。在北京房山区周口店发现的距今50万～40万年前的北京人不但已普遍用火，而且已掌握了保存火种的方法。古人类研究学者在北京人聚居的洞穴中发现了很厚的灰层，最厚的约有2米，这是长期烧火才能积累起来的灰烬。其中还有被烧过的兽骨和石块。兽骨由于燃烧而呈黑、灰、黄、绿、蓝等色和不规则的裂纹。石块有的熏黑了，有的烧裂了，甚至有的石灰石已接近烧成了石灰。在灰层中还发现有木炭。这些发现清雍正景德窑粉彩笔筒是北京人用火取暖和烧食的实证。灰烬不是散漫于整个地层，而是一堆堆地合理分布，这进一步表明，它不是野火的留迹，而是北京人为了保存火种的有意识有火的结果。
掌握了火，就可以用它来烧烤兽肉和植物根茎，从而结束了原始人类茹毛饮血的方式，这点对于原始人类的进化十分重要。
因为熟食不仅好吃，更重要的是便于消化和减少疾病，延长寿命，同时为脑髓的发育提供了丰富的营养，促进了人类大脑发育和智力的提高。烧制熟食本身也是一个化学变化过程，尽管人们对这一过程中的化学变化的认识在以后很长一段时间里不甚了解，但是他们坚信，物质包括动植物等生物是可以通过烧烤而发生变化的。
恩格斯在其著作《自然辩证法》中谈到火的使用和动物的驯养时指出：“这清乾隆景德窑珐琅彩瓷瓶两种进步就直接成为人的新的解放手段。”人们有意识地使用火，便是掌握了帮助人类在自然界中生存的一种自然力，是帮助人类解放智力的一个重要途径，通过控制火使人们实现了更多的物质转化，这里有更多的化学变化。因此可以说，化学是从火的认识和利用开始的。
从保存野火到人工取火
人类最早利用的火都是自然界的野火，从野火中取得火种，再让它延续和繁衍下来。保存火种曾是原始人群体的一项重要任务，故都设专人来保管火种。无论是引进野火，还是保存火种，都要受到自然条件的限制，万一遇到突发的自然变故，有时会造成火种的中断，将给原始人的生活带来极大的不便。因此，在生活实践中，摩擦生火的现象引起了人们的重视。在打制石器中，会发现某些石块相击时会产生火星，但是这种火星一闪即熄，要使它燃烧变成火焰，在当时是不容易的。人们在使用木制工具时，也发现某些枯木被猛力相摩擦时，时间长了不仅会磨出一些木屑，还会发热，当热到一定程度也会生出火星，这种火星周围有较高的温度，燃烧时间相对长一点，若遇到易燃的干草之类的纤维，则能燃烧起火焰。于是人们发现了钻木取火的方法。
从保存火种到摩擦生火，其间至少经历了数十万年。关于摩擦生火起源于何时已难于稽考，但我国的上古时代就有钻木取火的传说，《韩非子·五蠹》记载说：“上古之世……民食瓜果、战国银双虎蚌蛤，腥臊恶臭，而伤害腹胃，民多疾病，有圣人作，钻燧取火，以化腥臊，而民悦之。”这里的圣人就是后来神话传说中的燧人氏，燧人氏显然不是一个具体的人，而是一个擅长钻木取火的群体。钻木取火的方法在我国古代沿用了很长一个时期。根据模拟试验可以推测，当时是用一根较硬的木棒做钻棒，被钻的木块往往是软木，当钻棒在软木上快速旋转后，钻出的木屑就可能燃烧起来。据了解，直到20世纪，生活在深山老林中的海南黎族和云南佤族仍有人采用钻木取火的方法来生火。
远古的钻木取火工具，由于其为木质，在考古中实难发现。据对出土文物的调查，在汉晋遗物中，例如在居延汉代烽燧遗址中就曾发现过钻木用的钻棒和木片，如下图所示。
从这些文物可以推测，当时钻木取火的方法实际上又演进为锯法取火。锯法取火其原理同钻木取火法，只是在具体材料和材料形状上有所改进，它是利用制成齿状的竹片与硬木棒相摩擦而产生热量来取火。传说中的伏羲氏“错木生火”即是指这一方法。《庄子·外物》所说的“木与木相磨则燧遗址出土的钻木取火燃”，大概也是这种方法。这种方法在战国以前较为流行，在战国之后依然流传下来。据20世纪50年代在少数民族的考古调查中，曾发现在云南的佤族、苦聪族中仍有人采用锯法取火。他们截取当地生长的一种名为“阿由”的树木为底木，用铁刀在树心上刻一凹槽，然后用一竹片在凹槽中往来摩擦。另有一人手持火草置于凹槽两端，并且夹紧底木，直到摩擦出火星引燃火草。此外，还有一种以竹藤做条带来锯的带锯法。假若你想亲自操作一下上述方法，你就会发现，无论是钻木取火还是锯法取火，说起来简单，做起来并不容易。燧石相击虽能有火星迸出，用它取火就更难了。原始的制陶术大约在1万年以前，人们发现某些黏土较易塑造成型，成型坯件焙烧后变得十分坚硬，基本不透水。用这种方法制成的器皿可代替部分木制、石制、骨制的器皿，还可制成木、石、骨无法或很难制成的某些器具，这就是陶器。陶器是人类掌握的第一种利用化学手段而创造的人工制品。