从冶金史看中国文明的演进

梅建军

一 导言

金属的出现和早期使用，表明东西文明的差别早已出现。通过考察青铜、钢铁和镍白铜技术的发展与中国文明演进的关系，有助于认识“技术发明之社会体系化”的价值和作用。纵观历史，中国文明演进离不开与世界其他文明体系的交流和互动。最关键的是，中国文明不仅能不断地学习和吸收周边其他文明的成果，而且能改进和创造新的成果，并反馈给世界其他文明，从而为世界文明的整体性成长作出贡献。

关于金属的出现和早期使用，如果把东西方文明放在一起做一个粗略的比较，就会注意到几个显著的差别：即时代早晚有别、金玉材料有别、器物用途有别、制作工艺有别、艺术风格也显著有别。我们需要思考的是，为什么从这么早的时期就会呈现如此显著的差别？这些差别对东西方文明后来的演进和发展究竟会有怎样的影响？而这种影响是否持续到今天的世界？

首先看铜冶金技术的起源与传播。这张示意图发表在二○○九年英国《古代》（Antiquity）杂志的一篇论文中，形象地展示了冶铜技术从西亚起源，而后向周边地区逐步扩散或传播的情景。这是基于当时的考古发现和断代做出的一个粗略的示意图。实际上，具体到某些地区，还存在很多争议。不过，我在这里选用这张图，只是为了说明铜器的出现和早期使用，东方要晚于西方。西亚和东欧在公元前5000—4000年已经出现了铜制品和冶铜技术，而在东方，铜器最早出现在中国的时间大约是在公元前第三千纪。在中国，早期铜器的出土主要分布在北方和西北地区。从出土铜器的时代和数量上看，西北地区应该是最重要的，个别出自甘肃和青海地区的早期铜器，最早可以追溯到公元前第三千纪。所以有很多学者认为，冶金技术是公元前第三千纪从欧亚草原地区，尤其是俄罗斯的南西伯利亚，逐步传到中国西北地区的，而后再从西北传至北方和中原地区。以上是讲东西方冶金技术起源在时间上的不同。

其次是看材料选择上的不同。东西方对不同材料价值的认知颇为不同，最显著的莫过于对金和玉的使用。从已有的考古发现可以看出，在早期阶段，东方也就是中国是崇玉的，西方则是贵金，就是对金这样一种材料更为重视。这种有关材料价值观念的差异背后，应有更深刻的社会因素在起作用。在保加利亚著名的瓦尔纳（Varna）大墓中，出土了大量的金器和铜器，年代为公元前4600—4200年。在这么早的年代，东欧地区就能制作数量如此多、造型如此丰富的金属随葬品，真是令人惊异！金器的重要性在这一考古发现中展现无遗。值得注意的是，金器和银器在中国商代及其以前的考古发现中似乎没有那么显著的重要性，尽管也有少量的发现，但远不及玉器在早期文化遗址中所占据的地位。以致美国学者邦克（Emma Bunker）注意到这一现象后颇感吃惊，因为它跟世界其他地区太不一样了，所以她将其称作“文化之谜（a cultural puzzle）”。

第三是早期金属器在用途上的差别。中国青铜时代制作了大量的青铜容器，都是用作宴饮、仪式和祭祀的礼器，而非实用器。在西方，金属器很贵重，一般都用来做实用器物，也有做装饰品的。

第四是制作工艺上的差别。在西方，最常使用的成型工艺是锻造，尤其是制作容器，通常都是打制成型。采用锻造工艺，一名工匠就可以单独制作一件完整器物，这样就把器物与工匠个体联系在一起了。相比铸造而言，锻造或打制比较节省金属原料，因为可以把器物打得很薄。希腊出土的彩绘陶瓶上就绘制有工匠锻造制作铜立像的场景。与西方大量使用锻造作为金属的成型工艺相比，中国青铜时代最广泛使用的成型工艺是铸造，而且是中国特有的一种组合陶范铸造工艺，这种工艺特别适合制作容器，一旦被发明出来，就被不断地改进，发展到很高的水平，对中国早期文明的后续发展影响很大。

最后是金属器在艺术风格上的差别。在西方，金属雕像，无论是表现人或动物，都为数众多，艺术风格以写实为主，多呈三维立体造型；而在东方，中国青铜器从艺术风格上讲，最特别的还是礼仪容器上的装饰图案，以抽象的饕餮纹、兽面纹为最，造型也主要是平面的或浅浮雕状。后来还有一个重要的特点，那就是铭文的出现，或铸或刻，成为研究中国早期文明史最重要的文献来源。

