化学和科技生产

(一)殷代安阳的化工生产技术

在殷代，国都安阳不仅是当时全国的政治中心，而且是当时全国的手工业生产中心。化学工艺诸生产行业，尤其发达。如陶器制造、酿酒技术、青铜冶铸等，都居于全国领先地位，甚至也居于世界领先地位。在安阳小屯的南方发现不少制陶作坊遗址，发掘出许多灰陶和一些白陶。这说明殷都的制陶技术，已由红陶、褐陶发展到灰陶阶段。灰陶较红陶优良，制陶技术已发展到一个新水平。特别是刻纹白陶的出现，更是我国制陶技术上的一个重大发展，它质地坚硬，色泽洁白，需要1200℃高温才能烧成，它是瓷器的前身或雏形。安阳小屯附近还有许多制酒作坊遗址。殷人喜欢饮酒，酿酒品种也较多，据甲骨文记载，酒主要有三种：酒(用黍子酿成的酒)、醴(用稻谷酿成的甜酒)、鬯(香酒)。酿酒数量巨大，酿造技术发达。在小屯以南，也发现有多处青铜器作坊遗址，其中最大的竟达1万平方米以上。青铜是铜和锡、铅的合金，硬度强、溶点低，便于使用。殷人用青铜冶铸成生活用品、生产工具、武器和艺术品等。当时的青铜冶铸业相当发展，技术精湛。在殷墟发掘出的“司母戊”方鼎，通高133厘米，宽78厘米，重875公斤，是迄今全世界最大最重的青铜器物。据化学分析，该鼎合金比率，铜占84.77%，锡占11.64%，铅占2.79%。这个比率是比较科学合理的。它表明我国殷商青铜冶铸科技，与世界各地相比，已是非常先进。

(二)中原古代著名的陶瓷

中原古代，陶瓷制造业发达，制作技艺高超，出现过许多名陶名瓷，其中影响最大的有原始彩陶、唐三彩、柴窑、钧瓷等。

原始彩陶：在原始社会的新石器时代的中期，中原地区已有以彩陶为特色的仰韶文化。彩陶的大批发现，起初在渑池仰韶村距今约6000年前的人类生活遗址中，后来又在新郑、登封、郏县、郑州等地，都有新的发掘。从陶盆、罐、?、甑、瓶、杯等陶器残片来看，居住在中原大地上的原始先民们，其制陶工艺已达到较高阶段。烧制陶器时，对所使用的陶土已开始淘洗，已知使用陶轮制坯，在陶坯上并画刻出几何图案或各种花纹加以装饰，通过陶窑较高温度来烧制。彩陶器物精美，除了生活用品外，还有陶刀、陶纺轮等生产工具。彩陶在当时人类生活中占据重要地位，构成了在中国社会发展史上闻名于世的仰韶彩陶文化时期。

唐三彩：唐代三彩陶器，最初在洛阳唐墓群中发现。近年，又在洛阳附近地区发掘出大量三彩陶片和烧制窑址。三彩陶是具有特殊风格的唐代陶器，釉色丰富多采，造型复杂美观。唐三彩是用白色粘土做胎，在含铅的低温釉中，加入铁、铜、钴、锰等作呈色剂，在750～850℃低温下烧制而成。唐三彩的品种很多，有作生活用品的三彩罐、盘、碗、壶、灯等，还有工艺品和殉葬用的明器。三彩陶器型精采，五色缤纷，突破了前代陶器单调呆板的形象，表明当时陶器生产的技术和艺术都有很大提高。地下出土的三彩马雄姿飒爽，三彩骆驼昂首阔步，都是有很高艺术价值的文物珍品。唐三彩通过丝绸之路传入西亚，后来产生了波斯三彩、埃及三彩等。

隋唐五代的名窑名瓷：隋唐五代时期，中原瓷器生产是全国比较集中的地区之一，瓷窑遗址星罗棋布。在河南巩县铁匠炉村隋代瓷窑遗址中，发现有青釉碗、青釉高足盘等残器，这是隋代生产青瓷的一个场所。安阳北郊隋代瓷窑旧址，面积竟达9万平方米，生产规模相当宏大。产品有罐、碗、盘、瓶等，还有墓葬明器及工艺品，惯用印、刻、划、贴花等多种装饰技法。瓷胎较厚，质地细腻。釉光莹澈犹如玻璃，有青黄、青绿、青灰、青褐等色调，烧制工艺水平较高，是隋代青瓷的又一重要产地。

