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歐洲人到來之前,美洲本土的金屬工具人

寒波_96
・2021/04/09 ・4457字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 556 ・八年級

美洲原創金屬工藝,鮮為後世人知

公元 1521 年,埃爾南.科爾特斯(Hernán Cortés)征服阿茲特克帝國,將殖民地命名為「新西班牙」。1537 年,接管新西班牙的安東尼奧・德門多薩(Antonio de Mendoza)寫信給伊莎貝拉女王,索求懂得開採與冶煉礦石的工具人,以便生產大炮。

總督隔年收到女王的回信:「你已經知道,你的需求當地就有。有人跟我說,那塊土地蘊藏豐富的銅礦,如果那兒就有懂得處理金屬的工匠,你可以自行安排,取得需要的量。」

出自 16 世紀的《Mapa Tlotzin》,一位美洲金屬工匠,正在用傳統的吹管冶煉金屬。圖/參考資料 2

許多人認為,在歐洲人殖民美洲以前,美洲除了金、銀等少數裝飾品外,缺乏實用性的金屬技術,這也是美洲原住民被輕易征服的一大關鍵。畢竟所謂「槍炮、病菌與鋼鐵」,沒有金屬,也就不會有槍炮和鋼鐵。

然而很少人知道,西班牙人在中美洲的殖民統治,至少前一個世紀相當仰賴美洲本土的金屬工具人。歐洲人抵達以前的中美洲,也許規模很有限,不過確實已經有些原住民專家,掌握操弄金屬的技藝。[1, 2, 3]

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另一方面,最近發現北美洲的大湖區,或許是全世界最早開採銅礦,使用金屬工具的地區。這些知名度極低的美洲原住民金屬技藝,最近一系列考古研究令人眼界大開。

北美洲銅器工藝,延續數千年

五大湖區位於如今的美國、加拿大之間,擁有優質的銅礦。考古學家早就知道古時候這兒的居民,會開採銅礦與加工處理,製作矛頭、箭頭、刀、斧、魚鉤等工具;這批人被稱為 Old Copper Complex,估且稱之為「老銅文化」。

老銅文化的銅製魚鈎。圖/參考資料 4

2021 年發表的新研究想探討老銅文化的年代,便由密西根兩處地點,基維諾半島(Keweenaw Peninsula)和蘇必略湖中的皇家島(Isle Royale),搜集 53 個碳同位素定年的結果。[4, 5, 6]

比對發現,與銅製品直接相關,例如綁著矛頭的木棒,和取自地層的樣本(如木炭)相比,年齡普遍比較老。這表示地層無法代表銅器的年代,必須使用和銅器有直接關係的材料,方能判斷銅器年資。符合此一標準的樣本共 15 件,年代介於距今 3580 到 8500 年前。

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另一方面,當地銅礦中有 0.2 到 1.4% 的鉛,採礦提煉會造成鉛的外洩。環境沉積物中偵測到鉛的增加,或許是古代採礦活動的見證。

不同湖的沉積物,鉛含量高峰不一樣,可能反映不同地點,在不同時間的採礦活動。該區域整體的鉛含量距今 9500 年前起有所升高,到 5000 年前降低。

現代實驗製作的銅製工具。圖/參考資料 5

綜合看來,比較肯定老銅文化始於距今 8500 年前,也許是更加資深的 9500 年前。接著在 5000 到 7000 年前達到高峰,隨後衰退,可能終結於 3600 年前之後。

若是年代正確,意謂老銅文化的誕生時期,和最早用銅的中東人差不多。奇妙的是,北美洲用銅幾千年後,不但沒有繼續發展出青銅合金之類的進步科技,反而放棄不再使用金屬。

沒有研發出青銅,也許是缺乏製作合金的金屬材料,如砷、錫、鋅。實驗也指出,用高純度的銅製作工具,實用效果未必比石器、骨器更好;而採礦應該更耗成本。這些因素都可能導致古銅文化的終結。

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我家門前有小河,後面有森林,森林旁邊銅礦多,銅礦紅似火

另一篇 2020 年發表的論文,報告在墨西哥的太平洋側,El Manchón 遺址的調查。此處埋藏著原住民工匠,替殖民者生產金屬的第一手線索。

論文作者只有 2 位,Dorothy Hosler 是專精美洲原住民金屬工藝的老牌學者;遺址的挖掘時間其實早在 2001 到 2006 年,後來該區域卻成為毒梟的地盤,無法繼續探索。

El Manchón 遺址的地點。圖/參考資料 5

事隔多年之後,另一位作者,新生代學者 Johan García Zaldúa 又帶來葡萄牙、西班牙、墨西哥文獻紀錄的分析。使得這項研究包含歷史學、考古學、民族學和材料科學的多元資訊,更加完整。

El Manchón 海拔 1350 公尺,位於山谷內,對外交通不便,不適合耕種;不過 1.5 公里外的 Los Cimientos 遺址不難種出玉米、豆類等作物,足以支持日常生活。當年之所以有人長居山谷內,目的很可能是開採與冶煉銅礦。