以上我从金属制作和使用的角度，对东西方文明做了一番粗略的比较，列举出五个方面的显著差异，意在说明：东西方文明从很早的时候起，在观念、技术、方法、风格和语言等很多方面，其实就已经形成了自己的传统；而这样的传统在后来的漫长历史进程中，不断得到传承、改造、创新，一直延续到现在。今天的世界尽管已经受到了全球化的深度浸染，文化和文明的交流与融合无时不在发生，但东西方文化和文明传统的基因仍在发挥着作用。下面我将以青铜、钢铁和镍白铜技术的发展为例，进一步阐述中国文明的演进及其重要特征的形成。

二 范铸技术体系与中国青铜时代的文明

首先讲中国青铜技术的发展。铜和青铜冶炼技术在中国是怎样出现的？中国的古人掌握了铜和青铜的冶炼技术以后，又是如何发展和使用这一技术的？这涉及青铜范铸技术体系的形成及其深远的影响。可以说，青铜范铸技术的使用贯穿了中国的青铜时代，因为它与特定的宗教或礼仪观念结合了，在长达千年的历史中，青铜礼制容器都是主角。但青铜器的辉煌又是如何消失的呢？这就不得不说到东周时期的“礼崩乐坏”。从秦汉时代开始，再也看不到商周时期所常见的那种厚重的青铜礼制容器了，这并不等于说其影响就此消失殆尽。事实上，在青铜时代所形成的种种文化传统或文化基因，仍以其他的方式在继续传承。

关于铜和青铜冶金技术在中国的发生或起源问题，学术界一直存在争议。这种争议最早可以追溯到二十世纪四十年代，有学者主张冶金术是从外部传入中国的，也有学者主张是本土起源的。这种争议并不完全是学术性的，有时也带有政治性的意味。限于时间，这里不打算详细回溯这些争论的细节。但有必要指出，近三十年来，考古学界和冶金史界对这一问题的看法逐步回归学术本位，而较少受到非学术因素的影响。我将着重介绍近三十年来的一些考古发现以及学术界的一些新认识，这主要涉及青铜冶金在中国的发生及其与欧亚草原文化的联系，也就是主张冶金术不是中国本土起源的，而是从草原地带传入中国的。我要强调的是，这一见解并非定论，亦非学术界的普遍共识。事实上，持本土起源或多元起源观点的学者始终存在，比如说最近中山大学的郭静云老师就提出了“长江中游冶炼技术本土起源”的新观点。

从五十年代到八十年代，在甘肃、青海等地发现了越来越多的早于商代的铜器，有的年代甚至可以早到公元前二○○○年。因此在海内外，主张冶金术在中国独立起源的学者越来越多，这其中也包括我的老师柯俊院士。八十年代的时候，这种观点仍是主流，可是到了九十年代，变化就开始出现了！最具标志性的事件就是中国社会科学院考古研究所的副所长安志敏先生，在一九九三年《考古》杂志上发表了一篇题为《试论中国的早期铜器》的论文，首次提出“铜器的起源，很可能是通过史前时期的 ‘丝绸之路’进入中国的”。这是中国著名的考古学家首次公开讨论冶金术从外部传入中国的可能性。这件事的影响之大，大家现在很难体会出来。我清楚地记得，我是一九九四年从美国宾州大学的梅维恒（Victor Mair）教授那里获知有这样一篇论文的，事实上我最早读到的是梅维恒先生翻译成英文的、关于安先生的这篇论文观点的一个摘录，当时我在剑桥李约瑟研究所做访问研究，正在考虑申请剑桥大学的博士论文选题，这篇论文可以说给了我很大的激励，使我下定决心去做新疆地区早期铜和青铜冶金的研究。

如果说安志敏先生的论文只是提出了学术见解，但没有给出具体的考古证据的话，那么以考古证据来具体论证中国早期铜器与欧亚草原青铜文化存在联系的论文很快就出现了，这就是美国学者胡博（Louisa G.Fitzgerald-Huber）一九九五年发表在《早期中国》（Early China）上的这篇经典性的论文《齐家与二里头：与远方文化接触的问题》（Qijia and Erlitou: the Question of Contacts with Distant Cultures）。很快，对甘肃和新疆地区出土早期铜器科学分析的研究论文也发表了，首次证实了砷铜合金的存在，进一步地揭示了与欧亚草原青铜文化的某种联系。

