按照目前歷史學術界的說法,最早掌握冶鐵技術和制作鐵器工藝的,是小亞細亞的赫梯王國,然后傳向四方。近東土耳其(安納托利亞)北部赫梯先民墓葬中出土的銅柄鐵刃匕首是目前世界上最古老的冶煉鐵器,距今4500年。此文物發現后1000多年,再沒有類似的文物出土,故其為十分珍貴的孤例。距今3200年左右,中東地區已大致掌握了鐵的冶練技術。
歷史學界很多人認為,中國的冶鐵技術是西亞發明,經中亞、新疆傳入中國的。真的是這樣的嗎?
一、早期冶鐵技術
鐵是自然界中含量最豐富的金屬之一,銅鐵共生礦較多,鐵除了以金屬狀態出現在鐵隕石外,絕大部分以含鐵礦物的形式存在。人工冶煉的鐵不是純鐵,而是“鐵碳合金”,由于含碳量不同,冶煉產物主要分為三類:熟鐵(或塊煉鐵)、生鐵和鋼。
以碳的含量多少來區別:一般含碳量小于0.2%的叫熟鐵或純鐵,含碳量在0.2-1.7%的叫鋼,含碳量在1.7%以上的叫生鐵。
中國古代其實有兩種冶鐵技術體系,一種是塊煉鐵和塊煉滲碳鋼體系,一種是生鐵和生鐵制鋼體系。
塊煉鐵(低溫固態還原)是用木炭在較低溫度(800—1000℃)下還原鐵礦石,得到含碳量低于0.02%的質地疏松的鐵塊。塊煉鐵的冶煉原理是以氧化型鐵礦石為原料, 用高溫下的還原反應提煉出鐵金屬。以木炭作為燃料, 在800~1000℃下, 以固體還原工藝冶煉得到的半溶融團塊狀海綿鐵。冶煉過程中如果煉爐形制、風量適宜, 木炭燃燒不僅會產生高溫的反應環境, 還會生成CO用于礦石中鐵氧化物的還原。
由于塊煉鐵在鍛打前疏松多孔,故也被稱為海綿鐵。海綿鐵含有較多夾雜物,含碳量低,質軟,有延展性,燒紅后可鍛造成各種器物,但使用性能不高。塊煉鐵在反復加熱鍛造過程中,雜質被去除。同時因與炭火接觸,碳滲入鐵中使其滲碳硬化成為塊煉滲碳鋼,故本文所提及的塊煉鐵技術包括塊煉鐵和塊煉滲碳鋼。
從化學反應的觀點來看,冶銅以及冶鐵都屬于將銅、鐵從其氧化物中還原出來的過程,需要在高溫環境下進行還原反應才能形成可以使用的金屬顆粒。使用氧化型銅礦石冶煉銅與氧化型鐵礦石冶煉塊煉鐵反應原理一致,但銅的還原冶煉相對于塊煉鐵更容易一些,主要是由于鐵比銅對氧的親和力更大,氧化銅礦物可在700多度下發生還原反應,隨著冶銅礦料溫度升高至銅的熔點,生成的銅逐漸呈現液態并富集成較大的銅顆粒。
鐵更難從其氧化物中被還原出來,鐵的還原冶煉技術要求較高。早期的冶銅溫度較低,只能通過將鐵礦石中的其他雜質形成液態爐渣排出,鐵礦石中鐵含量升高形成內部疏松多孔,并且會有較多雜質殘留的疏松海綿狀塊煉鐵。要冶煉塊煉鐵需要滿足鐵礦石原料、冶煉高溫以及煉爐內良好的還原氣氛三個條件。
氧化鐵的還原需要達到 1000℃左右溫度才可生成塊煉鐵,1200℃以上才可以形成液態鐵。生鐵的出現是因為中國燒陶窯和冶銅爐爐溫較高,具備了高溫冶鐵的條件。鐵礦石在溫度較高的煉鐵爐中高溫還原并滲碳,得到含碳達到3%~4%的液態生鐵。
