摘要：中国古代化学的发展是从利用火开始的。正是由于对火的利用水平不断提高，促使中国古代化学呈现阶段性发展。而且化学作为一种潜在生产力，通过有关技术或技能转化为直接生产力推动中国古代历史出现四个具有划时代意义的时代，即是石器时代、陶器时代、青铜器时代和铁器时代。

关键词：火；石器时代；陶器时代；青铜器时代；铁器时代

中国作为古代文明的发祥地之一，为人类社会的发展与进步做出了卓越的贡献，其中国古代化学工艺和化学经验技术更是起到了举足轻重的作用。

在中国古代化学的发展过程中，中国古代劳动人民取得了巨大的成就，其中在酿酒、陶器、青铜器、冶铁和炼钢等诸多方面都令世人瞩目。同时使化学作为一种潜在的生产力[1]，通过有关技术或技能转化为直接的生产力，创造着越来越多的物质财富，从而推动人类社会不断进步，促进了人类社会的变革。同时人类社会的进步又反过来促进了化学的发展。正是这种辨证关系促使化学和社会都在不断地发展。正因如此，化学推动我国古代历史上具有划时代意义的石器时代、陶器时代、青铜器时代和铁器时代的逐渐演进。只可惜很多人并没有认识到这一点，更没有引起重视。显然，这是化学教育和化学文化普及的缺憾，也是值得每一位化学工作者深思和探讨的问题。

1 石器时代与对火的认识

1.1 对火的认识

在远古，当雷电或自燃现象引发森林大火时，原始人目睹眼前的一切顷刻间被吞没——可口的植物果茎被烧成灰烬，来不及逃脱的动物被烧死。自然地，原始人对火产生敬畏和恐惧，猜测这是否是天神或地魔在作祟？其实，火仅是物质燃烧的一种自然现象，燃烧只是一种很平常的化学现象。也正是由于人类对火这种自然现象的不断探索，人类开始认识火。并且与时俱进地改善了适应自然环境的能力，提高了生活质量，同时也改变了人类自身。

1.2 火的利用

在人类认识火的同时也开始了对火的利用。火的利用是人类利用自然力的伟大开端。世界上，无论哪个古代文明的发源地，人类有意识地利用化学现象都是从利用火开始的。华夏民族的祖先也不例外，他们在大约五十万年前就开始利用火[2]。

最初用火，火种来自天然的野火，使用和保存都受到自然条件的限制。古人在约30万年前以敲击燧石或钻木取火等方式发明了人工造火技术[3]，钻木取火是世界上原始人使用较为广泛的一种方法。摩擦取火的技艺第一次迫使一种自然力为人类服务，从而最终把人和动物分开[4]。火的使用，给人类社会带来了巨大的进步。

恩格斯指出，火的使用是人类社会“有决定意义的进步”之一，这一进步直接成为人的新的解放手段。首先从人类自身来说，由于吃到熟食，人的机体发生改变。熟食一方面使味道更加可口，另一方面节省消化器官的精力，增强体质；其次，从生产、生活工具看，火的使用直接促使生活、生产工具的改进和发展，推动了生产力的巨大进步。

1.3 石器时代的发展

自从掌握火之后，人类脱离了“生吞活剥”、“茹毛饮血”的生活状态。这一时代，人们的经济生活是通过渔猎和采集来实现的。逐渐地，人们学会用较坚硬的石头当工具，并且在长期的实践中发明了用来砍、砸、割、击的各种石器，如刀、斧、锥、矢、臼等，由此，人类走进了漫长的石器时代（也称作旧石器时代）。伴随石器时代的，是人类对火的利用水平的不断提高，以及火的应用范围的不断扩大。在旧石器时代晚期，新技术的发明和应用提高了生产率，也推动了文化的发展和繁荣。人们学会了雕刻、绘画、泥塑和装饰艺术。当时颜料的颜色有红色、黄色和黑色等，主要是赤铁矿、赭石和氧化锰，另外还有黏土矿物和火烧的木炭等。旧石器时代的古人类用这些颜料在岩石、石壁上进行绘画（岩画）、染色艺术品和装饰品，其中绘画着色还使用动物脂肪作粘合物。

石器时代的后期，是以使用磨制石器为标志的人类物质文化发展阶段，通常把这个阶段称作新石器时代。一般认为新石器时代有三个基本特征：开始制造和使用磨制石器；发明了陶器；出现农业和养畜业。所以，可以认为新石器时代是从石器时代向陶器时代过渡的时期，是人类从原始文明向农业文明过渡的时期。