自二○○○年以来，关注中国冶金起源问题的研究论文就非常多了。有两篇论文值得特别关注：一篇是北京科技大学孙淑云老师有关四坝文化遗址出土铜器的科学分析，进一步阐明了甘肃地区出土早期铜器的科学特征；另一篇是北京大学李水城老师发表在《考古学报》上的长文《西北及中原早期冶铜业的区域特征及交互作用》，可以说很好地总结了学界对冶金起源问题的新认识。那么，究竟是哪些新认识呢？我这里把它们归纳成以下四点：第一是西北地区与欧亚草原青铜文化存在联系；第二是冶金技术传入中原的路线，先从欧亚草原到新疆北部，再依次传到新疆中部和东部，然后经河西走廊推进到中国北方或关中地区，最后抵达中原；第三是在甘肃张掖等地发现了早期的冶铜遗址；第四是甘青地区和中原地区的早期铜器在用途上存在显著的差异。甘青地区出土的铜器以个人的装饰品为主，而中原地区的铜器却并非如此。

下面来考察一下西北地区出土的早期铜器和冶铜遗物。齐家文化各个不同遗址出土铜器的年代，大致相当于公元前两千年至一千五百年，其材质主要是铜和青铜，铜器的种类极其丰富，包括刀、斧、矛和耳环，还有铜镜，而且是在背后带有纹饰的铜镜，也有个别的金器，如金耳环。四坝文化的铜器跟齐家文化比稍微晚一点，但类型基本相似，以小件装饰品和工具为主，如刀和斧，也见到了不少的箭镞，还有两端打扁的做工精美的金耳环。但最值得注意的是周边装饰有四个羊头的权杖头，无论是器型还是装饰，均与伊朗出土的一件非常类似，这或许暗示了在这个阶段，中国出土的早期铜器跟西边的文化存在着某种联系。

近年来，在甘肃河西走廊与早期冶金相关的最重要的考古发现是在张掖发现的西城驿遗址。这是一处聚落遗址，位于黑河流域中游地区，年代是公元前两千一百年至一千六百年，相当于马厂晚期至四坝文化时期。西城驿遗址之所以重要，是因为其出土的遗物不仅有彩陶、铜器、小麦和土坯建筑，而且还有矿石、炉渣、炉壁、鼓风管和石范等与冶铸活动相关的遗物，可以说是迄今所知中国最早的冶铸遗址。西城驿遗址出土的铜器全是小件的工具，主要是小锥。北京科技大学李延祥教授和甘肃考古研究所陈国科博士合作，对该遗址出土的四十二件铜器做了科学分析，结果表明绝大多数为纯铜器，九件为砷铜器，锡青铜仅有二件。大量纯铜和砷铜器物的存在，反映了甘肃地区早期铜器的材质特征。最有意思的是西城驿遗址出土的石范，尤其是铸造铜镜的石范，为首次发现，十分罕见，与齐家文化和天山北路等文化遗址中出土的铜镜实物形成呼应，表明早期铜镜的使用或许是西北地区的一个重要特征。

近年来在山西榆林石峁遗址也有了与早期冶金相关的重大考古发现。该遗址规模宏大，出土的精美玉器特别引人注目，还有规模巨大的石墙和最近公布的石雕资料，极为珍贵；石雕的造型图案让人联想到商代青铜器上的饕餮母题。不过我们最关心的，是石峁遗址出土的铜器和铸造铜器用的石范，是铸铜活动出现的物证。石峁遗址的年代与西城驿遗址相当，大致都在公元前第二千纪的前半叶，两者都出土了石范，让人不得不推想到彼此之间可能存在某种联系。尽管石峁遗址目前出土的铜器不多，但有人曾经采集到据说是出自石峁遗址的铜器，主要是手镯类的装饰性器物。这些器物与西北地区齐家文化遗址出土的铜镯和铜钏相比，形制上有相近之处，似乎也显示出与西北地区的可能联系。不过，就现有的考古证据而言，要建立冶金术从中国西北地区向东传播到中国北方，尤其是位于陕西北部的石峁遗址，这中间还有很多的缺环，但不妨作为一个工作假说，以展开进一步的研究。

下一个值得注意的发现是石峁遗址南边的陶寺遗址，位于山西省南部的襄汾县，是连接西北和中原的另一个重要环节。这是龙山时代的一处大型城址，有大型墓葬群，年代是公元前2300—1900年，比石峁要早一些。该遗址出土的铜器不多，中国社会科学院考古研究所的刘煜研究员对一件带齿铜环和一把铜刀进行了分析检测，表明铜环的材质为砷铜，而铜刀则为红铜所制。如果我们把甘肃临潭磨沟遗址、内蒙古赤峰二道井子遗址和河北蔚县一些遗址出土的铜器放在一起进行比较，就会发现，在公元前第二千纪中叶或稍早，在中国西北和北方地区出土的铜器在类型上具有很多共性，都是小件的个人装饰品和工具，比如带喇叭口的耳环和小刀。这一形制和用途上的特征与后来中原地区的铜器形成了鲜明的对比。

