作者：李慕南
出版社：河南大学出版社
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古代化学试读：
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，对人们认识有关金属物质是一个飞跃，有着深远的意义。
也可能是将红铜器物置于火上烘烤，也可能是无意之中红铜器落入火炭之中，人们发现在加热中，红铜变软，甚至熔化改形。从这一发现出发，人们逐渐掌握了在陶质器皿中将红铜加热熔化，并用陶范或石范使熔化的红铜铸模成型。热铸比冷锤赋型更为方便，较少受到原料的多寡、形状的限制，所以得到了推广和发展。
1957～1958年，在甘肃武威皇娘娘台的齐家文化遗址中曾出土了一批铜器，近30件，包括刀、锥、凿、环等，经分析其含铜量达99%以上，其中不含炼渣等杂物，多数是锻打成型，个别的是熔铸的。学者一致认为它们是天然红铜的制品。现在完全可以应用化学分析和金相分析的方法来区别天然红铜与原始冶金所得的纯铜。
一般来说，天然红铜的纯度是相当高的，大多只含微量的锡、铅、锑、镍等金属杂质，其总量少于0.5%；而用原始技术所冶炼出的纯铜，往往不仅含有较多的与铜矿石〔当时主要是孔雀石，其主要成分为CuCO·Cu（OH）〕共生的金属元素，如铅、锡、锌、铁等，而32且由于冶炼温度不够高，铜与炼渣未能很好地分离，以至于又会夹杂有硅、钙、镁、铝等氧化物。据此我们对远古时期遗存中出土的纯铜器物的判断就有了一个科学的依据。通过对甘肃广河、永靖、玉门的齐家文化遗址、火烧沟文化遗址和山西夏县东下冯文化遗址、河北唐山夏家店文化遗址等新石器时期文化遗址出土的铜器的分析，发现了一些天然红铜的制品，这些资料表明在新石器时代早、中期，我国的部分地区的确存在一个铜石并用的时代。随着制陶技术与高温技术的发展，热铸红铜的推广导致冶金技术的发明。从锻打金属发展到熔铸金属，再发展到开采矿石、冶炼金属，其间必定经历了漫长的岁月。即使在发明了金属的冶炼之后，发展到金属材料在社会生活中发挥重要作用并在生产工具中占主导地位，即进入青铜时代，这里也需要一个很长的时期。由此可见，铜石并用时期并不是一个很短的过程。
自然铜往往是夹杂在铜矿石之中，在选拣自然铜中必定会连带那些含铜量较高的铜矿石一起采得，再者自然铜生锈变绿，与自然界某些矿石如孔雀石、蓝铜矿等很相似。这些相似或相近的矿石很可能被同时放入陶制器皿中被熔铸。铜的熔点约为1083℃，而孔雀石等氧化铜一类矿石只要在800℃左右即可被炭火还原，这就是说铜矿石比自然铜的熔炼更容易。所以在熔铸自然红铜的过程中，人们进而掌握了铜矿石的选择和冶炼。
由于金属矿的共生，人们采用铜矿石冶炼出来的铜相当部分不是很纯的红铜，而是铜合金。而当时的人们不可能区分单一矿和共生矿，也没有合金的知识，只能注意到用不同的孔雀石炼出的铜在颜色上有些差异，所以人们在冶铜之初，就不自觉地冶炼出铜合金。再者，铜矿石中正是由于含有与铜共生的铅、锡、锌、铁等成分，从而降低了冶炼的熔点，冶炼出来的铜合金则比红铜硬多了，较适合制作成某些工具。就这样伴随着冶铜技术的发展，铜合金逐渐被人们认识了。从迄今为止的出土文物来看，我国最早一批原始冶炼的铜制品是属于新石器时期中期的制品。例如，1973年在陕西临潼姜寨仰韶文化遗址中出土的一些铜片，据分析它是含少量铅锡的铜锌合金，含锌为20%～26%。它被压在仰韶文化层之下，最迟也应是仰韶文化晚期的制品，距今当有6000年之久。1975年在甘肃东乡林家马家窑文化遗址出土了用单范铸成的铜片，同年在甘肃永登连城蒋家坪马厂文化遗址出土了残铜刀。前者距今约5000年，后者距今也至少有4000年，它们都是青铜制品。此外，在甘肃齐家文化及火烧沟文化遗址、山东龙山文化遗址、山西东下冯文化遗址、河南偃师二里头文化遗址、内蒙古夏家店下层文化遗址都发现了属于冶炼而成的铜器物，除少数为红铜外，大部分是青铜。特别是1958年在甘肃永靖县张家嘴辛店文化遗址和山东诸城龙山文化遗址中，不仅出土了一些红铜碎片，同时还发现有铜炼渣和孔雀石。上述考古资料清楚地说明，在4000年前，中国黄河中下游地区及内蒙古、青海等地区普陕西临潼出土的仰韶文化早期的甘肃永登出土新石器时期的红铜遍出现了冶原始黄铜残片刀铜的活动。当时的炼铜活动大多直接采用以孔雀石为主的单一铜矿石，其中不乏杂有其他共生矿。炼出的铜及其合金在成分上没有一定的规律。
青铜冶炼技术的早期发展
从目前已发现的古代早期冶铜遗址来看，我国在西周以前，孔雀石是主要的冶铜原料，即使到了汉代，绝大多数地区冶铜所采用的原料仍是孔雀石。孔雀石由于具有翠绿色而较易被发现和识别，又由于它被碳还原只需800℃左右，因此借鉴于当时烧陶的高温技术，较易由它冶炼出铜及其合金。
考古工作者在河南临汝县煤山龙山文化（约前2000）曾出土过熔炼铜的泥质炉的炉底和炉壁残块。可以推测当时的冶炼设备可能是一种类似于坩埚的泥质炉。其炉的直径约为5.3厘米，厚2厘米，炉内壁竟附有六层凝结的铜液，每层厚约0.1厘米。另外，在郑州市西郊牛寨村龙山文化遗址中也曾发现过类似的熔炉残片。根据这些残片和设备可以判定当时冶炼矿石的方法和熔铸天然铜相近，采用的是内热法，即将燃料和矿石码放在炉内，直接燃烧加热，利用燃烧中产生的高温和一氧化碳将铜从矿石中还原析出，熔化后沉聚于炉底，既可以将液态的熔铜倒出来模铸，更多的是采取破炉取铜。由于要破炉取铜，因此早期完整的冶铜炉子实难留存，人们看到的只能是炼炉的残片。上述煤山文化出土的炉壁残片曾熔炼过6次，它应该是冶炼技术已有一定进步的时期的炉子。所以，我国发明冶铜技术最迟应当在煤山文化之前。
