工匠的世界：技术进步与古代文明
——“冶金术与古代东亚文明”丛谈之六
《中国社会科学报》编者的话：长期以来，科学技术史揭示的文明观突出了西方的地位。金属的认识、开发和利用，是人类文明发展至一定高度的产物。它不仅在极大程度上推动历史的进步，改写社会的面貌，也代表人们征服自然的非凡能力。古代中国以青铜冶铸为代表的冶金术起步较晚，但它在三代以降数千年的历史中日臻完善，后来居上。透过冶金术，人们看到的不只是一个“工匠的世界”，更是一个涉及政治消费、宗族伦理、鬼神信仰、审美情趣等多重因素的复合社会。在中国乃至整个东亚地区的古代文明史上，形而上之“道”与形而下之“器”最终在这门金和火的艺术中历经淬炼，融为一体。将冶金术放入东亚古代文明中，以西方中心论谱写的全球科学技术史将面临认识论和方法论上的挑战。
【核心提示】在二里头文化时期，甚至龙山文化晚期，已经开始生产青铜容器。其中相当数量的青铜容器都是经过锻打、铆接、焊接而成的。
从二里头文化时期开始，青铜的“冶”和“铸”已经分离，冶炼进行于矿山，而铸造是在都邑开展的。谈到文明要素，这是一个很重要的内容。
“寓巧于拙”的青铜铸造技术
冶金技术的起源问题非常复杂。在二里头文化时期，甚至二里头文化之前的龙山文化晚期，已经开始生产青铜容器。其他文明中也有青铜器的生产，其中相当数量的青铜容器都是经过锻打、铆接、焊接而成的。中国青铜时代开始于一条“简单”的路线，即铸造。为什么最初选择了铸造这种工艺？笔者认为，这是因为当时的青铜制造业继承了此前发达的制陶工艺的模具制造方法所致。
中原地区很早就开始使用泥范铸造青铜器，而在中原地区以外的周边或巴纳德所说的“落后地区”、“蛮族地区”则使用石范。一块一块的泥范和泥芯组合起来，可以铸造成形形色色、多姿多彩的青铜器。郭宝钧对此做了很好的总结，他认为中国古代的青铜生产是“枝简叶繁”，也就是用简单的陶泥片铸造非常复杂的器物；或者“寓巧于拙”，即采用看似笨拙的雕模雕范，然后把范模组合起来，最终铸出精美的青铜器。
从泥范到砂型的进步
从二里头文化到二里岗文化时期，青铜铸造术有了一个很大的飞跃，这主要表现为器型变大、纹饰复杂化。大型青铜器的出现，要有强大的技术支撑。首先，如果要做100公斤的器物，就需要很大的炉子，或是把若干炉子有效组合起来，设法使各部分相互配合。这些都是必须解决的技术问题。当时有一项很重要的发明，即首先进行分铸，然后一步步把它们结合到一起。同时，为了减少技术风险，他们发明了垫片。把一个小小的碎铜片放到范和芯中间，这样就能保证器型在组合、装配过程中不会出现问题，从而大大提高了成功率。商代以后直至西周，人们又采取多重手段，以便降低技术难度。随之而来的一方面是技术程序的复杂化，另一方面则是一系列的技术发明。
笔者将中国上古时期的青铜器分为两个阶段。一是春秋中期以前，即传统的礼制阶段，当时基本上是一个以泥范、块范铸造的单线的、高度垄断的市场。二是春秋中期以后，青铜器的需求量变大，青铜铸造业的垄断被打破，许多贵族也熟练掌握了这种往昔人们心目中的“高新技术”。
青铜器的纹饰各不相同，从兽面纹变成了几何纹；装饰变化，铸造也发生了变化，开始出现刻纹、镶嵌、包金、鎏金、鎏锡等纹饰。纹饰的种类也增多，例如楚器；从山西侯马遗址发掘材料来看，当时的青铜铸造业分工更加细腻，开始具备工业化分工的大工厂生产，从而导致一个全新生产局面的生成。
与此同时，一些外来技术也得到了运用，如失蜡法。虽然这一技术适用于铸造复杂的器物，但在实际应用中，却只是做一些配饰，比如那些不能通过块范法制作的附件，就用失蜡法代替。可以说，中国泥制陶范的技术，具有强大的融合力与内和力。笔者将其归结为技术的自组织能力，即技术在自身系统中不断地创新。
另一个很重要的技术是叠铸，就是一次性批量地浇注、生产产品。这主要用于钱币、车器、兵器和工具的铸造。钱币需要流通，而它们不可能每个都经过称量，最好的办法是铸造时使它们的重量相一致，特别是在实物货币阶段，这就非常重要。这样一些基础要素的集成，就构成了新兴技术的框架，并不断为秦汉帝国冶金技术提供支撑。
随着三代礼乐制度的崩溃，青铜礼器的生产日渐式微，甚至导致中国两千多年的泥范分块法传统逐渐消失。到了魏晋以后，还铸造少量的青铜器，但已经不是泥范所铸，而是砂型铸造。汉代的钱币用泥范制作，到了唐代以后，钱币生产已经转用砂型，这种砂型已接近《天工开物》所记载的白砂。宋代青铜器又开始礼器制造方面的复古运动，尽管他们对夏商周三代青铜器有不少的收藏和研究，金石学也已经兴起，但由于制造者并不了解上古泥范分块铸造的具体技术细节，因此只能利用当时流行的失蜡法来铸造。
相关研究表明，宋代以后的大约十几件器物还是用白砂法铸造的，但其工艺水平却不能和商代青铜器相媲美。明代以后，青铜器又发生很大变化，即使用新材料——黄铜。黄铜资源丰富，基本取代了青铜，以至于到清朝，政府铸造青铜钱，还要专门聘请匠师。庙堂之器，如孔庙的铜器和北京天坛的宝器，基本上都是使用黄铜，青铜已经很少了。这是资源和时代变化的结果，通常来说，虽然我们称其为古代的青铜器，但它们实际上已经属于黄铜了。
（作者单位：中国科学院自然科学史研究所）
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古代文献中的冶金术
1.山上有赭者，其下有铁，山上有铅者，其下有银。一曰上有铅者，其下有银，上有丹砂者，其下有金，上有慈石者，其下有铜金，此山之见荣者也。（《管子·地数篇》）
2.山上有葱，下有银；山上有薤，下有金；山上有姜，下有铜锡；山有宝玉，木旁枝皆下垂。（段成式《酉阳杂俎》卷16）
3.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。（《周礼·考工记》）
4.石胆……能化铁为铜，合成金银，练饵食之不老。（《神农本草经》卷1《石胆》）
5.曾青得铁，则化为铜，外化而内不变。（《淮南万毕术》）
中外古代冶金技术重大发明时间对照表
来源：《中国社会科学报》2013年1月4日第400期