陶器发明的内涵和意义陶制器皿由于赋形随意，制作起来居延汉代烽燧遗址出土的钻木取火工具较之石制、木制、骨制要方便些，加上原料比比皆是，资源丰富，烧起来也不复杂，所以制陶业具有极好的发展条件。陶制容器和食器既可以用做餐具，又可以作为储存器，特别对于那些液态食品和水就更必要了。陶制的烹饪器皿和炉灶也使熟食的方法突破了单一的烧烤形式，煮食、炒食及蒸食逐渐发展起来，极大地丰富了人们饮食的内容。陶制的塑像不仅作为美化生活的工艺品，同时也反映人们的精神寄托，特别是对神或某种定物的崇敬。总之，陶制品极大地改变了原始人的生产方式和生活面貌，促进了原始社会从采集、渔猎为主的生活向以农业为基础的经济生活过渡。陶制品成为人们日常生活中不可缺少的物种，是人类生活跨入新石器时代的一个重要标志。
陶器的发明是人类在认识自然、改造自然过程中取得的首批重要成果。陶器的烧成与石器、木器、骨器的加工不一样，后者只是改变了自然物的形状，而没有改变它的本质。前者则是以自然物为原料，通过高温下的化学反应而创造出的新材料。这就不但改变了自然物的形态，而且也改变了它的本质。制陶的一般过程是：选择好制陶的黏土，将其用水湿润成具有一定可塑性的坯泥，再塑造成某种形状，干燥后在高温下烧烤，就成为坚硬的陶器。由柔软的黏土变成坚硬的陶器，这是一种质的变化。用现在的科学常识来说，制陶是以黏土作为原料，黏土是由某些岩石的风化产物如云母、石英、长石、高岭土、方解石以及铁质、有机物所组成，在800℃以上温度烧烤时，黏土发生一系列的化学变化，包括失去结晶水、晶形转变、固相反应以及低熔点的玻璃相生成等。共熔玻璃相的产生使原先松散的黏土颗粒团聚在一起，从而使制品变得致密和具有一定强度。从广义上来说，陶器的烧成是一个化学过程，是人类历史上最早进行的化工生产。
黏土中最主要的化学成分是氧化硅和氧化铝及多种金属（钙、镁、铁、钾、钠等）氧化物，所以陶器在材料分类中属于硅酸盐制品中的一种。硅酸盐制品是最早、最常见的无机材料，它一般具有耐火、抗氧化、不易腐蚀、不溶于水等一系列性能，在通常的自然环境中，大多可以较长久地保存下来，因而在许多有背景的地域地层中，即史前时代人类聚居的遗址中，往往留存有许多陶器及其碎片。人们正是通过对出土的陶器及陶片的研究，来了解古代社会，特别是史前文化和新石器时代某些部落或民族的存在及其物质文化水平。陶器的创制和发展是古代文化的组成部分之一，博物馆往往通过出土的古陶器的展示，来说明古代社会的文明。古陶器则成为衡量文化性质的重要因素之一。同时考古工作者又把陶器作为考察判断墓葬及其他出土文物文化性质的依据。由此可见古陶器的研究具有很高的学术价值，它不仅是古代科技史研究的对象，也是文化史和社会史研究的重要内容。
中国发明陶器的有关传说
由于陶器的发明远在没有文字的史前时期，即今天所讲的新石器时代早期。后来人们关于它的议论只能是根据传说，这种传说因后人生活诸多因素的制约，在某种意义上说有一定的“水分”。从目前所看到的古代文献中，至少有以下几种说法。《老子·道德经》谓：“埏埴以为器，当其无有，器之用。”这可能是最早的言陶文献了。蜀汉谯周的《古今考》说：“神农对食谷，加米于烧石之上食之。黄帝时有釜甑。”宋代高承在《事物纪原》中说：“《周书》曰：神农作陶；《尸子》曰：夏桀臣昆吾作陶；《吕氏春秋》亦曰：昆吾作陶。高诱云：昆吾，高阳后，吴回黎陆终之子，为夏伯制作陶冶，埏埴为器也。然黄帝时，有宁封人为陶正，则陶始于炎帝明矣。” 《周礼·考工记》则曰：“有虞氏上陶。”众说纷纭，可以看出古人的这些传说或推测，大多是为了迎合当时人们崇神敬祖的心理，极力把陶器的发明归功于历史上某些传奇式的人物，例如燧人氏、神农氏、轩辕氏、有虞氏、宁封、昆吾等。
燧人氏即传说中钻木取火之人。因为制陶的关键在火烧，故有人认为是燧人氏发明制陶。其实，钻木取火与烧陶是两码事，尽管制陶离不开火，但是掌握了取火的方法并不意味着掌握了烧陶技术。神农氏（又有人说是炎帝）是传说中农耕技术的创始者。尽管农业生产的创始意味着人们开始了定居生活，定居生活对陶制品的依赖明显地加强，即商代四羊尊制陶业的兴起的确与农耕技术的发展和定居生活有密切的联系，但是并不能在农耕生产、定居生活和制陶术的发明之间画一等号。轩辕氏即黄帝，是传说中4600年前原始社会进入父系氏族社会的一位领袖，他继神农氏之后而治天下。黄帝时在氏族社会中设立陶正这一官职，只能说明制陶业到此已有相当的发展了。只有粗具规模才可能成为氏族社会的一项公益生产部门。有虞氏即三皇（尧、舜、禹）之中的虞舜。《世本》称舜始陶，显然与考古所发掘的资料不符。至于昆吾作陶，只能理解为昆吾是当时一支善于制陶的部落。总之，对上述文献所表达的观点认真分析，就可以发现，传说与事实有很大的差距。欲科学地考察陶器的发明，大概主要是依靠对考古资料和出土陶器的科学分析。吴王夫差青铜矛战国带盖金盒