红铜的质地柔软，不宜制作工具，更不宜制成兵器；青铜则不一样，它是铜与锡或铅的合金，具有一定的硬度和坚韧性，既可做工具，也能做兵器，加上由于冶炼矿石中，锡或铅等成分的存在，降低了铜的熔点，使青铜较红铜具有更好的铸造性能。这种使用价值很自然地引导人们将冶铜工艺向着冶炼青铜的方向发展。在人们对锡石或铅矿石（常用的是方铅矿石）有了初步的识别后，冶炼铜的技术由单纯地冶炼孔雀石逐步向冶炼孔雀石加锡石或方铅矿的方向演进。这个演进的细节，目前尚难说清。但是根据出土的夏代晚期和商代早期的青铜器物之多、分布之广来判断，这种冶炼孔雀石加锡石或方铅矿的阶段应该在商代早期以前就已推广了。
采用单一铜矿石冶炼，由于不知矿石的化学组成，很难预料会得到什么结果，这是冶铜的初始状态。当能采用铜矿石，加配锡石或方铅矿来冶炼，至少说明已认识到这是炼铸青铜的重要途径。但是，由于矿石中各种金属含量未知，也很难预知炼出来的青铜的性能。只有先分别冶炼出红铜和金属锡或铅，然后再按一定比例把它们熔铸成具有特定性能的青铜制品，这才表现出青铜冶炼技术进入高一级的工艺水平。
我国何时进入这一阶段，尚难做出准确的判断。但是我们可以根据已有的考古资料作如下分析。发展到这一工艺水平必须具备两个条件，一是人们已完全掌握了冶锡和冶铅的工艺，并有一定的生产规模。二是对青铜的性能与铜锡或铜铅配比的依赖关系有一定的认识。按常理，在木柴堆上放上锡、铅矿石，点火燃烧，都能将锡或铅烧熔流出来，更何况在当时冶炼孔雀石的炼炉中，冶锡或铅都非难事。然而考古资料表明，出土的属于夏代和商代早期的铅制品是极个别，说明那时的冶铅工艺并不普遍，直到商代后期，在商殷的墓葬中才有较多的铅卤、铅爵、铅觚、铅戈等制品。
金属锡的制品，至今也只在商殷墓葬中出现过。那时的锡制品出土稀少，倒有一个科学的缘故，因为金属锡在13℃以下的气温中会自行相变为灰锡（即成粉末状），所以古代金属锡的器物很难长期留存下来。根据上述情况的分析，我国冶锡、冶铅工艺出现的年代大概是在商代中期，以此类推，将红铜与金属锡或铅合炼青铜的开始年代也应在商代中期。若根据对青铜的性能与铜锡或铜铅配比的依赖关系的认识来判断，由于这一认识过程是个经验逐步积累的过程，就难画一条线了。倒是我国众多学者历年对出土的夏商时期的青铜器的分析数据为这一判断提供了有力的证明。
分析的资料表明，在夏代、商代早期及中期，青铜器的化学组成是杂乱无章的，铅、锡的含量也较低，这表明当时很可能是以红铜或铜矿石（孔雀石）与锡矿砂或方铅矿合炼青铜。出土的商代后期的大部分青铜器，其含锡量控制在12%～19%。例如，1976年在殷墟妇好墓出土的59件青铜礼器和兵器中，有50件的含锡量为12%～19%。这一事实清楚地表明，在商代中后期以后，人们已掌握了用红铜和金属锡或铅来合炼青铜了。
虽然在新石器时代晚期和夏代，黄河流域的许多地区开始推广冶铜工艺，但是那时只能生产锥、环、管、镞等小件铜器，它们显然不能对生产有多大的促进作用。到了商代，青铜冶铸技术有长足的进步，并开始铸造较大型的青铜器件，首先是铸造代表权力象征的礼河南偃师二里头出土的夏代的铜器。爵
1950年在郑州二里岗出土了数量相当可观的青铜器物，它们有礼器、兵器及乐器。1974年在河南偃师二里头文化遗址第三层（属于夏代）出土的铜爵，它们含铜92%、锡7%，系复合范铸造而成。1974年在郑州张寨南街出土了两件大铜鼎，分别重84.25千克、62.25千克。经分析知，它们含铜79%、铅17%、锡3.5%。这两个大方鼎，造型大方，制作精致，花纹朴实，是我国目前发现的商代早期青铜器中的重器，充分显示了当时青铜冶铸工艺开始步入成熟阶段。1976年河南安阳殷墟妇好墓中出土的青铜器中，有两个大方鼎分别重达128千克和117.5千克，它们形状规整，纹饰精美，十分壮观。1939年在殷墟出土的司母戊鼎是晚商的器物，经分析表明它含铜84.77%、锡11.64%、铅2.79%，重达875千克，是目前所知中国上古时期最重的青铜器，也是世界上迄今出土的最重的古青铜器。这时期的出土青铜器还有很多，它们和以上几件大鼎都表明，在商代中、后期及西周前、中期，我国青铜冶铸业进入一个鼎盛时期。
这种鼎盛状况不仅表现在数量多、产品大而精、分布地域广，还表现在青铜器物中不仅有礼器、明器及生活用具，而且兵器、农具及工具的数量也很多。青铜兵器实际上在商代青铜器中占有重要的地位。在品种上有戈、矛、斧、钺、剑、戟及镞，可以说商周时期军队的主要兵器大都是由青铜制的。这些兵器的制作相当精良，例如越王、吴王的青铜剑，在地下埋藏了2000多年，出土时仍是光亮闪闪，花纹清晰，刃口锋利。青铜的农具和工具虽然不很精致，但是它们的需求量大。如河南偃师二里头商代早期宫廷遗址中发掘的青铜器中，凿、锥、小刀一类工具占有很大比例。又如郑州商代遗址出土了大量的工具和农具的铸范，其中镢范约占可辨认的铸范的2／3。尽管由于青铜农具、工具归农奴使用，一般不作随葬品，而是消耗性器物，然而历年来仍出土了不少青铜铲、镢、镰、斧及犁、铧等。青铜农具、工具的大量生产，表明它们在发展社会生产力中已占据主导地位，因此在我国传统文化中，商周时期的青铜文化占有重要的地位。此外，商殷以后的青铜器，也由于冶铸技术的进步，大多留有铭文（即今天所讲的钟鼎文或金文），为后人了解当时社会的政治、经济、文化提供了宝贵的资料。科学工作者对已出土的青铜文化鼎盛时期的青铜器进行化学分析，将它们分为两类。一类是铜锡二元合金，河南郑州张寨出土的商代早期的河南安阳出土的商代晚期的司母铜方鼎其中含铅小于2%；另一类是铜锡铅三元合金，即含铅大于2%。在铜锡二元合金中，铜锡的比例大多接近4︰1。而在铜锡铅三元合金中，铜与锡铅含量和之比也维系在4︰1，而锡与铅之间似乎没有明显的比例关系。由此可以推测，当时的青铜冶炼已有一定的配方，但是工匠们对锅锡或铜锡铅之比与青铜性能的关系仅有肤浅的经验认识，即认识到青铜比红铜实用，因而自觉地冶炼青铜。同时，铜锡之比与铜锡铅之比基本相同，表明当时的人们尚不能区分锡与铅，它们都是银白色的金属。铅的加入很可能是由于中原地区缺乏来源足够的锡。锡铅不分也反映在《周礼·考工记》里，但随着实践的深化，这一不足逐渐得到克服。
关于青铜配比的“六齐”规律