接下来就是我们所要关注的重点，即河南偃师的二里头遗址。二里头遗址与陶寺遗址相对而言要近很多，约为280公里，而距离石峁遗址则要远很多。与西北和北方地区相比，二里头遗址出土的铜器发生了很大的变化，耳环一类的个人装饰品基本不见了，更多的是工具、兵器（斧、钺、箭簇），而最大的不同是容器的出现，还有用绿松石和铜板组合制作的铜牌饰，则是首次出现。特别值得注意的是铜铃，从类型上揭示出与陶寺遗址所出铜铃的某种关联，而从铸造工艺看，铜铃的铸造显然要用到组合陶范，比铸造普通的小刀、小锥要复杂很多，很可能是容器铸造的先声。因此，二里头与陶寺之间的联系值得给予特别的关注。

二里头遗址出土的青铜容器从铸造工艺上看已经达到了很高的水平。把二里头的铜器和中国西北地区出土的铜器放在一起做一个比较，两者间的差异立即凸显出来：在西北地区，个人装饰品如耳环、手镯和项饰很常见，这些到了二里头就基本消失了，代之而起的是各种形制的容器，如爵、角、盉和鼎等。这说明在二里头遗址所代表的文化阶段，也就是很多学者所主张的夏文化时期，或者夏王朝，铜器技术的使用发生了一个显著的变化，或许可以认为是一个革命性的变化。这个变化的集中体现就是用于祭祀或礼仪活动的容器出现了！问题是，为什么会发生这样的变化？这一变化背后的推动力是什么？

要回答这些问题，我们必须回到更早的新石器时代，也就是中原地区以龙山文化为代表的时期，考察当时业已形成的祭祀礼仪传统。在这一传统中，随葬贵重物品如玉器和陶器是丧葬礼仪的集中体现，也就是说，陶制礼容器及其各种组合在新石器时代实际已经出现，并且得到了广泛认同和应用。那么接下来的问题是，为何要用铜器来替代陶器、进而建立一种新的祭祀礼仪规范？

二里头遗址中出土了大量的陶器，其中有很多用作礼器，也就是用于祭祀、宴饮等礼仪活动。这些陶制礼容器中，最突出的是饮酒用的觚、爵和角。另外，陶玲的存在也值得注意，因为它或许有助于理解前面提到的铜铃及其考古意义。由陶礼器发展到青铜礼器，是什么力量在背后推动呢？可以想见应该是当时社会的精英或贵族阶层。铜在当时无疑是一种比较稀有而贵重的材料，跟陶容器比，铜容器不易打碎而更耐用，其价值显然更高，作为礼器使用更能彰显拥有者的身份和地位。因此，用铜这种新出现的稀有材料来制作容器，以取代陶制容器，应该是当时社会的统治阶层给工匠们提出的要求，或许也可视作一种社会的需求，而工匠们发明了组合陶范铸造技术，居然制作出了青铜容器！二里头遗址第三期出土的青铜爵，是目前所知年代最早的青铜容器，可以看到其表面无任何装饰，单薄，铸造略显粗糙，正表明其尚处于尝试铸造容器的最初阶段。把二里头遗址第三期出土的陶盉与出土的青铜盉进行对比，可以看出两者在形制上非常接近，铜器模仿陶器的迹象很明显。青铜盉上还残留有范线，表明了组合陶范铸造工艺的使用，可以看出铸造这样一件盉的工艺相当复杂，有赖于陶范的制作和组合，可见陶、铸这两种工艺在制作青铜容器时是密切相关的，可谓陶铸不分！

那么，什么是组合陶范铸造技术呢？其发明的意义又该如何理解呢？这张幻灯片取自李延祥老师的课件，可以说很形象地说明了组合陶范铸造青铜容器的原理。这当然不是这一技术初始阶段的形态，而是其发达阶段的形态。而且，这一图示只是为了大致说明铸造这一方鼎可能的分范方法或步骤，比如起码需要六块范，其中有两块既是外范，也作内芯。这是简化的图示，事实上，很多青铜器还有凸起的扉棱，铜器表面还有各种复杂的纹饰，分范及其组合会变得非常复杂。