中国最早的陶器
由于生活、生产对陶器的需求，制陶术发明后便得到较快的发展，陶器遂成为新石器时代一种广泛应用的器皿，被后人视为新石器时代一个突出的特征。据目前掌握的考古资料，可以断定中国陶器的制作至少已有12000年以上的历史。
1977年在河南新郑发掘的裴李岗文化是前仰韶文化的一个代表，是中国黄河流域新石器时代早期文化的一个典型。从已发现的近百处遗址来看，它东达河北南部，西到渭水流域，南到陕南汉水一带，北与华北平原相接。前仰韶文化诸部落均以发达的采集、狩猎经济为主，并从事原始的农业，过着相对稳定的聚居生活。从遗存来看，陶器的数量不少，但品类少，形制简单，陶壁厚薄不匀，质地松脆，火候不匀。以泥质红陶为主，夹砂红陶次之。制坯方法是手制兼用模制。进一步观察可以推断，当时制陶坯时外部可能有陶模，制作中先在外模内铺以绳网，然后在模内敷泥做成陶坯，由于绳网起隔离作用，陶坯干后就易从模中脱出，工艺较原始。器物主要有饮食器、水器、炊器及储藏器，普遍用三足或圆足。从质地来看，细泥红陶的断面相当细致，不像普通砖瓦那样含是在黏土中有意搀入了细砂，表明当要具有较好的耐热急变性能。陶器大多是采用覆烧技术，因此火候掌握不匀，色杂而有斑点，只有少数可能是在陶窑中烧成，因为在发掘中曾发现一座横穴窑，烧成温度为800～900℃。1976年在河北武安发掘的磁山文化是前仰韶文化的又一典型遗存，从中已发掘出复原磁山新石器时期遗址出土的陶器的陶器477件，大部分是夹砂红褐陶，也有泥制红陶。陶坯都是手制，不是手捏就是泥条裴李岗新石器时期遗址出土的陶器盘筑，陶器多为素面。器皿有盂、盘、三足钵、双耳小罐、直口深腹罐、杯、豆等。制作工艺和烧成方法与裴李岗的相差不远。令人注目的是在遗址中曾发现了个别彩陶，表明它是仰韶彩陶的先驱。
在江西万年仙人洞、广西桂林甑皮岩等华南地区新石器时代较早遗存中，出土的陶器全部为粗陶，完整的陶器较少，即使拼凑起来，也都是一些器形简单的圆形罐类。质地粗松，内含不少石英颗粒，且都是手制，胎壁厚薄不匀，胎色以红褐色为主。往往在一块陶片上出现红、灰、黑多种颜色，这可能是在烧成中温度不匀所致。据推测，烧成温度约为680℃。
经1973年和1978年两次发掘的浙江余姚河姆渡文化遗址，是长江下游地区新石器时代的期文化。出土的陶器以夹炭黑陶为主，夹砂黑陶次之，器具有釜、盘、罐、钵、盒、豆等早，基本上是手制，既有手捏的，也有泥条盘筑的，有些器物外有拍印的绳纹，胎内也有绳纹，这表明当时为了加固器物而采取的方法。据研究，夹炭黑陶是在黏土中有意识地搀和了炭化的稻壳和植物茎叶而制成。为什么要加这些炭化后的植物？最大的可能是为了减少黏土的黏性和因干燥收缩和烧成收缩而导致的开裂。这是河姆渡出土的早期陶器的一个特征。
上述出土的陶器是目前为止的考古发掘所陈列的，代表广大中原地区的新石器时代早期陶器的典型。深信经过考古工作者的努力，还会发现更丰富的资料以补充或更正上述看法。据℃测定，裴李岗文化、磁山文化的陶器，其年代分别为距今7500～6900年和7405～7285年；江西万年仙人洞的出土陶器为公元前6870±240年；浙江余姚河姆渡文化出土的陶器在公元前4970～公元前4740发掘整理河姆渡遗址出土的陶器年。
新石器时代陶器的演进
由于生产力发展的不平衡，以及各地区自然环境的差异，不同地区生产陶器的历史进度以及器形、质地及烧制方法等诸方面都会有差异，从而各具特色。但是随着原始社会由母系氏族社会过渡到父系氏族社会，到“三皇五帝”，直到夏商，各地区的制陶业都在发展，技术也在进步。就以黄河流域为例，裴李岗、磁山等前仰韶文化最初生产的主要是细泥红陶、夹砂红陶，到了仰韶文化又增添了灰陶、彩陶，发展到龙山文化时期，黑陶、白陶又成为别具特色的新品种。品种的增加、器形的变化、工艺的提高，在不同地区，其发展的模式也不尽相同。尽管存在差异，但还是可以从中概括出一个大致的面貌。在新石器时代，中国大地上常见的陶器是红陶、灰陶及黑陶，它们又分别包括泥制和夹砂两类。
考古资料表明，黄河流域新石器时代分属各种地域文化的陶器情况如下：裴李岗文化以红陶为主，有泥质和夹砂两类；磁山文化以夹砂的红褐陶为主，其次是泥质红陶。继承它们的是仰韶文化时期（前4500～前2500）的陶器。这时的制陶业已相当发达，窑址大都集中分布在村落附近，表明制陶业仍属氏族集体所杭州葛岭葛洪炼丹井有。生产泥质、夹砂两种红陶为主，灰陶还是比较少，黑陶更是罕见。白陶则只是在仰韶文化晚期的个别遗址中发现过。仰韶文化之后发展起来的是中原地区的龙山文化（约前2500～前1800），制陶业以灰陶为主，红陶占据一定比例，黑陶在数量上有明显增加。这一变化与陶窑结构的改进和烧窑技术的提高有关。