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這兒不但有豐富的銅礦,還有河流經過,更重要的是附近長滿橡樹和松樹。冶煉金屬需要大量燃料,當時技術如果生產 1 倍的銅,估計需要 20 到 50 倍的木炭。橡樹和松樹能作為高品質的木炭,使得 El Manchón 成為理想的採礦據點。

El Manchón 遺址內部。圖/參考資料 5

中美洲工具人,升級歐洲科技大煉銅

遺址內有三處區域被深入挖掘,只有一處直接留存冶煉銅礦的跡象(Sector 2)。根據附近村裡最老的人回憶,El Manchón 在他曾祖父的年代已經不再開爐,加上碳同位素定年,論文推測煉銅的肯定年代,介於公元 1630 到 1825 年。

不過當地最早有人活動,至少從公元 1250 年開始。也就是說,El Manchón 的使用時間,包含西班牙殖民之前到之後各幾百年。

論文認為當地在歐洲人到來以前,多半已經開始冶煉銅礦,只是規模有限。隨後大量生產金屬之下,較早煉銅的痕跡都被摧毀,無法分辨。

南美洲安地斯地區的莫切文化,展現用吹管冶煉金屬的陶製雕像。圖/參考資料 2

在哥倫布之前,中美洲原住民已經有能力處理銅,甚至是難度更高的青銅,其源頭似乎能追溯到南美洲的安地斯地區,沿著海岸路線傳入中美洲。不過冶煉方法比較原始,使用吹管(blowpipe)和坩堝(crucible)為工具。

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然而,遺址內曾經炙熱的熔爐,至少達到過攝氏 1150 度。光憑簡單的吹管與坩堝,不可能上升到如此高溫。

由現場跡象研判,熔爐應該與風箱(bellow)合體,加強效能。這是美洲的遺址,首度出土這般升級版的熔爐。

風箱是殖民者從歐洲引進的科技,實際操作的原住民金屬工匠,顯然順利將新玩意融入舊體系,達到產量大躍進的結果。

熔爐、風箱等整套冶煉裝備的推論佈局。圖/參考資料 5

西班牙征服者,其實高度依賴這群原住民

一些文獻紀錄,以及上述的考古調查都證實,掌握金屬技藝的原住民專家,對普遍不懂採礦、冶金的歐洲殖民者幫助很大(西班牙本土缺乏銅礦,也沒有金屬技師)。

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乍看之下科技進步,擁有「槍炮,病菌與鋼鐵」的歐洲征服者,在殖民美洲的初期,事實上高度依賴原住民工匠,替他們生產鍋子、水壺、硬幣、大炮等金屬產品。

原住民與殖民者之間除了對抗,在各層面也有廣泛的合作,互相利用。例如掌握難以替代技術的美洲工匠,因此得到談判籌碼,獲得免稅之類的經濟利益和特權。

與阿茲特克帝國同時存在,疆域主要位於墨西哥的米卻肯州(Michoacán)的塔拉斯卡王國(Tarascan state)善於金屬工藝,當時便選擇與西班牙人合作,度過一段相對平穩的時光。

而 El Manchón 這類交通偏遠之處,受到外界影響相對較小也較晚,早期合作的模式,似乎延續更久。

墨西哥的米卻肯州(Michoacán)古色古香的手動風箱熔爐,一直使用到不久以前。主要設計應該和 El Manchón 遺址當年的冶煉方式類似。圖/參考資料 5

過去探討西班牙殖民統治時,對具備金屬專業,而在殖民時代獲得一席之地,擁有經濟、政治協商籌碼的原住民工具人,所知較為不足,新研究對這塊有所補充。

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物質層面之外,也不可忽視歐洲人殖民,對美洲社會劇烈的文化衝擊。中部美洲的原住民雖然原本就會少量使用金屬工具,對金屬的看法,仍時常帶有超自然力量的信仰成分,例如亮晶晶的銅銀合金,便被視為具有神聖性。

歐洲人殖民美洲以後,原本神聖的材料金屬,不但需要大量增產以滿足貪婪的外來政權,還被做成大炮、硬幣等富含毀滅本土力量的工具。原住民們的心理陰影面積,恐怕難以衡量。

儘管規模確實很有限,被殖民以前的美洲,仍然有發展過自己原創的金屬工藝。下次別再誤會,美洲原住民不懂金屬了。

延伸閱讀

參考資料

  1. Zaldúa, J. G., & Hosler, D. (2020). Copper Smelting at the Archaeological Site of El Manchón, Guerrero: From Indigenous Practice to Colonial-Scale Production. Latin American Antiquity, 31(3), 558-575.
  2. When Worlds Collide: European-Indigenous copper production during the Contact and Early Colonial Period of Michoacán, Mexico (1521-1607)
  3. Mesoamerican copper smelting technology aided colonial weaponry
  4. Pompeani, D. P., Steinman, B. A., Abbott, M. B., Pompeani, K. M., Reardon, W., DePasqual, S., & Mueller, R. H. (2021). ON THE TIMING OF THE OLD COPPER COMPLEX IN NORTH AMERICA: A COMPARISON OF RADIOCARBON DATES FROM DIFFERENT ARCHAEOLOGICAL CONTEXTS. Radiocarbon, 1-19.
  5. Ancient Native Americans were among the world’s first coppersmiths
  6. FLOAT COPPER IN MICHIGAN (pdf)

