中国冶铁的起源？
商周时期，中原地区的青铜冶炼达到了相当的水平，但从商代中期到周末，在高超的炼铜技术的影响下，人工冶铁并没有发展起来，西部周末偶尔见到人工冶铁时仍使用陨石。新疆属于中亚的一部分，大部分地方的地理面貌和中亚其他地方没有太大的区别。特别是北疆的一些大河，把新疆和中亚西部国家连接成一个大的自然地理单元。考古发现表明，他们在古代共享同一种文化。新疆和中亚其他地区一样，在公元前20世纪和公元10世纪之交进入早期铁器时代，并很快流行起来。中亚和西亚发现的早期铁器为原始块状炼铁，琼科克台地墓地出土的铁器经北京科技大学冶金史研究所鉴定为块状炼铁或渗碳钢。中原最早的人工炼铁也是块状炼铁，早期的炼铁技术也是如此。从新疆和中国出土的器物来看，早期的铁器非常珍贵。自商朝以来，中原与古代西域有着非常密切的文化联系。商末贵族墓葬中的玉器来自西域。三门峡郭墓地出土了我国最早的人工冶铁制品。这里还出土了一面早期铜镜，背面绘有动物纹，显然不是中原体系的青铜器。和静县查吾虎沟文化发现一面风格相似的铜镜，德国柏林郭博物馆收藏有一面。鄯善县阳海墓地有一件铜铁铁器，还有一把管筒战斧、钟形镂空青铜器等。这些青铜器发现于公元前1600年和公元前700年的西亚等地的遗址，类似的青铜器从商代末期开始在中原和中国北方也有发现。最近在塔什库尔干地区发现了钟形铜耳环。它们是安德洛诺沃文化中的典型青铜器，在甘肃河西和中国北方也发现了类似的物品，可追溯到商周时期。上述器物显然是从西亚、中亚经新疆传到中原的。和这些文物一样，早在西亚和中亚就已经出现的铁器也是从西向东传播的。新疆有许多铁器的发现。河西沙井文化发现两件铁器最早可追溯到西周，关中地区铁器最早可追溯到春秋时期。从西亚、中亚经新疆到华中的人工冶铁路线也基本清晰。冶铁传入中原后，在成熟的青铜冶炼技术基础上，迅速发明了生铁冶炼，比西方早了一千多年。从此，中国的冶铁一直领先于西方。最早进入人类视野的铁矿物无疑是铁陨石(或简称陨石)。这种彻头彻尾的低语为人类提供了关于铁的最初知识。
铁陨石主要由铁镍合金组成，一般含镍4 ~ 10%，少数陨石含镍量可高达60%。大部分陨石是可塑的。
有证据表明，石器时代的人已经能够利用陨石。生活在西格陵兰岛约克角石器时代的人们，一直用含镍约8%的陨石制作工具。在格陵兰岛北部发现了一把爱斯基摩刀，它是由一些镶嵌在海象牙上的陨石碎片组成的。在中国，古代陨石制品不断被发现。1972年冬，河北省藁城县太西村商代遗址发现一个铁刃铜霰(碳-14测年为公元前1520 160)。总霰余长111mm，孔径宽85mm。铁刃60mm宽，铜外部分已断。被铜体夹住的部分厚2mm，深10mm。对这件古代兵器的科学考察表明，“铁刃中没有人工冶铁所含的大量夹杂物，原料镍含量在6%以上，钴含量在4%以上。更重要的是，尽管经过锻造和长期风化，铁刃仍有高低镍钴分层分布。研究人员据此推断，这种铜钹的铁刃是由陨石制成的，铜钹的整个制造过程是:先将陨石锻造成薄刃，再铸造青铜柄。