分布在黄河上游的马家窑文化（约前3200～前1700）的陶器以泥质红陶为主，彩陶较为发达。继马家窑文化之后的齐家文化（约前1900～前1600），陶器似乎是泥质红陶和夹砂红陶并举。分布在黄河下游的山东、江苏北部一带的大汶口文化（约前4000～前2200）早期以红陶为主，晚期时，灰陶、黑陶比例显炼灵砂著上升，并出现了白陶。大汶口文化的彩陶虽然不多，但颇有特色。这特色就是许多陶器都挂着一层陶衣。有了陶衣，陶色就更加丰富了。例如，许多黑陶的胎色显红或灰，它们实际上是黑皮陶。继大汶口文化之后发展起来的是山东龙山文化（约前2000～前1500），它的最大特点是以黑陶为主，其他灰陶、红陶都不多，而且黑陶又分细泥、泥质、夹砂三类，以细泥薄壁黑陶的制作水平最高。
大溪文化（约前3800～前2400）和屈家岭文化（约前2600～前2200）是长江中游地区新石器时代的代表。前者以红陶为主，有一定数量的灰陶、黑陶，甚至还发现有白陶。后者的早期陶器中，黑陶占有较大的比例，晚期则以灰陶为主，最引人注目的是薄胎彩陶。
在长江下游地区承接河姆渡文化的是马家滨文化（约前3700～前2700）和良渚文化（约前2800～前1900）。马家滨文化以夹砂红陶为主，这时黏土中的羼和料主要是砂粒，后来又多用草屑、谷壳等。良渚文化则以泥质黑陶为其主流，敲开这些泥质黑陶就可以发现它们大多是灰胎黑衣陶。
东南沿南地区新石器时代遗址也很多，虽然它们在文化特色上不像黄河、长江流域那样清晰，但是还是能看到它们所反映的不同时代或不同类型的文化。在早期，它们大多以粗红陶为主；到了晚期，质地和品类明显增多，除了粗红陶、粗灰陶之外，还有泥质红陶、灰陶和黑陶，烧成温度也有明显提高，一般可达900℃以上，并开始出现几何印纹陶。升轻粉炼丹术中的丹阳银
云贵川所处的西南地区也广泛地分布着新石器时代的文化遗址，出土的陶器，早期大多是夹砂粗陶，多为灰褐色，红色次之。晚期增加了泥质红陶和灰陶，黑陶少见。
东北及内蒙古、宁夏、甘肃等北方草原地带，广泛地分布着以细石器为代表的新石器文化遗存。出土的陶器由于时间和地域的不同而有一定差异。在那些以农业经济为主的部落，陶器较丰富，而那些以游牧渔猎经济为主炼丹术中的白锡银的部落，陶器稀少，质地也较粗糙。
纵观上述各地新石器时代遗址所出土的陶器，不难看到，在广阔的中华大地上，不同地域的陶器质地和种类及其发展进程都是不同的，并且是千差万别。这恰恰说明各地域的部落都是根据自己的经济生活形态、当地的资源条件，因地制宜地发展制陶业，制陶工艺的掌握和提高也主要是凭借自己的实践经验。
尽管各地域的制陶原料和工艺经验有所差别，但是制陶都是遵循同一科学原理和技术路线进行的。
新石器时代的制陶术及其技艺成就
对于我国新石器时代各文化遗址出土的陶器，考古工作者和古陶瓷专家曾做过大量的分析研究。早期的研究主要侧重在器具的造型、纹饰等方面，随着实验技术的提高和研究的深入，人们日益注重从陶瓷化学的角度展开剖析。首先是对陶器的化学组成进行测定，通过这一测试才能科学地认识制陶原料的选择和加工。根据大量的分析数据，可以初步判定，当时的制陶原料是经过选择的。尽管各地资源状况不一样，先民还是根据自己在制陶实践中逐步摸索出的经验，通常是选择那些含杂质少、黏性大的易熔黏土为原料。
就以黄河流域新石器时代的陶器为例，制陶的原料是选择那些具有相当可塑性和凝胶性的黏土。所谓可塑性是指在外力作用下可发生显著形变而不断裂的性质；所谓凝胶性即在外力作用下或在干燥过程中，坯体不易开裂的性质。对黏土的这两点性质的认识是选择原料的基本标准。根炼丹术中的输石金据现代的科学知识可知，可塑性、凝胶性皆取决于黏土中铝酸盐和硅酸盐的胶体物质及铁、钙、镁、钠、钾等氧化物所生成的电解质盐类间的合理配比，即与黏土的化学组成和化学结构有关。另外可塑性还与黏土的颗粒粗细有关。一般来说，粉砂质黏土由于含有较多的粗颗粒，可塑性较差，坯体在成型过程中易开裂，为此人们采用反复拍打或滚压的方法来消除裂纹。