陶范技术的复杂性可以从考古发掘出土的陶范遗物看出来。在一些古代的铸造作坊遗址中，经常会出土一些破碎的陶范，有的可能是使用过的，有的可能还没有使用过，从商代到西周和东周，各个时代的遗物均有，是组合陶范技术被广泛而长期使用的直接证明。有的陶范残片甚至可以与出土的青铜器对应上，有的陶范表面有浮雕，雕刻得非常细腻、繁复，充分展现了这一工艺技术曾经达到的高度发达的水平。

商代应该讲是青铜礼器发展的一个高峰，其集中体现就是商代晚期的王都遗址即殷墟所出土的青铜器。最引人注目的是1975年在殷墟发掘的商王武丁的嫔妃之一妇好之墓，其中出土了大量精美的青铜器，堪称商代晚期青铜器铸造水平的代表。

青铜器发展到西周时期，与礼制的结合更为密切。根据《周礼》的记载，祭祀、丧葬、宴饮等活动中，青铜礼器的摆放和使用都要按照社会的身份等级来进行，相关规定颇为详尽，比如天子祭祀时要用九鼎八簋，诸侯用七鼎六簋，大夫用五鼎四簋，士用三鼎二簋、或二鼎一簋，等等。礼制以物化的形式存在，并且延续下来。礼制的重要性在文献中有很多记载，比如荀子说：“人之命在天，国之命在礼。”孔子也说：“不学礼，无以立。”《左传》中还有这样的话：“礼，所以经国家，定社稷，序民人，利后嗣者也”。这表明，到了东周时期，学者们对礼制在社会生活中的重要性已有了充分的认识，并且记载了下来。

西周虢国墓地的考古发现就证实了文献中的记载。虢国墓地发现于河南三门峡，其国君墓中随葬有七个青铜鼎，符合诸侯丧葬用鼎之制即“七鼎六簋”。到了春秋时期（公元前7—前6世纪），郑国国君墓里面居然出土了九个鼎，逾越了《周礼》所规定的诸侯用鼎之礼数，属于僭越之举。这种现象在湖北京山的曾侯墓中也曾出现。僭越现象的出现，表明周王室对礼制的控制已经衰落，预示着“礼崩乐坏”时代的到来。

从二里头到东周时期，青铜礼器的制作和使用持续达千年之久，这背后是什么力量在支撑呢？我觉得根源在于技术与礼制的交互作用，礼制的需求刺激了技术的持续发展，而技术的社会体系化，包括王室或宫廷对技术的垄断和对相关金属资源的控制，又继续强化了技术的革新和创造，使得青铜礼器成为商周时期礼制运行最显著的物化特征。其他值得重视的因素还包括：（1）区域性技术中心的形成和发展，造成不同中心之间的相互竞争，从而推动了技术革新；（2）区域间的文化与技术互动进一步强化了各区域中心的技术体系化；（3）商周王朝与周边文化尤其是欧亚草原地带青铜文化之间的密切互动与交流，也保证了外来新技术、新文化元素的持续注入。

还有一个值得思考的问题，就是战国以来青铜范铸技术的衰落。为什么范铸技术到了东周时期会慢慢地退出这个历史的舞台呢？如果要给一个简短的回答，那就是礼制首先衰落了，也就是大家常说的“礼崩乐坏”！至于为什么会出现“礼崩乐坏”，那就必须首先从周王室自己找原因，周王室自己的所作所为，使其不能够成为天下共主，也没有能力统辖诸侯，自然就会出现群雄争霸的局面，这就是历史上的东周时期，也就是所谓“春秋五霸” （齐桓公、宋襄公、晋文公、秦穆公、楚庄王）、“战国七雄”（秦、楚、齐、燕、赵、魏、韩）的时代。在这样的时代，如果从冶金技术上看，周王室对青铜范铸技术的垄断被打破了，各诸侯国都有了自己的铸造作坊，而金属工艺体系本身明显呈现多样化加速发展的趋势，中原地区与北方草原文化的交流得到加强，对新型奢侈品和新材料的追求也变得相当普遍，自然就会冲击到传统的由青铜礼器所主导的礼制，僭越出现了，新的物质追求也出现了，导致礼制不再为大家所重视。最终，礼制不存，范铸技术体系也就自然瓦解了。