在中国历代文献中，关于陨石的记载不绝于耳。陨铁坠落最早的记录是《史记》:“十七年(公元前368年)四月至八月，栎阳下雨。”所谓“雨金”，就是许多铁陨石同时坠落，也就是现代人所说的“陨石雨”，而溧阳是秦献公的省会，位于陕西临潼东北部。后来唐代范绰的《舒曼》记载，云南南诏王贝有“天降祭司鞘”。段在《酉阳杂语》中说“南番有毒...字从天而降，入地而去。”北宋治平元年(公元1064年)的一天，沈括在常州宜兴县目睹了陨石坠落，并做了详细的记录:“正是火的时候，地下只有一物大如杯，极深。往下看，星星在里面，闪闪发光。天黑了好久，还是热。过了很久，我很奇怪它有三尺多深，但我得到了一块圆形的石头，它仍然是热的，有拳头那么大，一端略尖，颜色像铁，一样重。”此后，在《元史？《五行编年史》中也有明确的记载:“元末十年(公元1350年)十一月冬至日之夜，陕西耀州一星西落，光芒璀璨，雷电交加，化为一石，形如一斧。一面像铁，一面像锡。它碎裂并发出声音。"
中华人民共和国成立后，陆续发现了许多陨石物体。比如1958年，广西南丹发现了早期降落的铁陨雨。通过实地考察，在发现的19块南丹铁陨石中，最小的一块为1.3kg，最重的一块为1.9吨，镍含量约为7%。而不知何时降落在中国新疆准格尔，一块重约20吨的铁陨石，是目前世界上收集到的第三大铁陨石。
以上事实表明，原始人在早期已经能够使用天然陨石。最迟在商代中期，中华民族的先民已经掌握了一定水平的锻铁技术，熟悉铁的可加工性，知道铁和青铜在性质上的区别。显然，中国人对铁的最初认识只能更早。
炼铜早于炼铁，这不仅为考古文物和历史文献所证实，也符合冶金技术的发展规律。道理很简单，就像苹果从树上摘的时候总是从比较低的地方摘。因为炼铜(尤其是古代)比冶铁容易，所以炼铜当然是最早诞生的。
炼铜起源于新石器时代人们对天然铜的利用。天然铜多为紫铜，含铜量高达98-99%，不仅具有金属光泽，而且加工性能良好。起初，人们可能只会用天然铜作为石头来制作石器。在实践中必然会发现，天然铜具有不可比拟的延展性，容易做成需要的形状。接下来，人们自然会发现，天然铜在火中燃烧后，会更容易制造出来。如果火焰温度足够高，自然铜就会熔化，熔化的铜水凝固后可以随着容器流动成型。这种现象的重现，必然导致铜冶炼技术和铸造技术的出现。
紫铜的熔点为1083℃，而早在公元前5000年左右的仰韶文化早期，陶器的烧制温度已经达到900-1000℃，具备了冶炼自然铜的技术基础。我们已经知道，在铜矿床的表面，除了自然铜，还有孔雀石和黄铜矿，尤其是孔雀石，鲜艳夺目。孔雀石常与天然铜一起出现，且颜色与铜锈相近，容易使人产生联想，激起用孔雀石炼铜的冲动。这种冲动一旦付诸实践，就是炼铜技术的诞生。稍微有点化学知识的人都知道，孔雀石属于碱式碳酸铜。只要加热到一定温度就会分解成氧化铜，用木炭加热可以还原氧化铜。
铁的情况很不一样。铁容易被氧化。除了陨石，自然界中的铁以氧化物或其他化合物的形式存在。纯铁的熔点是1537℃，所以新石器时代不可能直接熔化铁。虽然铁矿石的还原温度不需要那么高，但低温下还原速度很慢，对实际生产没有意义。同时，低温下还原的铁，冷却后很容易再次氧化，变成铁锈。因此，虽然铜和铁矿石总是共存的，但是在铜冶炼诞生之后，铁冶炼的诞生仍然需要时间，需要一场深刻的技术革命为其准备足够的条件。其实这场技术革命真的发生了，从公元前3500年到公元前2600年，持续了近千年，相当于中国的铜石器时代早期。
严格来说，这是制陶技术的变革。变化的主要内容是:用快轮毛坯代替手工制作；改造陶瓷窑的火道和炉排火孔，使窑室内的火更均匀；扩大窑室直径，窑墙由直立变为内收。为了方便封窑，窑壁是收缩的。当陶器烧到一定程度，封上饮窑，会产生还原气氛，烧出灰陶。这时候如果让大量的松烟进入，使其碳化，好的黑陶就会被烧坏。从红陶的露天氧化烧成到灰陶和黑陶在密封饮用窑中还原气氛烧成的制造过程，透露出一个非常重要的信息:人们已经掌握了对铜和铁冶炼至关重要的知识——高温还原。