战国末年秦国宰相吕不韦集合其门客合编的《吕氏春秋》曾记载说：“金柔锡柔，合两柔则刚。”说明人们已清楚地认识到铜和锡的性质在合炼前后所发生的变化。然而更能反映当时人们对青铜之中铜与锡铅之间合理配比的认识的文献当数《周礼·考工记》的“六齐”规律。所谓“六齐”即配制青铜的六种方剂。《考工记》是秦古籍中重要的科技文献，作者不详。据清朝人考证，认为它是春秋末年齐国人关于手工业技术的记录。到了西汉，河间王刘德见战国时代一些学者编排的《周官》中，“冬官司空”已佚，就把《考工记》补上。西汉末学者刘歆改《周官》为《周礼》，从此《考工记》便成为《周礼》的一个组成部分而流传至今。由此可见，“六齐”规律实际上是春秋时期位于黄河下游的齐国的冶金工匠们关于冶铸青铜合金时铜锡配比的经验总结。《考工记》中的“六齐”规律记叙如下：“金有六齐，六分其金而锡居一，谓之钟鼎之齐；五分其金而锡居一，谓之斧斤之齐；四分其金而锡居一，谓之戈戟之齐；三分其金而锡居一，谓之大刃之齐；五分其金而锡居二，谓之削杀矢之齐；金锡半，谓之鉴燧之齐。”
这段文字记录了当时青铜冶铸的实践经验，是中国也是世界上最早、最有历史价值的关于合金配比的科学文献。对此文献，众多学者进行了深入的讨论，他们或从文字考义上，或更多的是对商周特别是春秋战国的青铜器的分析研究中以验证其可靠性、权威性及获其正确的解释。到目前为止，对它的解释仍未统一，主要有两种看法。两种看法的分歧焦点在于对文中“金”字的理解。“金”字在古代曾是金属的通称，而在该文献的第一句“金有六齐”中，“金”是泛指青铜，对此大家认识是一致的，但是对于其后六句话中的“金”字认识就不同。
较早一种认识是该“金”也是指青铜。按此认识，六齐之说的合金配比应为：
对于这两种解释，若按现代的冶金学和金属学知识来看，金属锡引入铜中生产青铜合金，降低了铜的熔点，对于冶铸有着重要意义，特别对于浇铸薄细精巧或浑厚凝重的青铜器尤为重要。当加入锡逐步增至30%时，青铜的熔点显著下降，而30%以后熔点的变化就不明显了。
青铜中的锡可以增大合金的硬度，当含锡从15%增至30%时，硬度急剧增加，增到32%，合金的硬度达到了极大值。当含锡在15%～20%，合金具有较大的坚韧性和抗撞击强度，不易折断。若经过退火处理，则锡的百分比可增加到25%，否则因锡含量的增大而使合金变脆。仅从上述性能来看，六齐的第二种解释似乎较合理，然而判定六齐的真实性和权威性还必须从实际出发，即从大量出土的商周时期青铜器的分析结果来认识六齐。众多学者对商周时期青铜器的分析结果表明，出土的商周青铜鼎彝器其锡的含量有一个相当大的变动幅度，与两种解释都有相当大的差距。钟的锡含量倒有点接近第一种解释。部分斧斤之齐也似与第一种解释较一致。戈戟之齐和鼎齐一样，谈不上有某种配比的规律。部分大刃的合金配比看来与第二种解释较符合，而削杀矢之齐的锡含量都比两种解释的低得多。鉴燧之齐中的锡含量与第二种解释较接近。通过以上对殷周青铜器的剖析，可以得到以下认识：
其一，在诸侯各据一方的历史背景下，受原料、资源分布不均，交通运输、贸易往来不便，工艺技术实难交流等因素制约，人们配比炼制青铜制品很难遵循同一规则，所以对出土的商周时期各类青铜器金属成分的剖析结果与六齐有一些差距是很自然的。
其二，无论从六齐来看，还是从分析各类商周时期青铜器金属成分的结果来看，人们已认识到熔炼不同用途的青铜器应有不同的金属配比，而且已有一个粗线条的轮廓，这是肯定的。由于技术经验尚缺乏交流，特别是当以利用废旧青铜器为原料时，人们对合金配比掌握也只能是粗线条的。在当时能取得这样的认识应该说已是很不简单了。
其三，商周青铜器中普遍存在铅，六齐之中的锡应包括锡和铅，这是因为当时依然存在锡、铅不分及以铅代锡的状况。当时人们对金属的区分主要依据某些物理性能，恰恰在某些物理性能上，锡与铅较为相近，因此在实际冶铸中，有锡则用锡，少锡则用铅代之。在合金组成中，总是以铜与锡、铅总含量相配比。
其四，六齐规律的确是那些冶金工匠在实践中摸索出来的经验。我们从《考工记》中另一段记载可以证明。这段记载是描述青铜冶炼时，工匠对火候的观察记录：“凡铸金之状，金与锡黑浊之气竭，黄白次之；黄白之气竭，青白次之；青白之气竭，青气次之，然后可铸也。”这段记录是说在铜和锡熔化过程中，先产生黑浊的气体，随着温度升高，先后产生黄白、青白和青色气体，到此即可浇铸了。这一记录是符合科学的，因为在物质加热时，由于蒸发、分解、化合等作用而生成不同颜色的气体。开始加热时，铜料附着的碳氢化合物燃烧而产生黑浊之气。
早期的铁及其冶炼
铁是历史上起过革命作用的各种原料中最后的和最重要的一种原料。在人类文明史上，炼铁技术的发明是一件划时代的重大事件。世界上最早了解到铁约在公元前2500年，中国古代炼铁、炼钢技术虽然起步相对稍晚，但是它的发展却是后来居上。从公元前6世纪的春秋晚期起，中国人在这方面不断有独特的创造，在世界冶金史上曾居于遥遥领先的地位。
1.陨铁的利用与炼铁技术的起源
早在公元前13、14世纪，中国人就已识别和使用了铁。1972年河北藁城台西村商代中期遗址出土的一件铁刃铜钺，经检验，铁刃的含镍量至少在8%以上，是用含镍较高的陨铁经加热锻打成型后与青铜钺体铸接而成的。1977年北京平谷刘家河商代中期遗址也出土一件铁刃铜钺，经鉴定与台西村出土的那件一样，刃部是用陨铁锻制的。另外，据传1931年在河南浚县辛村曾出土类似的铁刃铜钺、铁援铜戈各一把，年代相当于殷末周初，后流入美国，现收藏于华盛顿弗里尔美术馆。铁刃经电子探针测定，也是以含镍较高的陨铁为原料锻造成的。虽然这些铜兵器的铁刃是以陨铁为原料，但它们的出土表明，最迟在商朝中叶，中国的先民们已经对铁有所认识，而且已能够进行锻打加工并与青铜铸接成器。
陨铁器之所以屡被使用，是因其在使用过程中显示了极好的韧性与强度（优于当时所知的一切材料），这自然会促使人们去寻找类似的原材料（自然界里与陨铁外部物理特征最相近的就是铁矿石），并且尝试用各种办法来探索从这些新材料提炼出铁的途径，从而可能导致炼铁技术的产生。