三 钢铁技术体系与中国秦汉帝国的兴起

关于钢铁技术体系与秦汉帝国的兴起，我想从以下三个方面来展开讨论：一是早期铁器和冶铁技术的起源；二是生铁技术的兴起及其影响；三是中国钢铁技术体系的形成。

关于铁器在中国的出现和早期使用，有两点需要特别注意：第一点是最早出现的铁器基本上都是陨铁器，时代是在商代，并且不是完整器，而是铜铁的复合器。陨铁通常用来作兵器和工具的刃，比如铁刃铜钺，钺是铜做的，只是刃部用铁来做，并且是陨铁，说明当时的工匠对陨铁的性能有清楚的认识；第二点是在河南三门峡的虢国墓地出土的六件铁器中，同时出现了陨铁器和人工冶铁器，各有三件，陨铁器有铜柄铁锛、铜柄铁戈和铜柄铁刻刀，而人工冶铁器则有玉柄铁剑、铜内铁援戈和铜骹铁叶矛，其时代是西周末期，即公元前九至八世纪，应该是非常接近冶铁技术在中国发生的时间。陨铁器和人工冶铁器共存一处考古遗址，这是非常难得也是非常值得重视的现象。虢国墓地出土的两件人工冶铁制品，经科学分析鉴定，玉柄铁剑的材质是块炼渗碳钢，而铜内铁援戈的材质是块炼铁。用玉做剑柄，用绿松石镶嵌来装饰铜戈，都表明了这两件器物是非常贵重的高等级器物，与墓主人“诸侯”的身份相吻合。反过来，也彰显了铁作为一种稀有材料在当时的珍贵！

中原地区早期铁器的使用主要有以下两点特征：一是多用来制作兵器和工具，二是多为复合材料制器，尤其是与金和玉这类的贵重材料复合。这说明在早期阶段，铁仍稀有，而其坚硬的性能却早为人识，把铁拿来跟其他贵重的材料放一起匹配使用，既能用好它的性能，又能表现器物本身高贵的身份。这种现象应该只在特定的、铁的早期应用阶段才会出现。

无独有偶，金和铁复合制器的现象，不仅见于中国，更常见于欧亚草原地带。俄罗斯图瓦共和国阿尔赞（Arzhan）古墓出土有数件金铁复合器，如金柄铁剑，剑身表面也装饰有很多精细的嵌金花纹，工艺十分精湛，其年代也是公元前九至八世纪，反映了游牧民族对新兴的钢铁兵器的重视和珍爱，因此用贵重的金来装饰柄部和剑身表面！中国甘肃马家源战国墓也出土了不少金铁复合器（兵器和装饰品），表明这种对金铁复合器物的偏好和珍视在草原地带的游牧民族中应该一直在流行，持续了很长时间。从另一个角度来看，这或许也暗示了中国冶铁技术的来源应该是在欧亚草原地带。

关于冶铁技术的起源，学术界有不同认识，许多学者也写过这方面的论文。比如唐际根先生认为人工冶铁术始于新疆，时间在公元前一千年前前后，而后经河西走廊传入中原。郭物先生认为新疆出土铁器的年代最早为公元前九世纪，可能来自伊朗西北部。赵化成先生也持类似的看法，认为西亚、中亚的冶铁技术经古丝绸之路传入新疆和甘肃，而后再向东扩散，进入中原。他还认为，块炼铁技术与中原铜冶铸技术结合产生了铸铁技术。

所谓铸铁就是生铁。与块炼铁不同的是，生铁是在熔化的状态下冶炼出来的，而块炼铁是在块状即固态下还原、冶炼出来的。因为冶炼过程不同，生铁和块炼铁的化学成分和机械性能也有很大的差异。块炼铁含碳量低，性软，适于锻造；而生铁含碳量高，又硬又脆，熔点低，适于铸造成型。块炼铁技术在西方一直延续使用到公元十四世纪。在此之前，西方没有使用生铁，也不知道生铁怎么使用。与之形成鲜明对照的是，中国很早就炼出了生铁，并且大规模地使用这种材料制作农具等。迄今所知世界最早的生铁制品，出自山西曲沃天马曲村的西周遗址，年代为公元前八世纪，金相检测表明，其为白口铸铁制成。铸铁性脆，不便直接使用。为了使之更适于制器使用，还必须采用一些方法来改进生铁的性能，使之变得柔软一些。春秋战国时期，生铁柔化技术得到发明，并不断改进，从而使生铁制品的应用变得越来越广泛。

冶铁技术经过春秋战国时期的普及和发展，到汉代达到了技术的高峰。河南省郑州市古荥镇汉代冶铁遗址所出的积铁块，重逾20吨，反映了汉代冶铁高炉的规模之大。这块积铁应该是事故所致，因为铁没能正常熔化，所以不能出铁，结果就积在炉中，也搬运不走，以致遗留至今，使我们有机会了解到汉代冶铁高炉的形状、大小和鼓风能力等。