2 制陶技术与陶器时代

2.1 陶器时代

人类发明陶器是在无意间实现的，即原始人在玩泥的过程中，某些成型的泥在火的无意烧制下变成了成型的模具，于是发明了陶器；接着人类又发明了农业和养畜业。

在这个时代的早期，人类还学会了把在采集石料时发现的纯铜块加以打磨，制成小刀、小锥或小件等装饰品。随着人类在高温下烧制陶器技术的不断熟练，人们逐渐掌握了用孔雀石加木炭冶炼铸造红铜器的技术。

伴随着陶器的发明和农业生产的出现并迅速发展，人类有了较为稳定的食物来源和烹制食物的工具，此时的食物，除了给人们提供营养物质具有维持生命的功能之外，还给人们提供了一种味觉上的快感，得到一种满足。于是人们便学会了一定的烹煮方法和进食方式，他们开始享受着美味的感受，这时的饮食就开始具有文化意味了。因此，我们认为，人类的饮食文化应该起源于陶器时代，这是中国饮食文化的源头[6]。

我们知道不管是陶器的发明，用木炭炼铸红铜器的技术，还是饮食文化的出现，都与化学紧密的联系在一起。因为这里面都存在很多化学反应，这些正是化学发展对人类社会进步的重要影响之一。

陶器时代的到来并非偶然，因为在新石器时代的发展过程中我国人民就已经掌握了烧制陶器的技术。考古学家发现了新石器时代的大量陶制品，认识到烧制陶器是新石器时代最具特色的手工业。而在真正进入陶器时代时，人类烧制陶器的技术已经相当发达，出现了各式各样的陶制品。比如，生活中的各种器皿以及很有审美价值的彩陶等。就是在这个时候人类发明了酿酒。

2.2 陶器的烧制技术

在人类真正进入陶器时代时，陶器的烧制技术已经相当发达，并出现了各式各样的陶制品。此时烧制陶器的方式有平地堆烧和窑烧两种。但是主要使用窑烧，因为窑烧有利于控制温度。据测定，黄河流域彩陶的烧成温度一般在900—1050℃[7]。制陶的过程是一个物理、化学的变化过程。将陶土（主要是多种粘土）塑造成一定形状，待阴干后再在700℃—1000℃高温下培烧即可得陶器[8]。在此温度下烧制陶器所用粘土中的石英、氧化铝等只是简单的熔融，因此其结构不致密，孔隙大。

陶器时代最具代表性的文化遗存是黄河流域继裴李岗文化、磁山文化后的仰韶文化，最能反映仰韶文化的制陶工艺水平的是细泥彩陶。彩陶的制作大致经以下四个步骤：⑴选土；⑵制坯；⑶纹饰和彩绘；⑷烧窑。在制陶实践中，当人们在用作陶衣的细腻泥浆中加入一些石灰或草木灰后，在高温烧制中发明了石灰釉。石灰和草木灰中含有大量的碳酸钾，它与泥浆中的石英、长石在高温烧制中，熔融成玻璃状的釉层。仰韶文化后的龙山文化，在制陶方面有了明显的进步，主要表现在：⑴制窑坯已普遍的采用转动陶轮的方法；⑵陶器质地致密，品种增多。

2.3 陶制器物及其实用价值和审美价值

陶器时代的器物有鼎、钵、碗、瓶、罐等涉及炊具、饮食器、汲水器、盛储器等类的生活用具和陶纺轮、陶网坠、陶刀等生产工具。在陶器时代不仅陶质种类多样，如夹砂陶和泥质陶，而且颜色各异，如灰陶、红陶、彩陶、彩绘陶、黑陶和釉陶等。这些器物具有极高的实用价值和审美价值，它们的出现极大地满足了人们生产、生活的需要。

陶器中最具有代表性而又具创造性的珍贵的艺术珍品当推彩陶，彩陶的表面呈红色，经过磨光，还描绘有美丽的图案。彩陶的三种色彩，红色是赭石（赤铁矿）、黑色是含铁锰较高的红土，白色是配有熔剂的瓷土。这时人们的审美观点有了巨大的进步，当时陶器绘画的彩料颜色主要为赭红、黑、白三种[10]。赭红彩的主要着色元素是铁，黑彩主要是铁、锰，白彩则为方解石和硬石膏的混合物及高岭土。这表明人类利用化学手段实现了人类社会的发展和人类的精神追求。

陶器是人类历史上一项伟大的发明。它的出现，是先民们在改造大自然的长期劳动实践中，由最初的渔猎和采集为主的游牧生活方式逐渐发展到以农耕为主的定居生活方式的产物。它的出现并非偶然，它在当时人们的日常生活中占有重要的位置，是人类对生存的需求，同时也是对审美的追求[9]。