黄河流域的普通黄土，由于其含杂质多，砂粒多，氧化钙含量高，所以可塑性差，不仅难成型，而且烧成后的质量也差，故不是所有的黏土都能用来制陶。先民们往往选用沉积土、红土、黑土或其他颗粒较细的黏土来制唐代的炼丹用具和药料陶，道理也在这里。这些黏土氧化铝含量较高，可塑性较好，在焙烧电，烧结程度就好。根据对实物的考察和模拟实验，可以推测，新石器时代的制陶工匠们往往首先选择那些河边的冲积黄土，因为这些黏土经过天然的淘洗一般较细，砂粒杂质少。有人曾直接采用黄河边上的冲积土制陶，烧成的红陶与仰韶文化的泥质红陶毫无差别。
实际的生活聚居点并不都是在黄河边，制陶只能是就地取材，所取的黏土就不一定像黄河边那样具有较好的质量。人们在实践中发展了对制陶黏土的淘洗工序，通过水的淘洗可以除去黏土中的粗大砂粒。例如在裴李岗文化的遗址中，就曾发现过制陶的淘洗池。人们还发现，在淘洗过程中，部分粗大的颗粒由于水的浸润作用而会碎裂，若淘洗后再在水中陈放一些时间，这种润碎过程会进行得很彻底，从而使黏土的可塑性有很大提高。由这一经验人们开始体会到黏土的可塑性与水分有关，与其湿润程度有关。具有适宜的含水量是制陶泥料体现可塑性的必要条件。先民掌握含水量的方法主要凭经验，用手捏泥，既不粘手，又不开裂，并感到有一定的韧性，即合适了。从现代陶瓷工艺学的知识来看，可塑性只发生在某一最适宜的含水量范围。陈化过程的实质是黏土中一些固态成分在水的作用下，变成饱含结晶水的凝胶体，凝胶体的存在是可塑性的化学物质基础。
总之，识别并选择黏土，再用淘洗、陈化的方法来提高黏土的可塑性是新石器时代先民在制陶技术中取得的一项重要科学成果。
有些易熔黏土在干燥和烧成中常常发生开裂现象，怎样解决这一问题呢？先民起初运用在黏土中搀入植物的叶茎和稻壳的办法，不久人们就发现，在高温的烧烤中，这些植物的叶茎、稻壳会燃烧而炭化，最后又形成了陶胎结构中的空洞，这就势必影响陶器的使用质量。所以人们在烧制用做炊具的陶器时，往往在黏土中搀入少许细砂，加多加少根据黏土的性质和所要烧制的陶器的品种而定。据分析，新石器时期的许多夹砂陶器，大都搀入一定量的砂粒于黏土中，从而提高了陶器的耐热急变性能。羼和料的运用也可以算作新石器时代制陶术的又一项科技成果。
选择好制陶原料，并将黏土、羼和料混合加工成待用泥料，下一步制陶工序即是体现手巧和智慧的成型过程。小型的器具可以靠手捏成型。欲做较大的器具时，靠手捏不仅很难，要求十分规整就更难。模制法虽然适合制造某些特殊器形，但也只适于小件器具，所以先民们发明了泥条圈筑法。泥条圈筑法是将坯泥制成泥条，然后圈起来，把泥圈一层层叠上去，黏合后再将里外抹平成型。另外还有泥条盘筑法，即采用一根长泥条连续盘旋向上筑造，然后里外抹平成型。这两种方法实质上没有什么差异，它们沿用了很长时间，即使今天的手工制陶还常用这些方法。
在古代，制坯最初可能是放在木板、竹席或编织筐上，便于移动和操作。后来发现只要下面的垫板可以转动，操作起来就更方便了，于是发明了慢轮。慢轮是一种用脚或其他动力转动的圆盘，泥料在转动的圆盘上用泥条盘筑法制成陶坯，稍干后再在慢泥条盘筑法制陶轮上整形、拍打。有了慢轮，不仅陶坯的形状可以圆正规矩得多，而且制作的速度也大大加快了。通过对出土的仰韶文化时期的陶器仔细观察，可以看到它们大多是圆正规矩，壁厚均匀，并在口沿和器壁上留下明显的轮纹。这说明，最迟在仰韶文化的中期，先民们已掌握了慢轮修整的技巧。慢轮的使用是陶瓷工艺史上一项具有深远意义的成就，它是后世陶瓷生产中辘轳车的鼻祖。
为了增加陶瓷的美观，陶坯在烧成之前，人们常用鹅卵石或骨器之类对陶坯表面进行碾压摩擦，使它显得光滑。这样做与拍打效果一样，会促使陶质更加致密，减少开裂。这种表面研光的陶器，最早见于裴李岗文化和磁山文化，仰韶文化和龙山文化时，这种技术已很流行。
在釉陶出现以前，众多陶器的表面都有纹饰，施加纹饰既美观，又加固了陶坯。不同的纹饰往往体现了不同文化的特征，也就是说纹饰不仅是艺术美的展现，也是人们信仰和精神的表露。考古工作者十分重视出土陶器的纹饰，常用它作为不同文化背景的标志。
表面修饰的另一种方法是在陶器的内外表挂上一层陶衣。其方法是用颗粒较细的黏土制成泥浆，再将它施于半干的陶器表面，例如上述的黑皮陶。实际上，施加陶衣的方法在仰韶文化时开始流行，采用不同质地的泥浆可以获得红色、棕色、黑色甚至白色的陶衣。陶衣不仅使陶器显得光洁美观，同时也便于施彩，大多数的彩陶都是表面有陶衣。也正是这种陶衣装饰方法后来导致了釉的发明。
成型和晾干的陶坯必须在一定温度下烧烤后才能成为陶器。烧陶技术和火候的掌握是陶器生产的又一重要环节，制陶过程中的化学变化就是在这一阶段完成的。
根据考古学和人类学的有关资料，最原始的烧陶方法还不是利用陶窑。1977年中国硅酸盐学会曾组织一些专家赴今云南省西双版纳州一些少数民族居住地，对那里的制陶工艺进行考察，发现当地烧陶的方式有三种：平地露天堆烧、一次性泥质薄壳封烧、竖穴窑或横穴窑烧陶。