对陨铁的加工和铸接，无疑都是在河北藁城出土的商代的铁刃铜钺青铜冶铸作坊中进行的。商代高度发达的青铜冶铸技术，使它从矿石、燃料、筑炉、熔炼、鼓风和范铸技术等各个方面，为人工炼铁技术的出现创造了条件。例如商代熔铸司母戊大方鼎这样的大型铸件，必须要有较大的熔炉、鼓风器和较高的炉温，而最迟到殷商晚期，已能得到1200℃以上的高温，这就从技术上具备了将铁矿石还原为液态铁或半液态铁的可能性。关于这一点，有考古材料为证：1976年山西灵石县旌介村殷代墓出土一件含铁铜钺，通体有铁锈，刃部尤多，钺身各部位含铁量不同，刃部含量达8.02%，阑中部含。量4.5%，内部含量3.82%，为铜铁熔合体，刃部含镍只有0.002%，说明不是由陨铁所锻造的。从同墓出土的其他两件铜钺毫无铁锈的情况来看，此件铜钺所含的铁是经冶炼铸人的，尤其是刃部含铁量较高，更说明这应当不是偶然的现象，而是当时的冶炼技术已经能使熔炉的温度达到将伴生的铁矿石同时还原出来并加以熔铸成器的程度。可见，中国炼铁技术的发明很可能是在商代。
从文献记载来看，中国大约在西周时期已进入铁器时代。《诗经·秦风》中，有“驷驖孔阜”的诗句。有学者认为“驖”是最早的“铁”字，是马色如铁的意思。《国语·齐语》中说，管仲向齐桓公建议：“美金以铸剑戟，试诸狗马；恶金以铸钮夷斤属斤，试诸壤土。”有人认为这里的“美金”指青铜，“恶金”指铁，是用来铸造农具的。郭沫若认为，“如果齐桓公既已使用铁作为耕具，则铁的出现必然更要早些，一种有使用价值的物质要真正被有效地使用，是要费相当长远的摸索过程的，特别是在古代，因此铁的最初出现，必然还远在春秋以前”。
近年来的考古发现与研究已经证实了上述论断。据1984年《中国考古学年鉴》报道，河北满城要庄西周遗址内发现一件铁器，可是至今未见分析鉴定的结果；1978年在甘肃灵台县景家庄春秋一号墓出土的一把铜柄铁叶剑，年代属春秋早期，铁剑经北京钢铁学院取样做金相分析，因全部锈蚀严重，观察未获结果。年代较早的还有在陕西凤翔的秦公一号墓出土的铁工具4件，此墓由14C测定，年代为公元前870±150年，亦属春秋早期。在灵台和凤翔出土的铁器的年代也已接近西周末期，说明我国在西周时期已初步进入铁器时代当属无疑。
2.春秋战国时期的炼铁技术
我国春秋战国时代人工冶炼的铁有块炼铁和生铁两种。一般认为，最初的炼铁技术，大多采用块炼铁。这种方法是将铁矿石和木炭一层夹一层地放在炼炉中，点火焙烧，在650～1000℃温度下，利用炭的不完全燃烧产生一氧化碳，遂使铁矿中的氧化铁还原成铁。但由于炭火温度不够高，致使被还原出的铁只能沉到炉底而不能保持充分熔化状态流出。人们只好待铁炼成，炼炉冷却后，再设法拆炉将铁坨取出。这种铁块表面因夹杂渣滓而很粗糙，状若海绵，显不出铜那样明显的金属性，有的还不如青铜坚韧。
对春秋末期和战国初期的锻造铁器检验表明，所用原料就是块炼铁。例如江苏六合程桥2号春秋晚期墓出土的铁条，就是块炼铁制成，基体为铁素体，含碳量在0.004%以下，含有大量氧化铁以及延伸的氧化铁－硅酸盐共晶体组成的夹杂物；湖北大冶铜绿山古矿井出土的铁耙和铁钻也都是用块炼铁制成，铁耙含碳量为0.1%，铁钻含碳量为0.06%；河北易县燕下都44号战国晚期墓葬出土的全部锻造兵器以及长沙龙洞坡、河南辉县固围村等地出土的部分锻件都可能是块炼铁产品。
块炼法需要毁炉取铁，使生产间断，还要对铁块反复锻打，清除夹杂物，所以生产效率很低，而且燃料消耗也很大，但生产设备和工艺远较冶铸生铁简易，便于就地取材和因陋就简。块炼法生产的块炼铁，含碳量很低，硅、铝、硫、磷等元素的含量也都很低，因此性能柔软，可锻造器物，其缺点是结构疏松，含有较多夹杂物，主要是由氧化铁和硅酸盐组成的共晶体，因而不刚强、不耐用，但是经过渗碳处理成钢以后，就能克服这个缺点。春秋以后很长一段时间，在大量生产铸铁的同时，也还生产块炼铁，用做锻造铁器和渗碳制钢的原料。即使在西汉晚期炒铁（钢）技术发展起来以后，块炼铁也并未因此销声匿迹，仍然在一定的领域里发挥着自己的作用。
到了春秋中后期，我国的炼铁技术已经达到较高的水平。在熟练地掌握了块炼法炼铁后，我国又在世界上最早就发明了生铁冶铸技术。据《左传·昭公二十九年》记载，周敬王七年（前513），晋国铸造了一个铁质刑鼎，把范宣子所制定的《刑书》铸在上面，其序文是：“冬，晋赵鞅、荀寅帅师域汝滨，遂赋晋国一鼓铁，以铸刑鼎，著范宣子所为《刑书》焉。”铸刑鼎的铁，是作为军赋向民间征收来的，这说明最迟春秋末期出现了民间炼铁作坊，而且已较好地掌握了生铁的冶铸技术。
近年来相继出土了一些春秋末期吴、楚等国的铁器遗物，其中江苏六合程桥吴墓出土的铁丸，经检验为白口铸铁件；在湖南长沙杨家山65号墓出土的铁鼎，经金相学考察证明是莱氏体的铸铁；长沙窑岭15号墓出土的铁鼎系用含有放射状石墨的麻口铁铸成，含碳约4.3%；湖北铜绿山古矿井出土的战国中晚期铁锤为麻口铁。
这些事实充分证明，最迟在公元前6世纪的春秋晚期，我国已经能以高温液体还原法冶炼生铁。生铁的冶炼在冶金史上是一个划时代的进步。欧洲一些国家在公元前1000年前后已能生产块炼铁，公元初罗马虽已偶尔能得到生铁，但因性脆多废弃不用，直到公元14世纪才使用铸铁，其间经历了十分漫长的发展道路。而我国之所以能够很早就发明生铁冶铸技术，是由于当时冶炼工匠继承和发展了青铜冶铸技术，能建造很高大的炼炉，有经验丰富的鼓风技术，以取得高温，使还原出的生铁充分熔成流动性很好的铁水。
生铁的冶炼工艺，在原料和燃料上与块炼法基本相同。它们之间主要的差别在于冶炼温度不同。块炼法的炉温为1000～1200℃。在生铁冶炼过程中，炉温较高，被还原生成的固态铁会吸收碳、硫和磷，这种吸收随着温度的升高，速度就会加快；另一方面，铁吸收碳后，熔点随之降低，当含碳量达到2.0%时，熔点降至1380℃，当含碳量达到4.3%时，熔点最低，仅1146℃。所以当炉温到达1200℃时，就完全能使铁充分熔化，从而得到了液态的生铁，并可以很方便地直接用于浇铸成器。