中原唐、五代时期瓷窑遗址，据不完全统计，已经发现的就有16处之多。分布地区，豫中有巩县、荥阳、登封，豫西南有鲁山、内乡、郏县，豫北有汤阴、辉县、鹤壁等。唐代河南瓷器釉色，以白色为佳，其次是黄釉、黑釉、青釉，花斑较少。据《元和郡县志》卷五记载，河南道曾将优质白瓷作为贡品进献给朝廷。考古工作者发现的鲁山段店窑址，面积约5万平方米，堆积层很厚。该窑烧瓷历史，上起盛唐，下迄元代，唐时以生产花瓷腰鼓闻名。鹤壁窑址属于唐代晚期，出土的瓷器，坯胎制作工整，釉色光泽莹润。

五代时期，中原柴窑生产的瓷器特别高级。传说柴窑在郑州，是后周世宗柴荣所建，生产天青色瓷器，滋润细腻。瓷器“青如天，明如镜，薄如纸，声如磬”，被称为“雨过天青”瓷

①

，是我国古代名瓷之一。

宋代名窑名瓷：宋代是我国瓷器空前发展的时期，瓷器工艺技术达到了更高水平。当时最享盛名的五大名窑(定、汝、官、哥、钧)，其中汝、官、钧三家都在今河南境内。汝窑窑址，近年发现就在今汝州市(古亦称汝州)一带。汝窑以生产青瓷著称，有天青釉瓷器，还有豆青、青、鸭蛋青等色。釉厚成堆脂状，其色光泽清润，有的带有冰裂纹、蟹爪纹。特别烧制的宫中御用瓷器，用玛脑为釉，尤为罕见的精品。同时汝窑还生产碗、盘等民间常用器物，产品精粗俱备。

官窑窑址在开封，北宋徽宗宣和、政和(1111―1125)年间，由官府置窑烧造瓷器。官窑瓷器的釉色、胎质都较薄，有月白、粉青等色，有的有冰裂、梅花等纹。

钧窑窑址在今禹州市神?镇附近，散布在刘家门、相岭寨、上下白峪一带。钧瓷造型端庄、浑厚、古朴、文雅，釉色丰富多彩，有天蓝、天青、葱绿、黑绿、仇红、茄紫等色。釉中常呈现珍珠点、菟丝、蟹爪、蚯蚓走泥等纹路，经过窑烧，釉面构成一幅幅神奇图画。钧瓷的窑变更为奇妙，煅烧中釉质与炉火产生化学作用，烧出艳丽的珍贵瓷器，往往形成红里有紫，紫里有青，白里有兰，兰里有红，在同一件瓷器上，五彩相互映辉。古人用“夕阳紫翠忽成岚”的诗句，形容窑变釉色的变幻。宋代钧窑有许多精品。直至今日，神?镇仍是瓷器名镇，每日都生产大量瓷器，供应国内外市场需要。

宋代名瓷很多，制造技术已达到纯熟程度。其他民间瓷窑也遍布中原各地。例如修武当阳峪窑、登封曲河村窑、禹县扒村窑、汤阴鹤壁集窑、新安城关窑、安阳应善镇窑、内乡大窑店窑、宜阳锦屏山窑等，据地下发掘资料证明，都是当时规模较大的窑场。