平地露天堆烧，是先将陶坯置于铺在地上的木柴之上，点火烧干，趁坯体还热，再在陶坯周围架起木柴垒成堆状，继续烧烤。这个过程约需2个小时，最高温度可达900℃。烧完后，即将陶器挑出，趁热用虫胶涂抹口沿。若做酒坛则通体内外都涂抹，以减少容器的渗漏。若用稻草或碎木片为燃料，则在烧烤过程中随时添加稻草，以免陶坯外露。这种方法升温快，烧成时间短，但是保温不好，温度不均衡，热效率也较低，坯体难免时有生烧现象。
一次性泥质薄壳封烧，是先在地面上铺上一层木柴作窑床，把预先烘干的陶坯放置其上，四周和顶部围堆上柴草，外面再用稠泥浆抹上一层，使柴草外面裹上一层约1厘米厚的泥皮，形成“泥质薄壳窑”。点火后，用棍子在窑顶戳几个洞，以便出烟之需。这种烧陶方法相对于平地堆烧，显然保温较好，可以通过调整窑顶的出烟孔，甚至可以将贴近地面的窑皮掀起，以调节窑内温度，烧成温度为800～900℃，消耗燃料明显减少。
竖穴窑或横穴窑烧陶大多是选择一坡地挖成简单的窑，窑室在上，火膛在下，中间通过火道和火眼将它们相连，陶坯放在用泥柱撑起的窑箅上。火膛点火燃烧所产生的火焰，通过火道、火眼进入窑室，烧烤陶坯。
由上述资料可以清楚地看到在远古时代，烧陶技术从无窑烧陶到有窑烧陶的演进历程。根据迄今为止已发现的新石器时代200多处窑址的研究，可以证明竖穴窑、横穴窑是新石器时代最常见的烧陶方法，它们大多显得仍不规范。就拿仰韶文化为例，半坡仰韶文化陶窑复原图似乎早、中期以横穴窑为多，后期竖穴窑增多。裴李岗文化的横穴窑，火膛、窑室几乎在同一水平上；西安半坡的横穴窑，火膛位于窑室的前方，是一个略呈穹形的筒形状。半坡遗址的竖穴窑，火道几乎取垂直的形式。稍后的竖穴窑，窑室不再直接位于火膛之下，而是火焰通过倾斜的火道进入窑室。这种火膛、窑室相对位置的变化及火道、火眼的增加和均匀分布都表明烧陶的陶窑在改进，这一发展使陶器在陶窑中的烧成温度提高到900～1050℃。可以推测，当时烧陶中可能用植物的茎秆和泥封顶，这样既可保持窑温，又利于空气的流动和控制。
红陶、彩陶、灰陶、黑陶及白陶
各地区烧制的陶器在器型品种上千变万化，但它们有一共同点，即它们所采用的原料大多是含钙量较低的铁质易熔黏土。在这类黏土中铁的氧化物是主要的呈色成分。在无窑烧陶的技术中，由于在烧烤过程中，氧气能充分供给，故烧成气氛呈氧化态，陶坯中的铁元素呈高价状态（即FeO），故烧成的陶器主要呈黄红色，产品即为红陶23或褐陶。
在早期竖穴窑或横穴窑的烧陶中，由于这些窑中火膛所产生的火焰经火道、火眼进入窑室，然后从窑顶排出，根据火焰自下而上的流向特点，当今人们称之为升焰窑。在这种升焰窑中，进入窑室的空气不加控制，所以火焰中含有大量剩余的氧气，陶器仍在氧化气氛中烧成，陶胎中铁元素以FeO形态存在，故陶器依然呈红黄色。后来随23着陶窑的发展，人们在窑顶可以用多种方法封闭。若在烧成后期封闭了窑顶出气孔，再往窑内喷水，初时的目的可能是为了迅速降低窑温，以尽快取出。产品。这样做的结果则是造成烧成后期的窑室，由于氧气的减少而呈还原气氛，陶胎中的铁元素以黑色的FeO的形态展现，从而使烧成的陶器呈灰色，这就是灰陶。若在上述烧陶的后期中，让火膛中的柴草过量，同时封闭窑顶，火焰中大量产生的游离的烟（炭黑）就会均匀地向陶胎中渗透，烧出的陶器不仅呈灰色，甚至呈黑色，一般的黑陶大概是这样烧成的。事实上，在早期，由于烧成中诸多技术问题特别是气氛的控制不好，烧出来的陶器呈现出来的大多是杂色，器表上红灰、灰黑颜色并存，也有的是内红外灰、内红外黑、内灰外黑。
由此可见，烧制红陶、黑陶、灰陶尽管与制陶的原料有关，更多的是倚重于烧陶技术的掌握。各地陶器种类的演变主要在于制陶技术的差异特别是烧陶技术的掌握，当然还与各地区先民对陶色的爱好兴趣有关。有了这种认识，人们就能明白，陶器品种的增加，实际上是制陶技术发展的自然结果，其中包含了许多化学变化的因素，这点，古人是无法知道的。
仰韶文化的制陶业已相当发达，这时期生产的细泥彩陶则是仰韶文化的佼佼者，它代表了当时制陶工艺的最高水平，因此考古学上也常将仰韶文化称为彩陶文化。仰韶文化的彩陶实际上也经历了很长时间的发展。早在前仰韶文化的白家文化和北首岭早期文化（距今7800～7100年）已发现最早的彩陶。当时的彩陶制造还较原始粗糙，只是在碗或钵的口沿内外涂上一条红色的条纹或波纹。仅仅是这一条红彩，就体现了先人的智慧和审美观。所用的红彩据分析认定是红色的赭石（主要成分是FeO）。红色在古人的意识中，是一种神23秘的色彩，天然赭石除了被用来绘图记事外，还用来涂身，以示一种特殊的含义，在原始宗教中常见。当陶器出现后，人们用它来装饰器表也是很自然的。