生铁冶炼技术的出现，改变了块炼铁的冶炼与加工都较费工费时的状况，炼炉可连续使用，提高了生产率，降低了成本，使得大量提炼铁矿石和铸造出器形比较复杂的铁器成为可能。这就为铁器的普及打下了良好的基础，同时也为我国古代炼铁技术的发展开拓了自己独特的道路。
在冶炼生铁的初期，由于温度还不够高，硅含量也较低，致使生铁中的碳在冷却凝固时不能成为石墨状态，而成为碳化三铁（FeC），与奥氏体状态的铁3在1140℃共晶，而且含硫、磷较多，因此，炼出的生铁性脆而硬，熔化温度低，铸造性能虽好，但强度不够，经不起锻打。这种生铁只能用于铸造铁具，不能锻打成型，制造坚韧的兵器。从河河南辉县出土的战国的铁钅矍北兴隆燕国矿冶遗址出土的大批锄等农具，就是由这种白口生铁铸成的。为了克服白口生铁的脆性，最迟在公元前5世纪的春秋战国之交，我国又创造了铸铁柔化处理技术。所谓柔化处理就是把白口铸铁进行退火处理，使碳化铁分解为铁和石墨，消除了大块的渗碳体，并使大量的硫、磷杂质燃烧掉，使白口铁变为展性铸铁（可锻铸铁或韧性铸铁）。对在洛阳水泥制品厂灰坑出土的春秋战国之际的角锛和铁铲的考察表明，它们都是白口生铁经过一定的柔化处理而得到的可锻铁。
铁锛经过脱碳退火，表面冷却后形成一层珠光体组织，使铸件减小了脆性，提高了韧性，改善了性能，但这一脱碳层很薄，表明退火的温度较低，大约为750℃，退火的时间也不长，这可以认为是可锻铸铁的初级阶段，属于白心韧性铸铁。铁铲则做过进一步的退火处理，除表面是脱碳层以外，中心部分已有发展得比较完善的团絮状石墨组织，成为黑心可锻铸铁。可锻铸铁的出现是冶金史上又一划时代的事件，它使得生铁广泛做生产工具成为可能，大大增长了铁器的使用寿命，加快了铁器替代铜器等生产工具的历史进程。
战国中期以后，铁器已取代铜器成为主要的生产工具，冶铁业已在十分广大的地区普遍建立起来，成为一种关系到国计民生的重要手工业，其生产规模也急剧扩大。如山东临淄齐国故都冶铁遗址的面积约40万平方米；河北易县燕下都城址内有冶铁遗址3处，总面积也达30万平方米。这时出现了许多著名的冶铁手工业中心，如宛（今河南南阳）、邓（今河南孟县东南）、邯郸等地，出现了像魏国的孔氏、赵国的卓氏、齐国的程郑等一批因冶铁致富的大铁商。铁器的使用推广到社会生活的许多方面，《孟子·许行章》有“许子以铁耕乎？”的话，这是文献上关于当时已使用铁农具的记载。河北石家庄赵国遗址出土的铁农具已占全部农具的65%，辽宁抚顺莲花堡的燕国遗址出土的铁农具在全部农具中已占85%以上。这些考古发掘的事实证明，铁农具在当时的农业生产中逐渐取得了主导地位，而且这一时期出土的铁器，包括从兵器到各种手工具和生活用具，种类繁多，数量激增，质量完好，出土的地点几乎遍及全国各地。又据《管子·轻重乙》记载：“一农之事，必有一耜、一铫、一镰、一钅辱、一椎、一，然后成为农；一车必有一斤、一锯、一钅工、一钻、一凿、一钅求、一轲，然后成为车；一女必有一刀、一锥、一箴、一铢，然后成为女。”这说明当时铁器已成为各行各业必不可少的工具了。
战国时期我国的铁矿开采技术也有长足的进展，在长期的找矿实践中，人们发现了矿苗和矿物的共生关系。《管子·地数篇》中说：“山上有赭者，其下有铁；上有铅者，其下有银；上有丹砂者，其下有黄金；上有慈石者，其下有铜金。此山之见荣者也。”所谓“山之见荣”，就是矿苗的裸露。战国时期发现或开发的铁矿也很多，《管子·地数篇》说，当时“出铁之山，三千六百九山”。《山海经·五藏山经》所载产铁之山共有37处，分布于今陕西、山西、河南、湖北四省，即在战国时代秦、赵、韩、楚、魏等国统治地区，其中以在韩、楚两国者较多。
早期的铅和锡
铅铅的熔点低（327℃），较易冶炼。我国出土的早期铜器多含有铅，如陕西临潼姜寨出土的仰韶时代黄铜片中含铅6%，河南登封王城岗龙山时代的铜器残片为铅青铜，甘肃永靖秦魏家齐家文化的铜环含铅5%。这些早期铜器中所含的铅可能是在冶铸青铜时由于混入铅矿石或由于冶炼的是铜铅共生矿，于是铅与铜一起混合冶炼出来了，这还不能作为当时已发明铅的冶炼技术的证明。迄今所知我国最早的纯铅实物是二里头文化后期灰坑中出土的一块不成器的铅块。年代较早的铅器还有夏家店下层文化出土的铅贝。这两项考古材料充分证明我国最迟在夏代就掌握了纯铅的冶炼技术。
随着青铜冶铸技术的发展，炼铅技术也相应地提高了。殷墟西区墓葬中出土了50余件铅礼器和象征性兵器，经测定的4件铅礼器，含铅均在99%左右。在安阳大司空村还出土过1件铅爵、1件铅觚和8件铅戈，洛阳东郊商代遗址出土过3件铅戈。传世的10件商周形制铅礼器中，经测定有1件几乎为纯铅，2件含铅95%以上。在古代的许多场合，曾有铅锡不分的现象，然而殷墟妇好墓与西区所出金属实物的成分测定表明，铅器及铅青铜集中于社会地位较低的小贵族及平民墓中，而在王室的妇好墓中以锡青铜为主，这说明在商代铅、锡在某些场合已能被区分开来。
从考古发现和青铜器的分析研究可知，商代中期青铜冶炼工艺已超越由矿石混合冶铸青铜的低级阶段，而发展到先分别炼出铜、锡、铅，再按一定配比混合熔炼的较高水平了。河南洛阳西周墓出土8件铅制礼器，还有1件铅戈，化验结果表明，铅戈含杂质甚少，含铜0.23%，含镍小于0.22%，含铅高达99.75%，可见当时炼铅技术已达到很高的水平。到了春秋战国时代，铅已用于生活用具的制造，用铅锡合金铸焊铅器已很普遍。湖北随县曾侯乙墓出土有锡锻及铅鱼，均属铅锡合金，铅鱼含铅71.91%，锡26.3%。战国时期锡锻的使用，在冶金铸焊史上是一个创举。
关于古代的炼铅方法，《天工开物·五金篇》中有一段简要的记述：“凡银矿中铅，炼铅成底，炼底复成铅。草节铅单人洪炉煎炼，炉旁通管，注入长条土槽内，俗名扁担铅（铅锭），亦曰出山铅。所以别于凡银炉内频经煎炼者。”
锡锡的熔点只有232℃，在自然界多以氧化物（锡石）形式存在，冶炼也较为简易。锡器，由于在低于13.2℃的温度下会发生锡疫，由白锡逐渐变为粉末状灰锡，因此不易保存下来。马家窑文化时期的两件铜刀皆为锡青铜，最早的铜镜经定量分析为锡青铜。小屯殷墟出土1件锡块，大司空村殷墟出土6件锡戈。殷墟还出土镀锡的铜盔，镀层精美，至今光耀如新。这说明我国最迟在商代就掌握了冶炼纯锡的技术和镀锡技术。