铸铁发明所产生的最显著的社会影响是在农业方面，因为铸铁可以用来制作农具，从而对农业生产产生极大的推动作用。西汉时期不仅有了犁耕，而且有了标准化设计的犁，犁头磨损后还可替换，反映了汉代金属农具制作技术的水平有了显著提高，特别是标准化的设计与生产。考古出土的汉代画像石上描绘有很多牛耕的情景，比如江苏省睢宁县双沟出土的东汉时期的（公元二世纪）犁耕画像石，从侧面反映了农业在当时得到了很大的发展。生铁的出现，为秦汉时期的农业发展带来了巨大的推动力量。

在汉代，冶铁得到了国家的高度重视，官营的冶铁作坊大量存在。这就是所谓的社会体系化（institution），与青铜时代王室、宫廷对青铜技术和金属资源的控制一样，汉代也出现了官营的冶铁作坊。考古出土的汉代铁器上通常铸有铭文，比如“河三”、“阳二”等，代表了汉代各个不同的官营冶铁作坊，作为标签使用，这说明当时铁农具的生产和使用是非常普及的，并且是由官营作坊向社会供给的，社会体系化的程度非常高。为了提高制作的规模和速度，甚至用铁本身制作铸范，用不易破损的铁范来制作农具，更加快了生产的速度。河北兴隆的一处遗址就出土有战国时期（公元前五世纪）的铁范，表明铁器的生产和应用在当时已经变得相当普及了。

在整个中国历史阶段，钢铁技术有很多重要的发明创造。例如，对生铁进行热处理，就能得到灰口铁，更具韧性，可以制成农具使用。还可以对生铁进行脱碳处理，把它转变成钢，从而具备更好的物理性能和机械性能。这两种工艺技术春秋战国时期就已经出现了。到了西汉和东汉时期，又出现了炒钢、百炼钢制品，而鼓风技术也得到了发展。南北朝时期出现了灌钢，到了宋、明时期，以煤炼铁的技术也出现了，包括用煤制焦的工艺，等等。总之，整个历史时期，钢铁技术作为支撑中国封建社会农业发展的一个基础性的技术体系，对中国社会和文明的进程产生了深刻的影响。人口的增长、城市的兴起，都与钢铁技术和农业的发展有关。可以说，以生铁为基础的钢铁技术体系，是秦汉帝国兴起的一个重要的物质基础，也奠定了中国文明“以农为本”的文化传统与社会特征。

四 镍白铜及其西传的历史启示

镍白铜是我上世纪八十年代中期做硕士论文时的一项研究课题。但是近年来，我意识到这一研究远未结束，还有新的研究视角值得尝试。在八、九十年代，研究镍白铜的历史有一种很强的爱国主义情结，认为镍白铜是中国古代科技史上的一项重要的、独创的发明，因为别的国家没有，而且镍白铜这种材料也是世界上最早使用的含镍的合金材料。更有意思的是，在十七世纪末和十八世纪初，由于东西方海上贸易路线已经开通，镍白铜作为一种新奇的金属材料传到了欧洲，它看上去跟银子一样，但不生锈，比银子还好用，所以引起欧洲人的注意，被视为一种奇异的材料，在很长一段时间里，欧洲有不少人都在试图用本地的材料来仿制中国的白铜。

欧洲人十八世纪初已经认识到中国白铜的存在。很多研究者最常引用法国人杜赫德（Du Halde）一七三五年在《中华帝国全志》一书中的记载：“最特出的铜是白铜。……这种铜，只中国产有，亦只见于云南一省。”一七六九年，英国的工艺、制造和商业促进会设立了一百英镑的大奖（在当时一百英镑是非常丰厚的奖金），以奖励英国工业界用本土的材料来制造白铜。一七七三年，英国人希更斯（Higgins）博士用英国本土材料成功仿制出了白铜，并因此获得工艺促进会授予的一枚金质奖章。一七七六年，瑞典化学家恩杰斯特朗（G.V.Engestrom）首次发表有关中国白铜的分析结果，表明是铜镍锌组成的三元合金。一八二二年，英国人费福（A.Fyfe）也发表了关于中国白铜分析的结果，表明其含铜40.4%、镍31.6%和锌25.4%，另外他还注意到少量铁（2.6%）的存在。对中国白铜化学组成的揭示在一定程度上推动了对白铜的仿制活动。

到了十九世纪初，也就是一八二三年，德国普鲁士工业促进会也设立奖金，用于奖励在德国设立工厂生产中国白铜，当时中国白铜的化学组成已广为人知。很快，一八二四年，德国柏林的Henninger兄弟仿制出中国白铜，称之为“argentan”或“Neusilber”，意为“新银”。一八三○年，德国人Geitner在英国的谢菲尔德开始了白铜的商业化生产，并称之为“German Silver”，即“德国银”，随即得到广泛应用。德国银或德银这样的名称，到今天还在使用，比如工业产品目录仍将铜镍锌合金称作“德银”或“镍银”，而白铜早已为历史所遗忘。