早期塊煉鐵可能是冶銅過程中的副產物, 早期塊煉鐵冶煉技術可能來源于成熟的冶銅技術。但是塊煉鐵鍛打需要很多勞動,獲取不易。塊煉鐵是沒有被融化的鐵,只能采用鍛打工藝使其成型,如果使用熱鍛工藝,會使塊煉鐵滲碳,擠出其中的夾雜物,最終形成塊煉滲碳鋼。其硬度高,機械性能優異,相對于銅來說,更適宜用作工具及兵器刃部的制作。
然而,塊煉鐵熱鍛滲碳工藝損耗量大,塊煉滲碳鋼產出率低,模擬實驗顯示要將冶煉產生的塊煉鐵清潔、鍛打形成塊煉滲碳鋼共需要5個小時,加熱33 次,消耗18kg 炭,損失63%的重量才能將冶煉產生的塊煉鐵鍛打成致密的塊煉滲碳鋼。雖然治銅過程中會偶然出現塊煉鐵,但由于塊煉鐵的成型技術較為困難,使得早期人工冶鐵十分珍貴,且數量很少。
二、中國冶鐵技術起源
由模擬實驗結果可說明, 在冶銅過程中, 無論使用高品位銅礦還是低品位銅礦, 如果冶煉原料中混有較多的高品位鐵礦石, 則冶煉過程中都會產生塊煉鐵, 但塊煉鐵產出率較低。早期冶銅過程會偶然出現塊煉鐵, 并逐漸被人們認識, 塊煉鐵的冶煉技術可能來源于發展成熟的冶銅技術。
中國冶銅遺址出土冶煉遺物中含鐵量統計表如下:
不同時期銅制品中含鐵現象統計表如下:
距今5000多年的紅山文化牛梁河遺址的坩堝煉銅設備,有12個鼓風口,經檢測實驗冶煉溫度可達1100~1240℃,已經具備了冶煉出鐵金屬的條件。
明文辨史認為,中華先民在冶銅過程中,或者燒制彩陶過程中,都會無意中冶煉含鐵礦石,如果達到1000℃左右的高溫、送風量控制高溫還原反應等條件,就會冶煉出鐵金屬。鐵金屬的持續出現,及對鐵金屬性質的深化認識,會促使中華先民有意識地發明創新冶鐵技術,并加以利用。
中國目前發現的最古老冶煉鐵器是甘肅省臨潭縣磨溝寺洼文化墓葬出土的兩塊鐵條。2009年6月,相關專家在遺址內頭龕右側陶雙耳罐中間土中發現一根鐵條和一塊鐵銹,經檢測,發現鐵條上的成分為煉滲碳鋼鍛打而成,充分證明該鐵條為人工冶鐵制品,冶煉時間為公元前14世紀左右,同時也說明該鐵條是中國境內出土的最早人工冶鐵證據。
由于該文物2009年才出土,當時只發布了簡報,完整的考古文章2014年才發表,故知名度較低。后經清華大學及牛津儀器公司檢測,鐵條由“塊煉滲碳鋼”鍛打而成,是冶煉金屬。同時碳14檢測顯示兩塊鐵條年代分別為——3090年前、3075年前;理論誤差不超過35年。但由于鐵條銹蝕嚴重,一塊鐵條內部完全銹蝕,另一塊鐵條尚存部分殘鐵。所以實際誤差可能較大。對此,研究人員又對墓主人骸骨及墓葬其他文物進行了碳14檢測,最終認定該墓葬及鐵條的年代為3510年前~3310年前之間。
磨溝寺洼文化墓葬出土的冶煉鐵條該文物不僅打破了此前由鐵刃銅鉞(北京市平谷縣出土)保持的“中國最古老鐵器”的記錄,同時也打破了由西周虢國玉柄鐵劍保持的“中國最古老冶煉鐵器”的記錄。