从殷墟大量铜器采用高锡青铜铸造看，商代中期青铜冶铸工艺已脱离早期用多种矿石配合熔炼的阶段，而发展到由纯铜、锡和铅来熔炼的较高水平了。到了春秋战国时代，我们的祖先还对各种青铜器中铜、锡配比规律有了明确的记载，这就是《考工记》中所总结出的“六齐”规律。1975年云南楚雄县万家坝出土春秋晚期纯锡器54件（锡饰、锡管、锡片等），年代距今2640±90年，纯度为95.75%。湖北省江陵纪南城遗址也出土过锡饼和锡攀钉。这说明春秋战国时代我国的炼锡技术和锡器制作技术已达到较高水平。
秦汉以后，虽然在文献记载中常有铅锡使用不加区分的现象，但是一般的冶炼工人是能够分辨铅锡的，民间使用锡器也是相当普遍的。
酿造化学的源起
酿造是加工食品的一种手段，它主要借助于一些有益微生物的活动而完成。酿造过程实际上是一系列很复杂的、通过微生物的活动而完成的生物化学变化过程。当人类从不自觉到自觉地利用微生物，为微生物的繁衍创造必要的生存、发展条件，从而达到加工食物的目的，这就创造并发展起酿造技术。
酿造技术所遵循的科学原理比较复杂，酿造化学是其中一个主要内容。在古代，酿造化学的内容主要体现在实践经验的不断总结和提高上，直到近代，人们才对酿造原理知其一二。今天，生物工程已成为科学的前沿，发酵工程作为生物工程的一个组成部分，仍有许多奥秘需要去探讨、认识，特别是从酶、基因的角度来研究。由此可见，酿造化学源远流长，研究它的发展历程有着现实意义。
酿造食品在中国传统食品中占据一个很特殊的地位。例如，生活中少不了酒，中国的酒无论从口味上还是工艺上都有自己的特色。又如醋，以粮食为原料的中国醋在世界调味品中也是独领风骚的。中国古代有一句俗话： “开门七件事，柴、米、油、盐、酱、醋、茶。”可见居家生活是离不开醋和酱的。总之，中国古代的酿造技术及丰富的产品，在世界上也是独树一帜。
酿酒的起源
在中国古代，关于酿酒起源的讨论十分热烈。大致上可归纳为以下主要观点。流传最广的说法是夏禹时代的仪狄发明了制造酒醪的技术，杜康创造了制造秫酒的技术。《吕氏春秋》、《战国策》、《世本》及《太平御览》等古籍都是这样说的。“昔者，帝女令仪狄作酒而美，进之禹，禹饮而甘之，曰：‘后世必有亡其国者。’遂疏仪狄而绝旨酒。”这是最重要的记载。《黄帝内经》的“素问”篇有一段黄帝与岐伯讨论醪醴，即造酒的对话。汉代人写《孔丛子》也有一段“尧舜千钟，孔子百觚，古之圣贤无不能饮”的说法。由此认为，夏禹之前的黄帝时期人们已掌握酿酒技术，这是第二种观点。东汉的孔融在《酒德颂》中提出了“酒与天地并也”的新观点，晋代学者江统（250～310年）在《酒诰》中，庚阐在《断酒戒》中先后提出了“自然发酵成酒”的认识，这是第三种看法。
后来北宋的窦苹在他所著的《酒谱》第一节“酒之源”中发表了新的看法。他认为流传下来关于“仪狄作酒，酒始于尧舜，酒与天地同时产生”三种观点都是证据不足的赘说。说仪狄作酒，而禹疏远仪狄，是后人为了赞美禹之勤俭而编造出来的。说杜康造酒，是因为曹操曾说过：“何以消忧，惟有杜康。”但考究杜康的生平，充其量只是一个因善酿而有名的人。“尧舜千钟”也属委巷之说。孔融说“酒与天地并也”仅仅为了驳斥曹操禁酒。虽传说《神农本草经》出自炎帝，但辨其药所出地名，皆为两汉地名，足见它实际上不是炎帝时的书。至于《黄帝内经》，考其文章，大概皆出于六国秦汉之际。所以窦苹提出“智者作之”的看法。他的观点虽然仍较模糊，但是在当时的社会背景下，他的见解也算是颇有新意。
古籍中关于酿酒起源的论述还有一些，因为内容大致相同，这里就无需一一赘说了。从古籍的记载可以看出，人们的认识虽在发展，但是由于历史条件的局限，古代的先民无法真正了解酿酒的科学秘密，所以他们只能凭借古籍中的某些记载或流传于民间的某些传说提出自己的分析或推断。直到近代，化学的发展才揭示了酿酒是利用微生物在一定工艺条件下，将淀粉或糖类等物质转化为乙醇的生物化学过程，从而使人们能够根据科学的原理和考古所提供的实证，再结合古籍文献，对酿酒起源作深入的科学分析。
长期以来，特别在古代，人们往往把酒的自然出现和人工有意识地酿酒这两个不同的概念混淆起来，所以在讨论中常出现似乎都有道理，实际上又都不足信的状况。把这两个概念区分开，这个问题的答案就较明朗了。
在自然界中，凡是富含糖（葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖等）的物质（例如水果、兽乳等），受到酵母菌的作用就会自然地生成乙醇。这是一种常见的自然现象。这类酒也可能是最原始的酒，据此可以认为自然界一直存在着酒及含酒的物料，正如古人所讲的，“酒与天地并也”。宋代周密在他所著的《癸辛杂识》中就记述了山梨久储成酒的事实。金人元好问在其所写《蒲桃酒赋》的序中也记载了山西安邑等地的自然发酵而成的葡萄酒。更有趣的是，李日华所著的《篷栊夜话》里曾记叙说：“黄山多猿猱，春夏采杂花果于石洼中，酝酿成酒，香气溢发，闻数百步。”清代刘祚蕃所写的《粤西偶记》一书中也记载说：“粤西平乐等府，山中多猿，善采百花酿酒。樵子人山，得其巢穴者，其酒多至数石。饮之，香美异常，名曰猿酒。”猿猴尚能采集野生花果于石洼，偶然中得到了自然发酵的酒，人类总结出这种经验当然是不难的。
这种自然发酵的酒应是最原始的酒。据此可以认为最早出现的酒应是水果酒。水果中多汁液的浆果，其汁中所含糖分常渗透于皮外，是酵母菌良好的繁殖处所，所以浆果皮外总附有滋生的酵母菌，当它们偶尔落入石凹处，就会自然发酵成酒。其后出现的酒大概是奶酒。人类有了原始的畜牧业，驯养了许多牲畜。当未喝完的畜奶贮存在皮制的容器中，放置久了，盛器里以乳糖为营养繁殖起来的酵母菌，就会将奶发酵成奶酒。由品尝天然奶酒发展到人工奶酒是相当简便的。所以游牧民族往往都会制作奶酒。