由于时代的限制，我们今天仍然无法找出原始炼铜的细节。然而，有一点是肯定的。公元前2600年至公元前2000年，陶器制作完成上述变化后，中国大地上突然多了青铜器，除了紫铜外还有青铜和黄铜，终于顺利进入青铜器时代。当然，这不是偶然现象，唯一合理的解释只能是起源于制陶的炼铜分享了制陶的最新成果，完成了从萌芽到成熟的过渡。随着炼铜技术的成熟，炼铜实践变得丰富多彩。只有这样，铜和铁矿石共生的前提对于冶铁的诞生才有现实意义。而且炼铁高炉最早诞生在中国，这是后话。目前我国已知最早的青铜器是陕西临潼姜寨仰韶文化遗址出土的黄铜原始件(约公元前3700年)和甘肃东乡马家窑文化遗址出土的青铜刀(约公元前3100年)。当然，中国铜冶炼的起源不会晚于公元前3100年。根据国家“夏商周断代工程”的最新成果，夏朝的年表从公元前2070年到公元前65438年+公元前0600年。也就是说，大禹活动的时间在公元前2070年左右，距离炼铜起源至少有一千年。在几千年的炼铜实践中，无论是炼铜、铸铜还是冶炼设备的修复，都没有理由不进步。
考古发现证实，中国早期炼铜用的是陶制雕像，外面涂上混有泥土的草，起到隔热作用，里面涂上耐火泥层，铜矿石和木炭直接放入炉中。这种装置不同于从外部加热的“坩埚”炉，它可以将炉内温度升得更高。可以想象，在这种内热式陶尊炉中，当铜矿石中混入大量氧化铁时，冶炼渣中铁的还原几乎是必然现象。炼铁史上第一次出现块状炼铁就是最好的证明。
块状炼铁又称锻铁，是在较低的冶炼温度下，将铁矿石进行固态还原而得到的铁块。在亚洲西南部和欧洲，直到十四世纪，铁是用块状熔炼法冶炼的。冶炼块一般是在平地或山麓挖坑，装入高品位的铁矿石和木炭，点燃，然后鼓风加热炼铁。当温度达到1000℃左右时，矿石中的氧化铁会被还原成金属铁，脉石变成矿渣。因为矿石中其他未被还原的氧化物和杂质无法去除，只能趁热挤出其中的一种或大部分，铁中仍会残留较多的大夹杂物。因为熔炼温度不高，化学反应慢，需要拉炉取出固体产物，产量低，劳动浪费多，劳动强度也大。与生铁不同，块状炼铁含碳量极低，质地柔软，适合锻造。因为块状炼铁在锻造前是多孔的，所以也叫海绵铁。
不难看出，中国古代内热式陶尊炼铜炉非常适合冶炼块状铁，中国历史上最早的人工炼铁产品当然不是块状铁冶炼。曾经有一种流传很广的说法是“江苏六合程桥两座东周墓葬中出土了铁制的铁棒和白口铸铁球，湖南长沙一座墓葬中出土了白口铸铁鼎和中碳钢剑”。得出结论:在中国冶铁史上，冶铁、白口铸铁和钢铁从一开始就同时出现。“这是中国古代冶铁工匠的功勋，也是世界冶铁史上的奇迹”。世界上哪里有那么多奇迹？事物发展的规律怎么可能轻易违背？当然，提出春秋时期是中国冶铁史的开端这一观点也无可厚非，“中国冶铁始于春秋”是学术界的权威结论。众所周知，中国的冶铁在夏朝就已经开花结果，而春秋战国时期的钢铁结合只是中国冶铁技术突破的开始。
说到这里，我不禁想起一个有趣的小插曲。这件事发生在古人类学领域。新中国成立前，西方古人类学家魏敦瑞对中国史前历史上最重要的晚期智人——穴居人的化石材料进行了研究，认为三个头骨分别代表了三种不同类型的原始蒙古人、美拉尼西亚人和爱斯基摩人。言下之意，这三个人的祖先跑进了一个山洞。新中国成立后，我国当代古人类学家吴新之根据该模型进行了新的研究，发现三者都代表了原始蒙古人种，唯一不同的是一些细节还没有完全成型。学术界恍然大悟，原来山顶洞人是这三种人的共同祖先，而不是这三种人来离万里不远的一个山洞参加重大活动的祖先。
