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【长安万年】之一百四拾七:青铜器铸造技术的三绝,让您重新认识秦代领先世界的科技水平

 自然自觉自在 2020-10-14

秦俑坑中出土的大量青铜兵器,给我们展示了秦代高超的兵器铸造技术,也是我们认识秦代治金技术的重要途径,它将完全巅覆您对秦代科技水平的原有认识。

秦王朝时期的长安,是整个华夏地区乃至全世界科技最发达的地区,有点象今天的美国硅谷。秦始皇在为自己打造地下宫殿时,充分运用了当时最先进的科学技术。仅在青铜器铸造技术上,就有三项当时世界领先的技术,堪称“绝活”或“奇迹”,它们是:规范的工艺,标准化流程和铬盐防锈。

一是规范的工艺。这种工艺水平 ,以《考工记》为蓝本,却又远超其水平。《考工记》成书于战国时期的齐国,是目前所见年代最早的手工业工艺规范,是当时世界上独一无二的规范工艺流程。它将我国古代冶炼青铜的六种铜锡配比总结为“六齐”:“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。”鉴燧是指镜子一类的日常用品。

秦俑坑中的青铜兵器,均为铸造成型,其合金成分和比例,基本符合《考工记》中的要求。由于青铜中含锡的多少直接影响其硬度,因此,各种兵器便根据用途不同,采取相应的铜锡比例。如,青铜剑中锡量高达18%-21%,相当于中碳钢调质后的硬度,非常锐利。青铜剑、矛、镞(zú)等的铸造水平,都达到了令今天的科学家叹服的程度。以当时的工艺和技术水平,能够达到今天的制造质量,这绝对时中国乃至世界科技史上的“奇迹”。

二是标准化流程。在秦王朝时期,青铜铸造已经广泛使用标准化流程。“标准化”这种被西方现代企业管理称为创举的理念,早在2200多年前的长安,就已经被普遍使用,这又是一个奇迹般的创造。所谓的标准化,就是同类产品部件必须能够相互通用,以便进行大规模地生产、检验和管理,同时也利于更换和维修,一般认为它是现代工业的产物。

秦俑坑中的青铜兵器,就是“标准化”的最好实证。数百件弩机的牙、拴、悬刀和其他部件,完全可以通用互换,轮廓误差不超过1毫米。铜箭镞按照应用需要,分为四种类型,同类型铜镞的三个面的轮廓误差不大于0.15毫米,镞头锋刃采用流线型三维空间曲线,放大24倍后,与现代数控机床生产的手枪弹头轮廓线竟然奇迹的吻合。由此可见,秦代兵器生产型号、式样已经系列化、规范化、标准化。

我国古人早就提出了“型范正”的观点,即标准化,这种观点直到近代,随着工业的发展,才被西方社会提出,确定为先进、被视为创新。而早在中国的秦代,已经做得更进一步、更加完美,秦王朝把“标准化”写入法律,要求“同一种类型的器物,其大小、长短、宽度都必须相等”。秦俑坑中出土的器物,都基本符合这一法律要求。

三是铬盐防锈。秦俑坑中出土的青铜器,均为铸件,经过锉(cuò)磨、抛光之后,进行了最关键的一步:铬盐氧化防锈。正因为有这一步,这些珍贵的历史证物,才能穿越2200多年的时空侵蚀,得以完好地展现在今人的面前。经过对秦俑坑出土的铜剑的测试,发现秦剑表面有一层10至15微米的含铬化合物氧化层,这表明秦代已经掌握了铬盐氧化技术,这 绝对是世界冶金史上的奇迹。

到21世纪时,世界上曾有过的镀铬方法只有两种:电子镀铬和化学镀铬。20世纪30年代,德国人首先发明了电子镀铬,并申请了发明专利,为德国挣了不少钱。而早在2200年前中国的秦代,铬盐氧化技术就以化学镀铬的方式被首创出来, 首先在兵器上应用并取得成功。这一创举,即使用现代科学标准来衡量, 也是一项奇迹般的发明。

但很可惜的是,中国古代的社会发展方向发生了偏转,科技没有成为社会进步的首要动因。随着青铜兵器退出战争舞台,青铜兵器表面防锈处理的先进技术(化学镀铬的铬盐氧化技术)也随之失传了。尽管由于秦剑的出土,化学镀铬的产品得以重见天日,表明中国秦代之前曾发明和使用过这一技术,但它究竟采用什么样的化学方法在兵器上镀铬至今还是一个谜,就连中国科学家也无法探知究竟,这让号称处在科技时代的当代人、特别是中国人无比汗颜!

无独有偶,还有一个与铬盐氧化防锈技术一样神秘、一样奇特的发明:在秦俑中,有三件铜铍(pí)的两面满布着不规则的云头状花纹,这些花纹既非铸成,又不是刻画而成,因花纹仅在器表,而表层下不见纹样,表层上又不刻划痕,却隐现于器表,和器表的金相组织融为一体,似乎是经过化学方法处理而成的。有人推测可能是利用了硫化处理的办法,但至今仍然只是推侧,无法用现代手段复制,这种连今天的科技都无法破解的技术,是冶金史上另一个奇迹。至此,您是否对秦代的科技水平有了一个重新的认识呢?

了解了这些知识,当您再次游历参观秦始皇兵马俑博物馆,面对那些创造于2200多年前,但至今仍然光洁锃(zēng)亮、颜色青灰、锋利无比的青铜武器时,您会不会意识到,正是因为堪称奇迹的“规范的工艺”,“标准化流程”和“铬盐防锈”,才造就了让您们之间彼此有缘、相互凝视的可能性?!

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自然于道,自觉于法,自在于我

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