但是，原始人类从偶然观察到自然发酵成酒和品尝并喜好上水果酒及奶酒，发展到有意识地采集、贮存野果和畜奶，并使它们发酵成酒，这与人类从发现火、利用火，发展到人工制火一样，可能经历了相当长的岁月。许多人类学家和发酵专家都认为，人类在远古（即旧石器时代），有可能已利用了野生水果或畜奶的自然发酵来制酒。当然，这些自然酒只能说是含有少量乙醇的野果浆或畜奶。
以野果或畜奶酿酒，由于受自然环境和社会条件限制，是不可能形成社会性生产的。只有采用谷物酿酒才能可靠地为人们提供了大量的酒。很自然，我们所理解的酿酒，应是人工利用含淀粉的谷类将它们酿制成酒。更具体一点说，我们所讨论的酿酒起源主要指粮食酒的起源。
西汉时刘安主撰的《淮南子·说林训》认为：“清酉央之美，始于耒耜。”意思是酿酒是与农业的兴起同时开始的，这是正确的。据考古资料，在我国的前仰韶文化时期，部分地区的原始氏族社会已由渔猎为主的游牧生活转入以农业生产为主的定居生活。在此时期的遗址中发现有粮窖和谷物，说明当时已大量、广泛种植谷物。而谷物的大量生产为粮食制酒创造了物质条件。但是谷类淀粉并不能直接发酵，须先经糖化后，再经过酵母菌的作用才可以成酒。不过在自然界里都有可能发生淀粉的自然糖化过程，那就是通过谷物的发芽。含有淀粉质的谷粒，例如大麦类、高粱、稻谷等发芽的时候自身会分泌出糖化酵素，使体内贮存的淀粉转变为麦芽糖，以供给它自己长根的需要，制作麦芽糖就是根据这个道理。
我们可以想像：在原始社会中，农业生产所收获来的粮食在贮存中，生芽发霉的情况时有发生，人们不舍得抛弃，把它蒸煮了来吃，就会在偶然中发现它变甜了；如果又放置一段时间，那么就会从中慢慢产生出酒来，出现异香。谷物受潮后，发芽与发霉经常会同时发生的，发霉的谷物中同时会含有能分泌糖化酵素的丝状菌毛霉和能分泌出酒化酵素的酵母菌，因此它经过水浸后也就会自然发酵成酒。这些时常发生在人们身边的自然现象就会给人们以提示，从而逐步摸索到谷物酿酒的技术。我国部分仰韶文化的遗址中曾出土过一些专用的陶制酒具，尽管数量还不很多，但已足以说明这时期我国先民已初步摸索到酿酒技术了。
有人曾认为，“我国原始社会的氏族公社时期，主要的生活资料来自农业生产的谷物，而畜牧业则处于从属地位。尽管有了储备的粮食，但它为氏族所公有，为全民所珍视，要把全体赖于托命的粮食作为酿酒之用，以供很少数人的享受，在当时是大有问题的。只有在生产力提高的情况下，只有在由之而起的阶级分化的情况下，才会有比较剩余的粮食集中于很少数较富有者之手。只有到这样一个时期，谷物酿酒的社会条件才够成熟”。即主张酿酒起源于龙山文化时期。这种把酿酒起源和剩余产品私有制、阶级产生联系起来，是有些牵强的，是不符合实际的，是把酒的源起、酿酒的发明和较大规模的酿酒混为一谈了。
如前文所说，酿酒的发明是自发地产生于谷物的偶然发芽和发霉，并不取决于粮食生产的规模，更不是有了多余的粮食才想起酿酒，而是有了充足的粮食会促进酿酒的发展。而且酿酒也与制陶、纺织等技术一样，在起初是原始社会人们物质生活的需要，都是直接满足于每一社会成员的生活需求，而不是少数人的专门享受。更何况，原始社会吃酒是连酒糟一起吃的，酒度极低，酒食实际上是一种变相的饭食加工方法。应该说，农业生产的规模和水平并不是酿酒起源的决定因素和必要条件，而是很大程度上决定了酿酒的发展规模和技术进步。
曲糵的发明
由于谷物的淀粉不能像水果中的糖分那样被酵母菌直接转化为乙醇，所以用谷物酿酒必须经过两个阶段。一是将淀粉分解成麦芽糖的糖化阶段，二是将麦芽糖转化为乙醇的酒化阶段。水解淀粉的糖化酶在自然界里存在于多种物质之中，所以完成糖化任务的方法也有多种，在古代最常见的方法有三种。一是利用人的唾液中的糖化酶，将谷物中的淀粉糖化；二是促使谷物生芽，芽中所分泌的糖化酶也可以使淀粉转化为麦芽糖；三是利用某些可分泌糖化酶的霉菌使谷物淀粉转化为糖类。
人们在咀嚼淀粉类的食物时，会慢慢感到甜味，这就是唾液中存在着将淀粉水解、糖化的糖化酶。在古代，人们将生或熟的谷物咀嚼后，吐出来积聚在容器中，唾液中的糖化酶将淀粉分解为糖类，浮游于空气中的酵母菌侵入又将其中部分糖类转化为乙醇。这可算是最原始、最粗陋的（但不是最早的）一种“酿酒法”。这种方法既费事，又不卫生，更不能大批生产，所以从来也没有普及过，但这种方法的确曾在某些地区出现过。《魏书·勿吉国传》谓：“勿吉国嚼米酿酒，饮能至醉。”
利用谷物生芽使淀粉糖化是最古老的方法之一。因为谷物发芽时，自身会产生出糖化酶，使淀粉变成糖以供谷物生根的需要，所以发芽的谷物可直接用于酿酒，也可以用来制麦芽糖。发芽的谷物浸于水中，水中含糖，当空气中的酵母落入其中并繁殖发酵就会生出乙醇，这是自然酒。人们仿照这一自然过程，从而掌握了先使谷物生芽糖化，然后再利用酵母菌发酵制酒。这种谷芽糖化酿酒方法最早出现在古代文明三大发祥地之一的西亚两河流域和古埃及地区。中国的古代先民也曾采用过这种方法制酒，但大概当技术还没来得及总结提高时，似乎就又因人们发现了更好的酿酒方法而将它淘汰，所以采用这种方法制酒，在中国古代持续时间不很长。
第三种方法，也是最先进的方法，即利用酒曲直接将谷物酿制成酒。因为酒曲中既有起糖化作用的霉菌，又有起酒化作用的酵母菌。采用酒曲酿酒，就把酿酒的两个步骤结合起来，毕其功于一役。这种酿酒方法是中国先民的一项伟大发明，后来逐渐在整个东亚地区传播开来。利用麦曲的发酵技术经验又进一步从酿酒推展到制醋、做酱等领域，于是利用曲酿酒、制醋、做酱遂成为东亚酿造业的特征，而西方自古以来则都采用麦芽糖化，然后再用酵母菌使之发酵成酒。直到19世纪50年代法国化学家巴斯德（1822～1895）揭示了发酵酿酒的原理后，人们才注意到中国酿酒的独特方法，并理解了它的科学内涵。19世纪末，法国学者卡尔考特研究了中国的酒曲，发现酒曲能将谷物的淀粉直接发酵成酒，感到十分新奇。他将这种霉菌糖化制酒的方法称为淀粉酶法，简称为淀粉发酵法，外国人称之为阿米露法，并逐渐在酒精工业中推广应用。到此时，中国利用霉菌酿酒至少已有4000年的历史了。一些外国学者认为霉菌发酵的发明和中国传统医药学的创造，可与四大发明媲美。