經統計,甘肅、青海、寧夏和陜西西部等地出土早于公元前5世紀的早期鐵器已有50多件,其中甘肅永昌三角城和蛤蟆墩出土鐵器4件、靈臺景家莊出土銅柄鐵劍1件、禮縣秦公墓地趙坪墓區2號貴族墓出土鎏金鏤空銅柄鐵劍1件及此墓南側的1號車馬坑中發現“銹蝕嚴重的鐵制品”、隴縣邊家莊出土的1件銅柄鐵劍和長武出土1件鐵短劍等共10件,其余40余件樣品的年代為春秋戰國。經過專家分析判斷,認為這些已經出土的鐵器可以追溯到2900年前。
春秋戰國時期鐵器的生產還處于初期階段,但作為一種新的生產力因素,在社會生產中發揮了巨大作用,促使中國社會由奴隸制發展到封建制。到戰國中葉后,鐵器普及到全國各地。當時楚、燕等諸侯國的軍隊裝備,已基本以鐵制武器為主。到了東漢時期,鐵器最終取代了青銅器。
依據現階段考古資料,中國早期的人工冶鐵制品材質主要是塊煉鐵和塊煉滲碳鋼。截止目前為止, 戰國早期以前出土以塊煉鐵及滲碳鋼為材質的冶鐵制品( 不包括新疆地區) 及其分析研究匯總見下:
新疆目前考古發現最早的鐵器,也不過是距今3000多年,并不比甘肅省臨潭縣磨溝寺洼文化墓葬出土的鐵器時間早。如果從時間上判斷,無法解釋冶鐵技術必然是從西北地區傳入中原的。
摘自《甘肅臨潭磨溝寺洼文化墓葬出土鐵器與中國冶鐵技術起源》
三、冶鐵技術起源辨析
之所以歷史學術界較多認同冶鐵術起源于西亞、并經中亞、新疆傳入中原,主要原因是西亞聲稱的冶鐵遺存年代更早,且新疆出土早期鐵器較多。
摘自《新疆地區的早期鐵器和早期鐵器時代》
中國內陸出土的金屬遺存,剛出土時大多是銹蝕嚴重。而且小件的金屬遺存很少,明文辨史認為可能是因為小件金屬遺存容易被完全銹蝕,形成土渣,難以發現。而新疆及西北地區氣候相對干燥,金屬遺存可以保存的時間更久,所以新疆發現的早期鐵器遺存較多也是理所應當的。
新疆出土早期鐵器存在年代檢測不夠,早期鐵器的絕對代不太明確的問題。不只鐵器如此,新疆出土的銅器也是如此。
西亞中亞的早期鐵器也是如此,西方聲稱的歷史年代并不可信。在科技測年技術發明之前,西亞中亞的遺址遺存年代就通過地層學類型學確定了,在科技測年技術發明之后,并沒有系統性的進行調整。
西方聲稱西亞哈拉夫文化7000年地層的黍,實際嚴格進行科技測年之后,發現不早于4500年,夸大了2500年之多。據此看來,西亞中亞的地層年代都應該大幅調整才對,西亞中亞的遺址遺存年代并沒有西方聲稱的那么久遠。
近些年我們都看到了,以色列“考古學家”發現1萬年前的編織籃子、德國“考古學家”發現了3000年的閃閃發光的青銅劍、英國“考古學家”發現了1600年前的古羅馬的簡體漢字泥板書“吉姆在這里”等等等等。
這些“文物”在我們看來就是一眼假,但這就是西方考古界認可的的考古學術成果,所以說西方考古確定的遺址遺存年代實在不敢相信。
在冶銅、冶鐵技術發明之前,在露天堆火和露天燒陶的條件下,都不可能提煉出銅、鐵金屬;只有掌握了密封爐窯和鼓風技術,才可能達到1000℃的高溫;只有掌握了送風量控制技術,才可能控制礦物的氧化反應和還原反應;只有燒制彩陶,才可能粉碎金屬礦物作為顏料,粉碎性的金屬礦物在爐窯中更容易提煉出金屬;只有長期燒制彩陶,才可能持續對金屬礦物進行燒制并認識金屬礦物性質。