2.4 社会生产力的巨变

陶器的发明和广泛使用，表明了人类的物质文化生活迈向一个新的阶段，这是人类由对石头的依形造物到改变物质性能而创造新器物的飞跃，是人类真正意义上的设计。陶是有史以来第一次人工合成的材料，是人们利用水和粘土混合后经高温烧制而成的新的物质。就材料本身而言，这是一种创造，是经化学变化产生的一种原始的材料加工技术的革命性创造。制陶技术被广泛运用于生产、生活的实践中，其中也用作纺轮、弹子和陶刀之类的工具，在生产中发挥作用。由此陶器迅速成为生活和生产的必需品，给人类的生活带来巨大的变化。这体现了人类火化学工艺的第一次极大进步，同时也体现了化学对社会进步和生产力发展的促进作用。

3 青铜冶炼技术与青铜器时代

3.1 青铜器时代

青铜器时代是建立在陶器时代的基础之上的，也是建立在火化学工艺利用水平较高的基础上的。青铜器时代是我国古代人民第一次真正意义上的使用金属作为工具的时代，它标志着人类进入历史新纪元。

青铜器时代人类主要是通过冶炼青铜，也就是把金属锡与红铜共同冶炼铸造，制造各种用具、工具和兵器。以高超的技术水平作保障，人们制造出了各种青铜器物。由于青铜器超越陶器、石器的优越的使用、加工性能，青铜生产的用具、工具和兵器迅速走进生活、生产和战争等社会活动，由此青铜器完全取代替了石器和陶器，极大地促进了生产力水平的发展和社会的进步，成为反映社会生产力水平的重要标志。

3.2 青铜冶炼技术

陶器时代人类就已经掌握了青铜的冶炼方法，而在人类步入青铜器时代后这一技术仍然得到不断的发展和更新，也不断取得显著的成就。其中砷白铜就是其一，砷白铜也是我国古代金丹术化学取得的一项重大成就[11]，其炼制砷白铜的反应大约如下：

2As2S2（雄黄）+ 8KNO3（硝石）+7O2====2As2O3（砒霜） + 4K2SO4 + 8NO2

As2O3 + 3C（樟木根炭化）==== 2As + 3CO

As + 3Cu====Cu3As（砷白铜）

到战国时代我国的炼铜技术已经相当高超。其中战国时代的名著《考工记》中对当时人们配制合金的经验进行了总括[4]，提出了六奇规律： “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”。“六齐”的成分配比规定和现代科学的基本原理是完全相合的。由此可知，我国古代的炼铜技术是非常高超的。炼铜技术的提高改进了生产工具，极大地促进了生产力的发展。

3.3 青铜器物

我国青铜器时代的青铜器物遗存众多，商代遗存的青铜农具有斧、锛等砍伐工具，有铲、锸、镘、耒、耜、犁等土作工具和钰刀、镰刀等收割工具等。就其种类看，应当说比较齐全。

青铜器时代的青铜兵器遗存，主要类别有镞、戈、矛、钺、刀等；遗址中出土数量相对较少，主要是镞、刀等[12]。还有较出名的越王剑，它是现今保存下来的比较完美的青铜器之一。

3.4 青铜器作为工具或兵器的进步意义

大约从夏代开始，中国进入青铜时代。到了商代，青铜器的应用几乎涉及社会生活的各个方面。由于青铜工具的锐利远胜于石器，青铜兵器的锋利也远远胜过石器，青铜制品的实用性和审美价值又都远远胜过陶器。并且当时的铸造技术相当高超，可以制造出适合于各种不同用途的器皿、农具和兵器，极有力地推动了社会生产的进步和军事的快速发展。

有人认为青铜器时代是一个流淌着奴隶的鲜血、铄金烈火的时代，也是青铜艺术辉煌的时代。在这个时代除人的劳动力之外，出现的农具有铲、锸、镘、耒、耜、犁等土作工具和钰刀、镰刀等收割工具，使得这时的农业发展得到很大的提高，生产力也得到很大的提高。青铜工具代替石器工具就是人类生产力发展的极大进步，同时也推动人类社会不断进步。

人类在进入青铜时代的发展过程中，也已经从原始社会步入奴隶社会。在奴隶社会存在着残酷的争斗，所以这时的青铜兵器也毫不退缩的走向战场。这是人类第一次使用金属兵器，最著名的青铜兵器可推越王勾践的青铜剑，不但美观而且实用，现在都还是那样完整和完美。历史的长河经历了数千年的文明，青铜器时代已一去不返，但青铜器时代留给我们的财富是巨大的。至今青铜器的炼制技术和造型艺术仍一直放射出光芒，体现了人类火化学工艺的第二次巨大进步，这在人类历史上有着积极的革命意义。

4 冶铁技术与铁器时代

4.1 铁器时代

铁器时代是人类历史上又一具有划时代意义的时代，是人类利用火化学工艺的又一次飞跃。因为铁的熔点（1812K），比铜（1356K）高得多，就使得它比铜难于熔炼。随着技术的不断进步人们还掌握了炼钢，炼钢技术主要用于打制宝剑、宝刀等。铁器工具被推广后，特别是铁斧、铁锹等的出现，农耕的规模得到扩大，生产力发展达到一个新的水平，所以恩格斯认为野蛮时代的高级阶段是从铁矿的冶炼开始的。铁矿的冶炼为向现代文明的过渡奠定了物质基础。