一个微小的差别是千里之外。同样的事实可以导致相反的结论，因为学者可能会粗心大意！在没有物证的情况下，作者敢把一块炼铁放在中国冶铁史的开头，当然是有理有据的。因《古代社会》一书而闻名的摩尔根曾告诉我们，“人类经验所遵循的道路基本上是相同的。在相似的情况下，人的需求基本是一样的。”从人类发展的历史来看，这个说法是对的。从石器到陶器，再到青铜和铁器，是世界各民族共同的发展轨迹。当世界其他地方的炼铁历史都是从块状炼铁开始的时候，中国单单从生铁开始是不合理的。不仅不合理，而且违背科学规律。冶炼温度只能从低到高，冶炼设备只能从简单到复杂。先有一块炼铁，后有生铁，这一定是历史的真相。
如前所述，由于块炼铁产量低，用工多，劳动强度大，为了提高产量，人们必须加强鼓风，增设高炉炉身，炉子也就从坑式逐渐发展到竖炉。炉体加高后，炉内上升气流与矿石的接触时间延长，能量利用率提高。爆破强化有两个作用:一方面增加了气体压力，增强了穿透炉内料层的能力，从而使炉体高度得以提高；另一方面提高了燃烧强度，直接提高了炉内温度。所有这些都有助于产量的增加。但是，事物总是一分为二的。虽然在高温下铁的产量增加了，但渗碳成铁的速度也加快了。当渗碳超过2%时，就会引起质变，得到另一种产品——生铁。生铁的最低熔点可达1147℃，温度升高后原料中的其他元素被还原成铁，使生铁的熔点降低。因此，获得液体产品的可能性出现了。当然，也不排除另一种可能，即在原有的块状熔炼炉中，由于炉子过热或燃料配比过大，偶尔也能得到生铁。作者认为这种最早的液态生铁不是白口铸铁。在这种白口铸铁中，几乎所有的碳都与铁结合形成碳化铁。其断口呈暗白色，晶粒粗大，硬度和脆性很大，故称“硬铁”，既不能承受冷加工，也不能承受热加工。这就是问题的症结所在。原炼铁块含碳量极低，质地柔软，易锻造；白口铸铁又脆又硬，完全丧失了块状炼铁的优良锻造性能。白口铸铁，也就是“硬铁”有用吗？怎么用？对这个问题的不同理解是东西方冶铁史发展的分水岭。
毫无疑问，前期西南亚和欧洲肯定是因为炉子过热或者燃料比过大而获得液态生铁。由于其锻造传统过于浓厚，而生铁又不耐锻造，这种液态生铁多被视为非正常冶炼的产物而被废弃。中国没有，从一开始就用生铁。这一点在愚公也有所体现。
我们知道，夏朝已经进入了文明的门槛，文明的主要标志就是文字的发明。“仓颉造字，鬼神夜啼”，文字不仅能“感天地，泣鬼神”，可见其在先人心目中的重要地位。中国先民对书写载体的选择，决定了中国冶铁史的走向。考古发现证实，中国最早的文字绘在陶器上，刻在竹子上，铸在铜和铁上，或刻在甲骨文上，而竹子和甲骨文是最常用的材料。无论是刻字还是刻字，笔的硬度都很重要。“硬铁”刚出现的时候，虽然不耐锻造，但硬度却是世界第一。凉州作为部落联盟的首领，雕刻人物自然要向“硬铁”进贡。这个产品一旦有了用武之地，其生产技术自然会被琢磨。春秋战国时期铸铁的繁荣其实就是从这里开始的。“刚性铁”的出现恰逢其时。