所以,只有在掌握密封高溫爐窯技術和送風量控制技術的條件下,只有長期燒制彩陶,才有可能發明并利用冶鐵技術。
中國通過考古研究和科學測年,證明了中國彩陶是獨立起源的,并由中原的仰韶文化傳播到了中亞的楚斯特文化。但是就沒再往西深入研究了。如果再往西深究,很可能推翻西亞發明彩陶和陶器的歷史。
據說位于伊朗的錫亞爾克遺址可追溯到公元前 6000-5500 年左右,并且發現了7000年前的彩陶。楚斯特文化與伊朗錫亞爾克一期的彩陶文化的絕對年代相差達4000年。
但是被大山阻隔封閉的中國仰韶文化彩陶于距今3000年前就西傳到了中亞費爾干納的楚斯特,為什么比仰韶文化近得多的伊朗錫亞爾克文化的彩陶,歷經4000年卻不能傳到中亞費爾干納的楚斯特?
中亞楚斯特彩陶和伊朗錫亞爾克彩陶的絕對年代之間有4000年的巨大的鴻溝,不得不讓人懷疑,伊朗錫亞爾克遺址的絕對年代到底是多少?錫亞爾克的彩陶是否是費爾干納的楚斯特文化東傳過去的?中國考古所作的彩陶年代斷定,基本可以推翻中亞西亞彩陶動輒7000年、8000年歷史的錯誤斷代。
連彩陶都不會燒制,就談不上認識赤鐵礦等含鐵金屬礦物,連含鐵金屬礦物都不熟悉,會掌握冶鐵技術嗎?不掌握冶鐵技術,如何把冶鐵技術傳給中國?
四、中國古代典籍記載的冶鐵情況
《史記》、《漢書》中都曾記載:張騫通西域以后,把冶鐵技術帶到中亞和西亞。西漢時大宛( 今烏茲別克斯坦費爾干納盆地)以西直到安息(今伊朗),都不會鑄造鐵器,去了那邊的漢人教會他們煉鐵鑄造兵器。
《漢書》、《晉書》中還記載:大宛以西到安息這一帶,缺乏金屬材料,如果得到漢朝的銅、鐵、白銀等金屬,都不當錢幣用,而是把它們做成可用的器物。
《史記·大宛列傳》:“自宛以西至安息國,雖頗異言,然大同,自相曉知也。其人皆深目,多須髯。善賈市,爭分銖。貴女子,女子所言,丈夫乃決正。其地無絲漆,不知鑄鐵器。及漢使亡卒降,教鑄作它兵器。得漢黃白金,輒以為器,不用為幣。”
《漢書·西域傳》自宛以西至安息國,雖頗異言,然大同,自相曉知也。其人皆深目,多須髯。善賈市,爭分銖。貴女子,女子所言,丈夫乃決正。其地無絲漆,不知鑄鐵器。及漢使亡卒降,教鑄作它兵器。得漢黃白金,輒以為器,不用為幣。
《晉書·列傳》:大宛國去洛陽萬三千三百五十里,南至大月氏,北接康居,大小七十余城。土宜稻麥,有蒲陶酒,多善馬,馬汗血。其人皆深目多須。其俗娶婦先以金同心指钚為娉,又以三婢試之。不男者絕婚。奸淫有子,皆卑其母。與人馬乘不調墜死者,馬主出斂具。善市賈,爭分銖之利,得中國金銀,輒為器物,不用為幣也。
大宛和安息位置圖