总之，最古的鞠糵都是用粟类发霉、发芽而制成。至于“鞠”字从“革”，可能是在造字的时候，人们常用皮革包裹着潮湿的粟类，让它们发霉成鞠。随着酿酒技术的发展，人们才逐步掌握了更多的方法及工具来制造霉粮。制鞠的关键是原料粮，所以“鞠”字就逐渐被麯或麴所取代。糵则一直是指谷芽。许慎的《说文解字》指出：“糵，芽米也。”东汉刘熙在《释名》进一步解释说：“糵，缺也，渍麦复之，使生芽开缺也。”糵在上古时期除用于制饴外，大概也常用于酿酒。酿出的酒因仍含麦芽糖，比较甜，所以叫做醴。黄衣曲则是后来从霉菌中分化筛选出来的曲，主要是用于生产豆酱、豆豉等食品。
由上述可见，曲糵的概念及内涵当有一个演变过程。这就使人们对酒曲的源流有一个较准确的了解。
商周时期的曲糵
商周时期，农业生产逐渐发达起来，谷物酿酒就更普遍了，饮酒之风很盛，用粮很多。西周初年，周文王曾下诰示，要求臣民节制饮酒，但收效甚微。它从一个侧面反映了当时的酿酒业和酿酒技术的变化。
1.早期的糵和曲《尚书·商书·说命（下）》里说：“若作酒醴，尔惟曲糵。”表明商代时人们已清楚地认识到曲糵在酿酒中的决定作用。即既表明酿酒技术的发展对曲糵技艺的依赖关系，也表明这时期曲、糵已分别指两种东西，用于酿酒和制醴。从谷物偶然受潮受热而发霉、发芽形成天然曲糵到人们模仿这一自然过程而有意识地让某些谷物发霉生芽制成人工曲糵，这是制造曲糵的开始。当人们进而采取适当操作使谷物仅发芽为糵或仅发霉为曲，分别制得糵和曲，并了解了它们在酿酒作用上的差别，从而能够将糵和曲分开并且单独使用，这应是酿酒技术和制曲技术的一大进步，认识上的一大飞跃。
制曲可以采用不同的谷物为原料，又在不同的工艺条件下制成不同种类酒曲，这就逐渐丰富了酒曲的种类。人们通过实践逐步认识和筛选出制曲的最佳原料及其配方，这当然是制曲技艺的又一重要发展。用于制曲的谷物，可以是整粒，也可以是大小不等的碎粒；可以是预先采用水蒸煮或焦炒使之成全熟或半熟的谷物，也可以是生的谷物。通过实践和比较，对制曲原料的预加工及预加工的方式和程度有了更深入的了解，也进一步丰富了酒曲的品种，并提高了酒曲的质量。以上这些酒曲制造技艺的进步大体是在商周时期完成的。《左传·宣公十二年》里记载了一段对话：申叔展（楚大夫）问还无社（箫大夫）：“有麦麴乎？”答曰：“无。”“有山鞠穷乎？”答曰：“无。”叔展又问道：“河鱼腹疾，奈何？”答曰：“目于眢井而拯之。”这段对话表明当时已使用麦曲，而且麦曲还被用来治腹疾。麦曲的利用表明它和糵在当时已经分化为两种明确不同的物料，而且酒曲也因采用不同的原料而有进一步的区分。麦曲称谓的出现说明当时酒曲已不止一种。《楚辞·大招》里有“吴醴白糵”之说。这话一方面表明吴醴在当时已很有名气，另一方面也说明曲和糵已区分开。糵中既出现了白糵，又可以推想糵也有很多种。白糵的制成又表明当时在制糵工艺中，人们已能控制到使谷芽中只有较少霉菌繁生，或只使白霉发生，而在一般情况下糵必然会呈现五颜六色，而不是白色。《周礼·天官冢宰》记载：“内司服掌王后六服，讳衣、揄狄、阙狄、鞠衣、展衣、缘衣、素沙。辨外内命妇之服，鞠衣、展衣、缘衣、素沙。”郑玄注曰：“鞠衣，黄桑服也，色如鞠尘，像桑叶始生。”这说明当时在制鞠时，从鞠上落下的尘粉也呈幼桑叶的黄色。
由此可知，当时的鞠仍是颗粒状的散曲，否则不会落鞠尘；而且那时在鞠上繁殖的霉菌是黄色孢子，落下黄色的鞠尘。这些记载部分地反映了其时制曲技艺的进步。而制曲技艺的发展是酿酒技术发展中的重要组成部分。
2.商周时期的酒
史书关于帝王贪杯好酒、败事亡国的记载不计其数，夏桀、商纣常被引作告诫后人的典型。夏桀是夏代最后一个君王，他耗尽民脂财力，过着花天酒地的生活。据史书上说，他用池子盛酒，让3000人俯身到酒池像牛饮般饮酒以取乐。纣是商代的最后一个君王，他饮起酒来7天7夜不停歇。建造的酒池大得可以行船，酒池边悬肉为林。像桀、纣这样的昏王暴君当然要失去民心，最后导致亡国败身。当然，这些警世的记载会有某种夸大的成分，但是在夏商周时代那些权贵们嗜酒群饮之风的确是历史的真实。人们不禁要问，那些能牛饮一般的酒究竟是什么样的酒？显然它不可能是我们今天所熟悉的蒸馏白酒或黄酒。
根据文字资料，夏商周至少有以下几种酒：醴、鬯、酎、三酒（事酒、昔酒、清酒）、四饮（清、医、浆、酏）、五齐（泛齐、醴齐、盎齐、缇齐、沈齐）、春酒、元酒、醪等。酒名还有一些，大多是重复的。实际上当时较流行的是醴和鬯。在商代及以前，似乎由发芽谷物所酿造的醴最受器重，常作为祭祀品。《说文解字》谓：“醴，酒一宿熟也。”《释名》里说：“醴，齐醴体也，酿之一宿而成，体有酒味而已也。”由此可见，醴是一种以糵为主，只经过一宿的短时间发酵，带有甜味（因含麦芽糖），酒味很淡的一类食品。醴又因原料不同而分稻醴、黍醴（黍即今黏黄米）、粱醴（商代时的粱究竟是什么？至今尚无定论，可能是糯粟，高粱的一种）等。《礼记·内则》谓：“饮（饮目，诸饮也），重醴。稻醴，清糟；黍醴，清糟；粱醴，清糟。或以酏为醴。”按当时以酾（以筐滤酒）者为清，未酾者为糟，以清与糟相配重酿，故云重，醴；酿粥为醴者则叫酏。但无论是哪种醴，由于发酵时间太短了，酒味就很淡。随着酿酒技术的提高，醴遂失去了人们的喜爱，正如宋应星在《天工开物》中所说：“后世厌醴味薄，遂至失传。”鬯当时也代表一类酒。根据构词分析，可以认为鬯是一种用黑黍加草药而酿制的酒，可能是一种带有某种药香的药酒。《诗经·大雅·江汉》有“痳尔圭瓒，柜鬯一卣”的歌句。毛亨注：“柜，黑黍也。鬯，香草也，筑煮合而郁之曰鬯。卣，器也。”这句歌词的意思是：今赐你以圭柄之玉瓒和一樽芬芳的黑黍酒。在《周礼》中记有掌供柜鬯的鬯人。周人祭天，于宗庙的仪式上用鬯酒，是贵气而不重味。由此可见，鬯是祭祀中常用的酒，也是较珍贵的酒。《周礼·天官冢宰》中有这样一些话：酒正掌酒之政令……辨五齐之名。一曰泛齐，二曰醴齐，三曰盎齐，四曰缇齐，五曰沈齐。
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