当然，有人会不同意这种说法。他们会问，为什么比中华文明更早的古埃及文明对早期发明生铁没有贡献？当然有很多原因，其中一个可能是它的文字不需要刻。古埃及人发现了纸莎草纸，并把它用作书写材料。纸莎草纸是由一种类似芦苇的水生植物(Papyrus papyrus)制成，生长在尼罗河三角洲。古埃及人切割纸莎草，取出它的骨头，切成小细条，贴在木板上，压平，干燥成黄色纸卷。笔管由纸莎草茎制成，墨水由纸莎草碳化加水制成。写在纸莎草上当然比写在竹子或甲骨文上容易得多。欧洲作为古埃及文明的影响区，早期将生铁视为废物是合理的。大胆还是狂妄，到目前为止，作者对中国冶铁的起源提供了新的解释，即中国原始冶铁至少在公元前2070年左右诞生于谷亮地区。最早出现的是块状炼铁(软铁)，其次是白生铁(硬铁)。随着白生铁一出现就开始使用(雕刻)，生铁冶炼技术得以生存和发展，最终由于青铜冶炼和铸造技术的影响，奠定了春秋战国时期中国冶铁的基本走向。生铁冶炼和铸造的技术传统是中国古代金属文化与以熟铁为主的西方早期金属文化的主要区别。从某种意义上说，正是生铁冶炼和铸造技术的早期发明和广泛应用，创造了中华文明最初的辉煌。
为了弄清楚为什么中国早期的冶铁以生铁为主，我们不妨简单回顾一下中国早期青铜冶炼的历史。
黄帝从寿山铸铜鼎的传说，被很多前辈认为荒诞不经。现在看来，黄帝生存的年代一定是在公元前3000年以后，那时炼铜已经诞生了。把这个理论和“蚩尤用铜为兵”的传说联系起来，黄帝铸鼎也不是没有可能。
继黄帝铸鼎说之后，传说还有九鼎、于命人在昆吾(今河南濮阳附近)铸鼎之说。据郭沫若考证，昆吾是当时的炼铜中心，昆吾的铜在古代非常有名。如果说黄帝铸鼎的说法因为无法证实而可以怀疑，那么朱钰九鼎的传说几乎可以肯定，因为河南偃师二里头文化可以作证。
二里头文化一期到四期的时期是公元前1900年到公元前1600年，而夏朝的年表是公元前2070年到公元前1600年。二里头文化当然属于夏文化。在二里头文化遗址中，不仅发现了铸铜手工作坊的遗迹，还出土了刀、镘、锥、钩、铃等小型青铜器，以及凿子、扫帚、皇冠等较大型的青铜器。其中一件青铜爵，高12 cm，用电子探针法测得含铜92%，锡7%，是典型的青铜器。研究人员指出，当时的青铜冶炼和铸造技术正从初级阶段向高级阶段过渡。
郑州二里岗商代遗址出土了大量青铜器，包括多种兵器，时间晚于二里头文化(C 14约为公元前1550)。与二里岗文化同时期，湖北盘龙城出土了25种形制的159件青铜器。四件青铜礼器中，有三件含锡约7%。研究者据此推断，当时的青铜礼器大多是按照一定的铜锡比例铸造而成，只有在青铜冶炼和铸造技术的高级阶段才能做到。
到了商代末期，以安阳殷墟为代表，青铜器的冶炼和铸造技术已经相当高超，不仅青铜器的形制相当完整，而且金属器的成型问题也尽可能通过铸造来解决，其他加工技术都处于从属地位。从殷商晚期到西周晚期，几乎所有的青铜器都是铸造成型的。虽然有些物件的形状相当复杂，但工匠们习惯于采用各种形式的铸接工艺或多次铸接而成。甚至轴配件和薄壁零件也是通过铸造制成的。
不难看出，铸造是中国早期青铜冶炼和铸造技术中根深蒂固的传统。传统的力量通常是巨大的。冶铁诞生之初，需要锻造的块状炼铁占主导地位，用于雕刻的“硬铁”也只是偶然获得，数量很少。问题是冶铁诞生的时候，青铜的冶炼和铸造技术已经接近成熟，炼铜炉也逐渐从小型的陶炉发展到有一定高度的高炉竖炉。这种技术进步的趋势迟早会对冶铁产生影响。当“刚性铁”由于技术进步已经越来越多，仅仅为了雕刻已经消化不了的时候，为“刚性铁”寻找新的出路就成了问题。这个时候，有着铸造技术传统的中国古代冶炼厂，当然不会把液态生铁及其凝集物当作废物，也一定会用最得心应手、最近代的铸造方法来利用这些(虽然不尽如人意)的“邪金”。于是，铸铁技术诞生了。接下来当然是铸铁技术的不断改进和发展。当社会终于意识到铸铁的作用并开始大力推广的时候，这种最具“革命性”的金属终于大摇大摆地走上了历史舞台，而这一刻，历史的车轮正好行进到了春秋中期，冶铁诞生后的1400多年。按理说，以高度发达的青铜冶铸技术为背景，冶铁的发展应该不会这么慢。但是，既然是这样，我们不妨试着找出原因。