古代中國很多生產制造的產品,西方沒有,所以中國出口了很多產品到西方。波斯、阿拉伯語文獻中可以見到許多帶有“中國的”這一修飾語的名詞。有些只是表示從中國運來的物品;但還有一些則是固定語匯,用以指稱某種中國特產或中國發明的物品。這些物品由于在波斯、阿拉伯語言中找不到對應的詞匯,因此便用一個已有名詞加上“中國的”后綴合成一個專有名詞來指代它。例如:中國土是指高嶺土,中國木是指肉桂,中國根指茯苓,中國雪、中國鹽指用來制作火藥的硝石,等等。
在中古時代的波斯、阿拉伯文獻中經常見到“中國石”和“中國鐵”,指來自中國的鑄鐵(生鐵)和錫青銅。中國的銅、鐵等金屬制品在伊斯蘭世界久負盛名,這兩種礦石及其制品一直大量出口,是最受歡迎的商品。
宋代《淳熙三山志》就記載了福建出產的生鐵及民間打造的農具、鍋釜出口海外的史實。
元代汪大淵《島夷志略》中記載,中國海上“貿易之貨”中,除了素有盛名的中國織物和陶瓷器外,銅鐵類礦石及制成品也占據了相當大的比重。經統計,汪大淵共記錄海外地名99個,55地都進口中國的鐵、銅原料或制成品。其中,鐵及鐵制品的出口地區比銅類制品更為廣泛。鐵一類的外銷品有:鐵、鐵塊、鐵條、鐵線、鐵鼎、鐵鍋、鐵器、針;銅一類的出口品有:銅、銅條、銅線、銅珠、銅鼎、銅器、白銅。
近年來不斷增多的水下考古資料證實,銅、鐵制品是整個中古時代中國向海外銷售的主要商品。1998年印尼東南勿里洞島發現的9世紀阿拉伯沉船黑石號,打撈出的出水物中除了大量的瓷器外,還有鑄鐵大鍋、鑄鐵鼎、銅合金碗、銅磨石、銅秤錘,以及兩大捆帶有金屬凝結塊的木條,其原形是兩捆帶鐵簇的箭矢。另外,船上還有29面青銅鏡子。這艘沉船豐富的發現物,幾乎涵蓋了穆斯林文獻中出現的所有中國銅鐵制品。
20世紀90年代在爪哇和Sumatra附近的爪哇海有一艘沉沒的海船被打撈上來。沉船是一艘可以追溯到第十二或第十三世紀的商船,據信是從中國東南部的泉州到印度尼西亞的爪哇。然而,它在爪哇和Sumatra附近的爪哇海沉沒了。從出水文物表明,該船的出發港是福州,其陶器大部分來自福州。
這艘28米長的木制帆船上載有近200噸來自中國的鍛造鐵棒、鑄鐵鍋和炊具以及約10萬件陶瓷。這些商品還包括來自印度的樹脂和來自東非的象牙。反映出這艘船大量販運鐵貨和陶瓷。
在西南亞和歐洲等地區,直到14世紀煉出生鐵之前,一直采用塊煉法煉鐵。可以說,中國的銅、鐵等金屬冶煉技術和制造技術,在整個古代歷史中始終處在世界領先的位置。東南亞、南亞、中亞、西亞、中東、非洲都熱衷于進口中國的金屬材料和金屬制品。
結語
中國的陶器史、彩陶史、陶窯史、用火技術史、冶銅史、冶鐵史及典籍記載證明了冶鐵技術只能起源于中國。
在中國以外的地區,由于西方主導的遺址遺存年代存在嚴重的夸大行為,所以會對人類冶鐵歷史產生誤導。如果按照實際情況對西方鐵器和冶鐵遺址遺存進行科技測年鑒定,把矛盾點理清,也應符合中國發明冶鐵技術,并傳播到其他地區的結論。
鑒別偽史金句2:沒有經過嚴謹的多次科技測年校正的遺址遺存文物年代,很可能是偽史!
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