仰韶文化时的彩陶除了有独特的造型外，彩绘亦相当精彩。仰韶文化时期的彩陶
通过对出土的彩陶的分析和模拟实验，可以了解到彩陶制作的大概过程：首先选择可塑性较好的黏土，剔除杂质后，加水搅和，再经陈化。将加工后得到的较细较纯的泥料，采取慢轮拉坯修整的技术得到外形规整的陶坯，在陶坯半干时再浸入极细的泥浆中，挂上一层陶衣，再烘干后，用天然颜料进行彩绘。最后在陶窑中经过950℃左右高温烧烤后即成彩陶。这种彩绘不易脱落，彩绘以黑色为主，兼用红色，有时也用白色。据分析，当时黑色的颜料是含铁锰较高的铁锰矿粉，红色颜料主要是赭石粉，白色颜料可能是渗入方解石的白色瓷土。
充分展现龙山文化制陶工艺水平的典型产品是薄壳黑陶。它的胎壁很薄，仅0.5～1.0毫米。它通体乌黑，表面光滑如釉。据分析，它的化学成分与一般黑陶并无显著差别，关键是它有着高超的成型技术和特殊的烧成工艺。薄壳黑陶能有如此薄的壁，并且对称性极好，无疑它的成型加工是在陶轮上进行的。它的烧成则是吸收了黑陶烧成的精湛技术。据调研，山东日照市附近的萝花村有长期烧制薄壳黑陶的传统技艺。他们的生产方法是：选择细腻的黏土为原料，在陶轮上加工成型。在坯体还处于半干时，用鹅卵石对器壁进行研磨，使其产生光泽，用泥封闭窑顶和窑门，并在窑顶上徐徐喷水，使之渗入窑中，导致窑内浓烟弥镘，从而把陶器熏黑。这种黑陶由于研磨的作用，其中云母等片状矿物则平行于坯体表面而排列，故增加了光线的平行反射而出现了光泽。又由于渗碳的结果，坯体的孔隙度比红陶、灰陶显著下降。加上表面黑漆如釉，显得格外朴实典雅。自古以来，薄壳黑陶一直作为珍贵的艺术品被人们所收藏。龙山文化时期的薄壳黑陶在长江中游地区的屈家岭文化也曾生产过一种薄壳彩陶。它的成型工艺与薄壳黑陶相同，只是在后期加工上它是彩绘而不是烟熏。白陶是指表里和胎质通体都呈白色的一种陶器。迄今为止的考古资料表明，在黄河、长江流域的新石器时代中期，都已出现白陶。因为它在原料上与早期的红陶、灰陶等有很大的不同，有人曾认为它是由瓷土烧制，故是瓷器发山东日照市出土的新石器时代晚期的白陶明的先声。事实并不是这样。
浙江桐乡的罗家角文化遗址（年代与河姆渡文化相近）、四川巫山的大溪文化遗址（年代与中原仰韶文化相近）、仰韶文化晚期的遗址中都曾出土过白陶，到了大汶口文化和龙山文化时，白陶已比较流行。据对白陶的化学组成分析可知，白陶的共同特点是FeO含量比23一般陶土低得多，而A1O的含量明显增高，因而烧成后呈白色。进23一步分析还认识到，当时的白陶分两类，一类如罗家角、大溪文化出土的白陶，是以镁质易熔黏土为原料。这种黏土是由辉石、角闪石、绿泥石或滑石的风化产物构成，MgO的含量高达15%～24%，FeO23含量较低，为1.6%～3.8%，因此烧成后呈白色，但烧融温度也较低，当加热到1100℃时，会产生大量玻璃相，它会造成制品变形，甚至软塌。由此可见这类黏土不能直接用做制瓷，故它与瓷器的发明无关。
大汶口文化、龙山文化和部分大溪文化的白陶，则是以高铝质黏土或高岭土为原料烧制。高铝质黏土和高岭土都是制瓷的重要原料，但是必须配用其他物料才能烧出瓷器。只有部分大溪文化的白陶是采用与瓷石成分相近的黏土（人们习惯称其为瓷土）烧制成，这种瓷土单独使用就能烧出瓷器。以上白陶的分析表明中国是最早使用瓷土和高岭土的国家。瓷土的使用为瓷器的发明准备了物质和技术上的条件。
印纹硬陶和原始瓷器
由于原料中所含A1O较高，所以白陶在1100℃高温下烧成后，23质地坚硬、细腻，显得素雅美观，成为权贵们享用的工艺品。殷商时期曾是白陶高度发展的时期。到了西周，由于印纹硬陶和原始瓷器的生产和使用，白陶逐渐少见了。
印纹硬陶是新石器晚期出现在东南沿海地区的一种以几何印纹装饰为特征的一类陶器。它胎体呈灰色，烧成火候较高。据分析，印纹硬陶在化学组成上不同于一般灰陶，其所含的酸性氧化物如SiO、2A1O相对增加了，碱性氧化物如CaO、MgO、KO等相对减少了，2322这一组成配比的变化就导致烧成温度的提高，高达1100℃以上。烧成后的硬陶，质地坚实，击之能发出较清脆的金石声，吸水率也显著下降，一般不到1%（灰陶的吸水率平均在15%左右）。大约在商代印纹硬陶开始大量生产，并流传到中原广大地区，深受欢迎。烧造的地区也推广到长江中下游地区。西周则是印纹硬陶发展的兴盛时期。在商代中期的遗址和墓葬中，出现了一种外敷青灰色或青绿色或青黄色釉的器皿，周代的遗址中有更多的发现。起初考古工作者把它们叫做青釉器，后来经过认真的分析和讨论，人们逐渐认识到这类器皿在胎的组成上与陶器有本质差异（其原料接近于瓷土），而且表面福建黄土仓出土的商代印纹硬陶又有以CaO为助熔剂的、釉层。烧成温豆度大约高达1200℃的青釉器，无论从内在因素，还是从外部条件来考察，它都较接近瓷器的范畴，而不是陶器。于是命名它为原始青瓷，表明它是陶器向瓷器发展的过渡产品。