Telekot有一个说法:冶铁不是高级炼铜工匠的专利，而是更早的原始炼铜工匠的发明，或者说完全是一群不懂炼铜技术的新人创造的。这种说法似乎在暗示，冶铁的起源比我们所能意识到的还要久远。不过，这种说法确实有道理。就常识而言，技术越先进，规则越多，出事的可能性越小。炼铜产生铁是偶然的。按照这个思路，我们会发现，在青铜时代，冶铁的诞生并不是一件惊天动地的大事，而只是一个新生事物。新事物获得社会认可当然需要时间。更何况在炼钢技术发明之前，作为新产品，工具(块状炼铁)的硬度还不如青铜，礼器(白生铁)颜色较暗，缺乏耀眼的光泽。铁要想风靡世界，必须等待时机，而这个时机的标志应该是:地表容易开采提炼的氧化铜矿石不够，铸铁的生产成本已经大大降低，生产力的发展急需大量的工具。试想一下，在生产力低下的奴隶制时代，这样的条件很难满足，铸铁迟到了。然而，当时钟指向公元前6世纪春秋中期时，时机终于成熟了。
烽火戏中的军阀周幽王自杀后，关中地区到处都是野蛮的戎人。宫殿文物大部分被毁，土地日益贫瘠。危机之后，周平王不得不东移至洛邑，重建国家，这就是东周的开始。东周之时，皇族衰落，周边蛮族不断入侵，所以国家名为统一，实际上已经分崩离析。各路诸侯乘隙逐鹿中原，实力更短，长度更长(后世称这段历史为春秋时期，始于公元前770年，止于公元前476年)。经过一番权衡，公元前651年，齐桓公在奎丘(今河南兰考县东)召开诸侯会议，纣王派宰孔出席，给予齐桓公“专事征伐”的权利。从此开始了“礼乐征伐诸侯”的局面，齐桓公也因此成为春秋时期的第一霸主。
齐国原本国土狭小，地处文化相对落后的东海之滨。为什么能先占优势？最直接的原因是英明的齐桓公任命管仲为丞相。能人管仲靠发展工商业赚钱，使国家迅速富裕，军事实力迅速强大。在管仲丰富强兵的诸多措施中，“关山海”是最有效的一项。
根据管道？《海王》篇载:“桓公曰:惟吾何以为国？管子对他说:“只听得见关山山海。”郭沫若认为，“那些‘官’也是管事的。“管亥”自然是指控制盐业，“关山”是指控制矿产，其中含有铜和铁。我认为铁被用于齐桓公是毫无疑问的。所以，普通话？在《齐豫》中，管仲说‘一元铸剑戟，以验犬马；毫无疑问，坏金就是青铜，坏金就是铁。.....齐桓公之所以能够成为开天辟地的五霸之首，并在诸侯中脱颖而出，其物质基础可以在这里找到。煮海为盐积累了资金，铸铁为农具提高了农业生产。所以，桓公的霸业不仅仅是因为出现了一个特殊的政治家管仲，而是因为这个特殊的政治家找到了使国家富强的基本要素。"
郭沫若的分析很有说服力。同时，这也告诉我们，当时齐桓公的铸铁技术已经接近成熟，所以引起了当局(管仲)的注意。另一方面，由于当局的大力倡导，铸铁技术的发展大大加快。试想，既然使用铸铁农具可以让齐国“吃饱”，周边国家也会纷纷效仿。后来到了战国时期，铸铁技术被七国广泛采用，它最初的机会应该就在这里。中国冶铁的基本趋势是以生铁冶炼和铸造为主，这并不奇怪。