我在上世纪八十年代最初研究白铜的时候，重点是强调这项发明是中国对人类文明发展的一个重要贡献。也就到此为止了。问题是这种研究好像缺失了什么。换一个角度，如果能从生产和消费的角度来比较“中国白铜”和“德国银”，应该有助于揭示技术发明得以发生的社会经济条件或动力所在。如果从消费的角度看，白铜是很普通的日常用品，包括水烟袋、面盆、挂钩、墨盒、项圈和手镯等，其社会经济重要性比较有限。但白铜传入欧洲后，用来制作贵重物品，包括烛台、烛剪、火炉珊等，都是社会上层人士所使用的器物，往往具有身份的标识意义。因此这些东西价值倍增，从而在各个国家都激发了研究和仿制的兴趣，这样商业利益和研究兴趣结合，最终促成了德国银的诞生。可见，这是工业社会兴起所带来的变化，是由消费和社会身份认同所驱动的变化。所以说中国白铜传到欧洲，是物品输入而非技术传播，但它实际上是进入了欧洲的社会体系化，进入到它的工业生产体系，然后得到了广泛的使用，并进一步强化了需求，反过来推动了技术创新，这就是“德国银”产生的社会背景。“德国银”是作为一种新技术和新材料出现的，其广泛的应用激发更大的需求，从而带动了世界对镍矿的开发和利用，新型的镍工业也应运而生。

白铜本身在中国并没有起这样大的作用，就是一种普通的材料，跟一般的红铜、黄铜没有太大的区别，也许只是价值上稍微贵一点，但是没有产生这么大的社会作用。这才是我们应该思考的问题，为什么一些很有意思的发明创造，在中国没有产生那么大的作用，而到了欧洲会产生完全不一样的结果呢？我觉得，技术的社会体系化过程是一个关键的因素。

由镍白铜看近代中国科技发展的停滞现象，或许可以得到一些启发。中国人很早就开始生产白铜，明代四川和云南等地的白铜生产有明确的文献记载。作为一种经验性的技术发明，白铜的生产始终停留于“土法”阶段，知其然但不知其所以然，故生产技术的传承也限于特定的人群或区域。换言之，镍白铜在中国并没有作为一种技术进入社会体系化，为社会精英阶层所珍视，民众对其认识也仅限于白铜制成的产品，但并无很大的消费需求。没有需求，其发展也就比较有限。但是镍白铜进入欧洲后，摇身一变，成为社会上层所追求的奇异材料，需求旺盛，从而推动了各种研究和仿制活动，持续数十年，最终导致“德国银”的诞生。镍白铜在中西两种社会语境下所展现的不同的命运，真是引人深思！

由此看来，白铜在中国的生产和使用只是一种经验性的、地方性的知识，并不具备特别的身份标识意义。白铜西传欧洲，是以商品的形式，是贸易推动的，并非相关技术的直接传播。但即便是作为一种商品或物化形态的知识，也激发了欧洲人的研究和仿制兴趣。值得注意的是，德国银虽然是欧洲仿制中国白铜的结果，但不是对中国冶炼技术的再发现，而是借助科学的兴起，在新的知识框架下，做出的技术创新。德国银并不等于中国白铜，它有全新的技术内涵！欧洲对镍白铜的仿制活动及其所取得的成功，是工业革命以来技术发明社会体系化的很好体现。可见，中国要想与世界同行，只能依循世界工业化的大潮，走技术发明社会体系化的道路，使科学技术的发展与社会的需求高度融合在一起，形成“大科学”的发展格局。

五 结论：交流与互动乃文明演进之动力

中国文明的演进，从早期到现在都不是在与世隔绝中展开的。尽管在某些历史阶段会出现闭关锁国的情况，但最后仍然必须保持与世界其他地区文明的交流与互动，才能获得发展的新动力。如果不打开国门，不与世界交流，就不会意识到自己的弱点和不足，就不会向外面的世界学习，以求改变和进步。因此，一定要保持中国的大门对外部世界敞开，这是中国文明发展的动力之所在。同时也要认识到，任何技术和思想的传入，一定要和中国本土文化传统进行融合。只有进入中国本土社会、成为体系化（institution）的一部分，技术和思想才能真正地发挥作用，并产生巨大的社会影响。

（梅建军，英国剑桥李约瑟研究所所长，剑桥大学麦克唐纳考古研究所研究员）