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【前一陣去陜西博物館，陜博的展館參觀路線基本是按照年代進(jìn)行的，從陶器時(shí)代走到青銅時(shí)代的時(shí)候，我突然產(chǎn)生了一個(gè)疑問：青銅器所用的青銅屬于合金，銅和其他金屬是有相對(duì)確定的比例的，那么這就要求銅的純度比較高，也就是說，挖出來的銅礦需要冶煉，在科學(xué)技術(shù)并不發(fā)達(dá)的古代，到底是通過什么來還原的呢？】

（文/觀察者網(wǎng)專欄作者 葉子）

談及青銅，人們腦海中最先浮出的畫面大多是雄偉莊嚴(yán)的后母戊鼎，是造型精美的四羊方尊，是寒光凜凜的越王勾踐劍，心中升騰起對(duì)古人高超制造技藝的欽佩。中國的青銅文明博大精深，今天希望這篇文章能夠帶領(lǐng)大家由“知其然”走向“知其所以然”，一起來領(lǐng)略古人的智慧結(jié)晶，看看青銅到底是如何冶煉出來的。

青銅器制造流程

青銅是什么

首先我們從化學(xué)的角度來看一下，青銅到底是什么。

銅，大家都不陌生，它是一種常見的金屬，初中化學(xué)課本里這樣描述，“常溫下帶有金屬光澤的紫紅色固體”。自然界中，銅礦的露頭處存在著含銅量高達(dá)98~99%的自然銅，也稱紅銅或純銅。它質(zhì)地柔軟，延展性好，無需加熱處理，鍛打加工即可獲得所需要的形狀，最早在公元前7000多年的中東地區(qū)，便有農(nóng)耕部落制造的紅銅裝飾物被發(fā)現(xiàn)。

青銅，廣義上指所有以銅為主要成分的合金，但在考古界，一般是指有一定比例錫、鉛的銅基合金。錫，是我們常常提到的“五金”——金、銀、銅、鐵、錫——之一，銀白色光澤的軟金屬；鉛，高密度柔軟的藍(lán)灰色金屬，但是常溫下在空氣中易氧化，表面會(huì)形成一層氧化膜。紅銅質(zhì)地比較軟，在鑄造時(shí)需要的溫度也較高，但在加入錫或鉛后形成合金，其熔點(diǎn)降低，硬度增加，顏色也由紅變白亮，雖然韌性有所損失，整體變得更脆，但是只要控制好比例，韌性能保持在一個(gè)合適的范圍。

19世紀(jì)30年代丹麥考古學(xué)家G·J·湯姆森提出人類物質(zhì)進(jìn)化史的分期概念，他根據(jù)人類在不同時(shí)代使用的生產(chǎn)工具，將人類文明歷史劃分為石器時(shí)代、青銅時(shí)代和鐵器時(shí)代。實(shí)際上，現(xiàn)代考古發(fā)掘證明，紅銅的發(fā)現(xiàn)與使用都在青銅之前，但是為什么歷史學(xué)家沒有劃定一個(gè)時(shí)期叫做紅銅時(shí)代呢？這主要是因?yàn)槿祟愂褂眉t銅的同時(shí)，也普遍使用著石器，紅銅制品大多都是一些小件器物，用于裝飾，對(duì)整體社會(huì)生活意義不大，也無法替代石器制品的使用，所以紅銅時(shí)代便沒有被考古學(xué)界廣泛接受。

此外還有很多人疑惑，為什么銅先于鐵被人類發(fā)現(xiàn)和利用呢？這主要是因?yàn)殂~色彩艷麗，易吸引人類的目光，且在自然界中存在天然礦藏，熔點(diǎn)也只有1087℃，更易進(jìn)行冶煉。而與之相反的鐵，自然界很少有自然鐵，它主要是以氧化物或者其他化合物的形式存在，鐵礦石與普通石料難以區(qū)分，此外鐵的熔點(diǎn)在1537℃，遠(yuǎn)高于銅，難以冶煉，即便從礦石中提煉出來，也是呈現(xiàn)海綿狀，不經(jīng)捶打，無法成材。綜上幾點(diǎn)，人類對(duì)金屬的冶煉和利用，先是從銅開始。

紅銅的冶煉

青銅是一種比較復(fù)雜的合金，含有多種元素，冶煉技術(shù)出現(xiàn)較晚，我們先來研究一下成分較為單一的紅銅的冶煉。

在自然界中，紅銅是天然存在的，因其顏色鮮艷，非常容易吸引人們的目光，世界上先在發(fā)現(xiàn)的最早的銅器就是由紅銅鑄造的，但在我國尚未發(fā)現(xiàn)。學(xué)者們推測，人類或許在最初是將紅銅礦石當(dāng)作普通石料進(jìn)行打磨，并發(fā)現(xiàn)了紅銅良好的延展性，它不似石頭那樣容易碎裂，而是可以捶打變薄，制成形狀各異的裝飾品。后來，人類又漸漸摸索出加熱到一定溫度后的紅銅會(huì)變軟，更易塑形，銅的熔點(diǎn)時(shí)1083℃，若設(shè)燒到制陶時(shí)的最高溫度（1000℃），紅銅還可以熔化成銅水，冷卻凝固后能隨容器形成一定形狀。

但是紅銅在自然界中存量畢竟不多，與其共生的一種常見含銅礦石——孔雀石——也開始走向了人類的視野。孔雀石，化學(xué)分子式為Cu₂(OH)₂CO₃，因其色彩與孔雀的羽毛相似，所以得名。它與紅銅礦石常常分布在一起，又因?yàn)轭伾c銅銹相近，所以考古學(xué)家們推測古代煉銅最早是從孔雀石開始的。人類開始嘗試將孔雀石投入爐火中，在木炭存在的情況下加熱到1083℃時(shí)，銅便經(jīng)由氧化還原反應(yīng)而制得，反應(yīng)式如下：

自此，人類開始掌握了紅銅的冶煉方法，但是紅銅金屬熔液難以鑄造成型，易吸收空氣，成型后器物制品往往帶有氣眼，表面粗糙，硬度也不足，很大程度上限制了其應(yīng)用。

青銅的冶煉

青銅是怎樣被發(fā)明出來的，考古學(xué)家們有兩種推測：

一種觀點(diǎn)認(rèn)為，青銅是在冶煉紅銅的長期實(shí)踐中逐漸摸索出來的。最初從礦石中冶煉出來的紅銅并不非常純，其中含有一些雜質(zhì)，如少量的鉛、錫、鐵等，但因?yàn)殂U、錫含量很低，還不能稱為青銅。可是人們無意中發(fā)現(xiàn)這種合金的機(jī)械性能要強(qiáng)于紅銅，從而進(jìn)一步開始有意識(shí)地向紅銅中添加錫從而配制出青銅。

另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，青銅冶煉可能是人類在采掘金屬礦時(shí)，用火燒燒烤巖石，然后澆水，使礦石裂縫。錫青銅含錫25%時(shí)，熔點(diǎn)只有800℃，當(dāng)?shù)V石是銅錫共生礦時(shí)，在800℃左右的木炭或者干柴火焰中，便能獲得青銅。

這兩種觀點(diǎn)都有一定的道理，在學(xué)界都獲得了廣泛支持。