(三)中原先进的冶铸技术

中原古代，青铜冶铸技术、冶炼钢铁技术，都曾在中国乃至全世界，处于当时先进行列。

青铜冶铸技术：中原地区青铜冶铸业的开始时期，大约在新石器时代晚期，在登封县告城镇王城岗龙山文化晚期遗址中，曾发现有铜、锡、铅合金的青铜器物残片。到了夏王朝后期，中原青铜冶铸业已迈入进一步发展时期。如在偃师二里头夏文化遗址中，发掘出的青铜器有铜爵、刀、锛、钺、戈、铲、鱼钩、乐器、装饰品等。这些青铜器都是人工合金冶铸而成，已基本掌握青铜冶铸技术。青铜器铸造均用陶范，有单范和多块合范。器物大多比例匀称，协调美观，有的还有简单纹饰，反映出铸造工艺已具有较高水平。商代前期青铜冶铸技术继续发展，从郑州二里岗出土的青铜遗物看，这时器物品类增多，器壁匀薄，铸造技术较前提高，铸铜场已具有较大规模。郑州杜岭出土的一、二号方鼎，是此时的代表作。盘庚迁殷(安阳)以后，直到西周时期，青铜冶铸进入鼎盛时代。殷墟发掘说明，商代后期青铜铸造生产规模相当宏大，青铜器物的种类和数量都大有增加，青铜器形制繁多，花纹精巧，器物小的重几公斤，大的重数百公斤，鸟兽形器栩栩如生，有的器物具有三层花纹，铸的铭文清晰端庄。商代后期青铜器的精巧造型与高度技艺，为世界青铜器时代所罕见。制造青铜器都要经过熔铜，制模、合范、浇铸、修饰等工序，商代都已掌握了这些方面的纯熟技术。并知根据器物的不同要求而科学地调剂铜与锡比例，如制造锐利工具和武器时锡的比例较高，制造生活用具时锡的比例较低。西周时的中原地区，仍是全国青铜器的重要产地，铸冶作坊规模极大，洛阳北郊铸铜作坊遗址面积约有9～12万平方米。此时，制作出大量精美的青铜礼器、兵器、车马器和生产用具。春秋战国时期，铸造技术进一步改善和提高，又生产出以纹饰纤细、器薄形巧为特色的青铜器物。中原高度的青铜铸造技艺，丰富了中国乃至世界的青铜器文化。

冶炼钢铁技术：春秋战国时期，棠溪(今河南西平县西南38公里的冶炉城一带)就以铸造铁剑闻名于世。棠溪是冶铁重地，附近有龙泉水用以淬铁，产有龙泉剑。铸剑名师干将、莫邪在此曾铸出干将、莫邪宝剑。史载：“干将、莫邪匠名也，其剑皆出西平县”

①

。今河南西平、郾城一带出土的春秋战国时的剑，有的尚闪闪发光，非常锋利，可见冶铸技术的高度发展。战国时代，宛(今南阳)地已成著名的冶铁手工业中心。洛阳从战国早期灰坑中，出土有铁锛、铁槟。其铸冶法，铁锛是经过较低温度退火制成，属白心韧性铸铁产品;铁槟则是经过较高退火温度和较长退火时间而成，属黑心韧性铸铁。这种用热处理脱炭并增强铁的韧性的技术，使生铁得到更为广泛的应用。生产这两种高强度铸铁，比欧美约早2000年。

到了两汉时期，中原钢铁冶铸技术有进一步发展。在南阳、巩县、荥阳、西平、鹤壁、渑池等地，都有较大冶铁遗址发现。巩县铁生沟冶铁遗址有各式冶炼炉18座，长、方、园炉等形状因用途不同而异。郑州古荥镇冶铁炉底8.4平方米，比过去的冶铁炉有明显增大。冶铁炉增大与鼓风技术改进相联系，当时已由人力鼓风发展到用畜力鼓风。东汉初年，南阳太守杜诗更用水排鼓风冶铸(参见本章第五节)。冶炼时，已使用耐火材料和碱性熔剂。绳池出土的汉魏铁器，经化学分析，含硫量很低，已达到现代优质铁的标准。巩县铁生沟有座低温炒钢炉，说明当时已知将生铁炒成熟铁或不同含炭量的炒钢，炒钢经过加热煅打，即成质量较好的百炼钢。南阳瓦房店、郑州古荥镇等冶铁遗址，还出土有薄铁板，它已脱炭热处理成为含炭较低的钢板，可供煅打成器。这是我国所创造的独特制钢工艺。

(四)造纸和印刷

中原地区在造纸、印刷方面的突出贡献，主要表现在汉代蔡伦造纸和五代雕板印刷《九经》上。

蔡伦造纸：造纸术是我国“四大发明”之一，最初是由劳动人民发明的。我国曾多次出土过西汉时期的残纸。西安灞桥出土的西汉古纸，经研究乃是公元前2世纪汉武帝时的遗物，不过纸质粗糙，厚薄不均，还不适宜于书写。传说“蔡伦造纸”，实际上是蔡伦改进了造纸术。蔡伦，字敬仲，桂阳(今湖南耒阳)人。他于东汉明帝永平末年(75年)，开始到洛阳皇宫里作太监。后来任尚方令，负责监制御用器物。他总结了西汉以来造纸经验，对造纸技术加以革新，广泛采用破麻布、旧鱼网和树皮等作原料，经过碎切、沤泡、淘洗、蒸煮等，制出优质纸张。东汉和帝元兴元年(105年)，蔡伦将制造的优良纸张献给皇帝，受到欢迎，“天下咸称‘蔡侯纸’”(《后汉书?蔡伦传》)。蔡侯纸的出现，标志着纸已开始取代简帛而成为我国优良的书写材料，它大大推进了科学文化的迅猛传播与发展。