4.2 技术进步

人类冶铁技术的掌握是炼铜的基础上发展起来的，主要就是由于对鼓风技术的掌握从而解决了温度提高问题。鼓风技术从竹管鼓风发展到用动物皮囊与木箱鼓风，鼓风动力由人口吹管到兽力与水动力；鼓风设备由竹管到陶管发展到动力轮、变速轮、多种传动轮系列机械，逐渐促进了熔炉的熔量提高[13]。在温度问题解决后，炼铁首先是用固体还原法冶炼块炼铁；后来又掌握了生铁冶铸的技术。另外我国先民们还发明了“液态冶炼、液态批量铸造成型、固态批量脱碳的铁器”这一独特技术，使我国比欧洲国家提前两千多年进入封建社会，且雄居世界强国之首。

在块炼铁和生铁冶铸并行发展的基础上[1]，汉魏南北朝时期，人们又先后创造了百炼钢、炒钢、铸铁脱碳钢、灌钢等炼钢工艺。其中“百炼钢”是以一种含碳量比较高的炒炼产品作为原料，操作要点是反覆加热锻打、千锤百炼。“百炼钢”是在块铁渗碳钢反覆锻打的基础上，伴随着炒钢技术、刀剑工艺的发展而兴起的。“百炼钢”炼制的兵器更是非常锋利，此技术现在都还在使用。现在见到的最早百炼钢实物是东汉晚期的制件。其中“十炼”，“三十炼”的说法在公元前一世纪的西汉后期就已出现，最初是用在炼铜上，当用于炼铁时人类社会的的生产力发展就更进一步了。

4.3 铁制工具特点与价值

我国古代的的铁制品非常之多，只是由于铁很容易受腐蚀，保存到现在的很少。在当时的铁农具有耒、耜、犁、锄、镰、耙；手工业工具有刀、斧、凿、锯、锤；较大型的铁制工具有双镰范、斧范、双凿范、车具范等，构造复杂，制作精美，达87件之多；兵器有杖、矛、镞、剑、甲胄，还有技艺精湛的龙泉宝剑等。这些生产工具比青铜工具更坚硬、更实用，这些生产工具极大的提高了生产力的发展，而这些铁制兵器更坚硬、更锋利、更实用，充分体现了我国封建社会强大的军事实力。它凝聚着我国古代劳动人民的勤劳和智慧，在一定程度上反映了当时金属冶炼和加工技术的先进水平，这些铁制品都有着极高的实用价值和审美价值。铁制生产工具也是现今生产必不可少的工具。

铁制工具和兵器迅速地取代青铜器，体现了人类火化学技艺的飞跃，这一技艺的进步极有力地促进了社会生产力发展和人类社会的不断进步。

5 结论

综观中国古代历史所经历的四个具有划时代意义的时代，石器时代到陶器时代到青铜器时代再到铁器时代的历史演进可知，中国古代化学的发展从来没有离开过“火”，也就是说“火”在中国古代化学发展过程中起了决定性的作用。首先，是火把动物和人类分开的，在火的指引下人类由野蛮开始走向文明。其次，在火提供的高温条件下陆续实现了制陶（约1万年前）、冶铜（约5500年前）、炼铁（约4000年前）等三大火化学工艺的发明，大幅度提高了社会生产力的发展，推动人类从原始社会进入到奴隶社会再到封建社会[3]。由此，作为化学利用的火的认识和技术水平的提高极大的促进了社会的发展，可以说中国古代社会的不断发展与进步是化学在起核心作用。

化学不仅是在我国古代社会的发展与进步中起核心作用，在经济飞速发展的当今社会更是起核心作用。因为化学既是人类自身发展，创造新事物的一种手段，也是衡量人类社会发展水平的一个标志。我们可以预测，在人类探索宇宙和征服宇宙的过程中，当代科学的基本问题，如物质构造、宇宙的形成和演化，以及生命的起源等，都可通过化学方法来得到答案，从而使人类对自然的认识提高到一个崭新的高度。

对化学将来的发展我们充满信心，也倍感兴奋。化学是无限的，化学是至关重要的，它将帮助我们解决21世纪所面临的一系列问题，化学必将迎来它的崭新时代！

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作者简介：陈守超（1982年2月）；性别：男；籍贯：贵州六盘水；学位：学士学位；职称：中级；主要从事环保工作、以往发表环保方向论文3篇。

作者简介：陈守超（1982.2—），男，籍贯：贵州六盘水，本科学历，工程师，单位：重庆环投渝西环境治理有限公司。