通过对大量出土的原始青瓷的进一步科学研究可看到，在原始青瓷的胎体中，SiO的含量在75%左右，A1O的含量在15%左右，两223者加起来在90%左右。由于瓷土或高岭土的主要成分是硅酸铝，所以酸性氧化物含量较高。对比之下，一般陶器的化学组成中，SiO含量2在70%以下，加上A1O的含量，两者之和也仅在80%左右。这一数23据表明，原始青瓷所用的制胎原料不是一般的易熔黏土，而是瓷土和高岭土。原始瓷器的胎体中，CaO、MgO等碱性氧化物含量明显下降，大都在1%以下，而一般陶器中，大都在3%以上。原始青瓷的胎中FeO的含量一般小于3%，而一般陶器中，约为6%，所以原始青瓷23的胎体较白。这种酸性氧化物和碱性氧化物的一增一减，致使胎体烧结的温度达到了1200℃左右。高温下烧结的胎体坚硬致密，开口气孔大为减少，所以吸水率明显降低。
据测定，原始青瓷器表面的玻璃釉为石灰釉。石灰釉的熔点在800℃左右，它以CaO为助熔剂，FeO为呈色成分，故通常为淡青或青黄色。石灰釉的发明很可能是在有意识地配制白色陶衣泥浆的实践中，偶尔发现并逐渐认识到方解石粉或石灰具有成釉（即产生玻璃层）的作用，而且由于那些黏土中含有一定量河南洛阳出土的西周时期的原始的氧化铁，故在还原气氛中烧成后呈青瓷豆色。这一经验的取得导致了石灰釉的发明。
原始青瓷出现的最后一个条件是当时陶窑的进步，它确保陶窑的窑温能达1200℃右，并能较好控制窑室的气氛。据考察，商周时的陶窑大多是有烟囱的，烧成温度达到1200℃是不成问题的，同时这些陶窑也十分便于气氛的控制。
考古资料还揭示，商周时期的原始青瓷往往和印纹硬陶同时出土，其两者器表的纹饰几乎雷同。更有甚者，在浙江绍兴、萧山一带春秋战国时古窑址中，发现原始青瓷和印纹硬陶是在同一窑中烧成，这表明原始青瓷与印纹硬陶之间有着密切的联系。古陶瓷专家、中国科学院上海硅酸盐研究所的李家治对它们的关系进行了深入的科学研究，发现印纹硬陶中SiO含量较一般陶器高，个别的达到了72%，但2多数低于70%，而不像原始青瓷那样普遍高达75%；印纹硬陶中碱性氧化物含量，特别是CaO和MgO的含量较一般陶器有所降低，和原始青瓷相差不多，但是FeO的含量明显高于原始青瓷，所以胎色为棕23褐色；印纹硬陶的烧成温度接近1200℃，与原始青瓷持平，显然比一般陶器高得多；再从显微结构来看，印纹硬陶既不同于一般陶器，也不同于原始青瓷，而是介于两者之间。综合以上研究结果，可以认为印纹硬陶是介于陶器与原始青瓷之间的产品，原始青瓷是从印纹硬陶工艺中孕育发展出来的见解较令人信服。
冶金技术的源起
烧陶所发展起来的高温技术为金属的冶炼、熔铸创造了条件。当人们发现那些颜色醒目的“岩石”（天然金属及其矿石）可以烧熔改铸后，冶金技术的发明便是很自然的了。冶金技术的出现是人类继烧陶之后运用化学手段来改造自然、创造财富的又一辉煌成就。冶金技术的推广和发展直接导致了工具的变革，无疑这将对生产力的发展、社会生活面貌的改变产生革命性的作用，可以说，冶金技术的发明把人类生活从野蛮时代推向了文明的殿堂。同时，人们对金属有所认识也是从这里开始，在选矿和冶炼金属的实践中，有关金属的知识逐渐积累起来了。
红铜的利用和冶金技术的发明
在金属中，首先被加工利用和冶炼的是铜和铜合金。自然界中存在着天然红铜，它具有美丽的金属光泽且混杂在铜矿石之中。在新石器时代早期，人们在采集石料中，偶尔发现了与一般岩石不同的天然红铜，它质地柔软，可以锤打成一定形状的小器物。这可能是利用金属的开始。当时对天然红铜的加工，其方法是用质地坚硬的岩石对其进行锤打。这种方式与其他天然材料的加工没有本质的差异，都属于物理性质的加工。在原始人的眼里，天然红铜也仅是一种性质奇特、不易碎裂的、有一定延展性便于锤打改形的、闪烁着光泽的“石头”。由于天然红铜的数量有限，采集到的红铜也不会很多，人们只能将它加工成简单的装饰品等小器物。红铜不能做工具，对生产的发展及生活的改善起不到什么促进作用。但是它毕竟是人们加工的第一种金属，
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