五代雕板印刷《九经》：印刷术也是我国古代“四大发明”之一，大约在隋、唐之际，民间已开始出现了雕板印刷。直到唐末，印刷活动仍在民间进行，只是雕印一些佛像、佛经、诗文、历法等。五代后唐明宗长兴二年(931年)，冯道在洛阳倡议官府刻印儒家经典。次年，开始根据唐开成石经“刻《九经》印板”，先将石经写出，作过校对，然后雇佣雕字匠人，“各部随帙刻印板”

①

。雕板印刷工作是在洛阳国子监进行的，自长兴三年起，历经后唐、后晋、后汉、后周四朝，至后周太祖广顺三年(953年)，前后长达22年，刻成《九经》印板。接着，印刷出售。自此，经书传统的刻石、手抄制作方式，为印刷术所取代，政府开始兼营图书出版事业，促进了雕版印刷业的繁荣发展。

(五)采矿技术

中原地区有煤、铁、金等矿，古代开采技术也较为先进。

煤：河南开采煤炭的历史悠久，拓《史记》记载，西汉文帝时，窦皇后的弟弟曾在宜阳“为其主入山作炭”，一次窑崩，百余人被压死。

②

可见公元前2世纪的西汉初期，宜阳煤炭开采规模已相当可观。《后汉书?党锢传》中，有东汉桓帝时(公元2世纪)，夏复进入“林虑山”(在今河南鹤壁煤田内)开采煤炭的记载。到了宋代，河南煤炭开采规模和技术，发展到一个新阶段。据鹤壁宋代煤窑遗址调查，立井深48米，内有10个小采煤区，巷道布置合理，有照明、支护、排水、提升诸设备和措施。通风方面，设有主、副井两条主巷道，风流畅通，能有效地防止火灾和排除瓦斯，已创造出一整套科学采煤方法。这样的科学采煤技术，要比欧洲早数百年。明清两代，中原煤炭开采迈入普遍发展时期，境内的巩县、宜阳、安阳、焦作、鹤壁、密县等主要产煤区，均有大量的开采。

铁：上文已经提到，早在春秋战国时代，今西平的棠溪，就以产铁制宝剑闻名，是一个冶铁重地。其所需铁矿石原料，当然来源于对附近铁矿的开采(大约在今舞钢矿区范围内开采)。西汉的巩县铁生沟冶铁遗址表明，从开矿、冶炼到制成品，都已有机地联结在一起。冶铁作坊与原料产地临近，采矿适应冶炼需要，采冶程序得到进一步完善。汉代以后，冶炼钢铁技术不断改进，铁器使用范围不断扩大，铁矿石开采量也在逐步增长。明、清时候，采矿除了使用铁锥、铁锤敲打锤击的传统采掘方法以外，并采用“烧爆”、“炸爆”等法，大大提高了生产水平。

金：中原金矿储藏量较多。在郑州、安阳、辉县等殷代墓中，都有黄金饰物出土，可见中州早在3000多年前，已经掌握了黄金冻炼和加工的技术。春秋战国时代，“楚有汝、汉之黄金”(见《管子?轻重甲篇》)，当时人们已知汝河流域砂金储量丰富。汝河发源于嵩县，嵩县至今仍是中原黄金的重要产地。据文献记载，秦汉以前中原黄金产区，已有今嵩县、卢氏、宜阳、洛阳、偃师、辉县、陕县、镇平、内乡等地。古代中原采金多属沙金，即披沙检金。明代《天工开物》指出，河南蔡(汝南)、巩(巩县)等地产金，“取细沙淘炼成”。中原开矿山采金起步较晚，大约至明代才比较普遍。河南灵宝小秦岭的采金古硐很多，在金硐岔金矿区，刻有明景泰二年(1451年)“开硐三百余眼”的题记。当时采矿方法，有用铁锥、铁锤的敲打锤击法，有火烧矿床“烧爆法”，还有用炸药“炸爆法”。清末，中原主要产金地区，多在嵩县、淅川及丹江、洛河、伊河流域。