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

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寒波_96
193 篇文章 ・ 1164 位粉絲
生命科學碩士、文學與電影愛好者、戳樂黨員,主要興趣為演化,希望把好東西介紹給大家。部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名粉絲團《盲眼的尼安德塔石器匠》。

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日曬雨淋2000年 古羅馬人的秘密建材
顯微觀點_96
・2026/01/28 ・3508字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文轉載自顯微觀點

火山灰掩蓋的龐貝古城中,科學家再度發掘價值非凡的考古地點:一座翻修重建中的民宅,其珍貴之處在於工地現場的工具與建材原料完好封存於西元79年,維蘇威火山爆發的時刻。現代科學家得以利用顯微鏡、能量散射X光譜(Energy-dispersive X-ray spectroscopy, EDS)、立體X光等科技深入分析原料成分,探究古羅馬建築工藝細節。

古羅馬建築物能夠長久矗立,建材韌性是不可或缺的關鍵。散布於帝國領土、綿長堅固的引水道(aqueduct)就是文明遞嬗中備受讚嘆的例子。其中數座引水道經歷修繕,迄今持續運作,西元前19年建立的少女水道(Acqua Vergine)今天依然為羅馬城內的噴泉供應來自20公里外的活水。

現代混凝土(concrete)具備抗壓、廉價、靈活等優點的同時,也有容易龜裂與腐蝕、難以修復等問題。現代高樓大廈需要以混凝土包裹鋼筋,才能達到維持近百年的高強度。尚未掌握鋼筋強化技術的古羅馬建築師,卻能以混凝土建造出核心架構長存超過2000年的大型公共建設,這種差異是材料科學家無法忽視的。

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View Of Great Theatre In Ruins Of Ancient Roman City Pompeii, Campania Region, Naples, Italy
龐貝古城中的大劇院遺跡。Source: Adobe Stock

偽裝成雜質的秘方:石灰塊

近數十年間,材料科學界普遍認為古羅馬混凝土(Roman concrete)原料中的火山灰(pozzolan)是其堅強韌性來源,因為加入水與熟石灰後,火山灰中豐富的二氧化矽(SiO2)與氧化鋁(Al₂O₃)可以形成水合矽鋁酸鈣(C-A-S-H. Hydrated Calcium Aluminosilicate)或水合矽酸鈣(C-S-H. Hydrated Calcium Silicate)膠體,提升羅馬混凝土的強度與耐腐蝕性。

但是,水合矽酸鈣並非羅馬混凝土所特有,今日最常見的混凝土原料「波特蘭水泥(Portland Cement)」就飽含矽酸鹽,與水混合後也能形成強化結構的C-S-H膠體。且現代混凝土也能展現水泥帶來的微弱自癒能力,但波特蘭水泥建成的現代建築,預估壽命大多不到百年,遠不如以穩固穹頂籠罩信徒千年的羅馬萬神殿。

2023年,麻省理工大學(MIT)材料科學家馬西奇(Admir Masic)研究團隊發表對古羅馬建材的成份分析,指出羅馬混凝土中特殊的「石灰塊(lime clasts)」提供了材料自癒能力,可能是古羅馬公共建築屹立不搖的關鍵。

石灰塊在顯微鏡下看來是數毫米大小的白色石塊,過往被材料科學家認為是羅馬混凝土品質控管不嚴的產物,但是馬西奇團隊的目光停留在這些未曾被科學界細究的「雜質」上。

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Eds分析 Sa
以能量散射X光譜檢驗普里維儂的牆壁砂漿,會發現富含鈣質(紅色)的大塊石灰顆粒,周遭則有鈣、硫(黃)形成的環狀自癒痕跡。Source: Source: Linda M. Seymour et al. ,Hot mixing: Mechanistic insights into the durability of ancient Roman concrete.Sci. Adv.9,eadd1602(2023). CC by 4.0

馬西奇團隊指出,在古羅馬學者維特魯威(Vitruvius)和老普林尼(Pliny the Elder)的記載中,當時對混凝土原料之一的石灰石(limestone, CaCo. 碳酸鈣)純化標準相當嚴格,成品必須要呈現純白粉狀。因此他們認為,混凝土中普遍存在的石灰塊不是古羅馬建材商品管鬆散所致,而是刻意加入的材料。

馬西奇團隊前往義大利中部普里維諾(Privernum)的古羅馬遺跡進行採樣,遺跡牆壁使用的砂漿(motar, 水泥混合水與砂礫等材料,比混凝土少了碎石等骨材,其他成分相近)中散佈著比水泥基質顆粒更大的亮白石灰塊。

科學分析 確認熱混合法

透過以能量散射X光譜(EDS)、X光散射、共軛焦拉曼光譜、掃描式電子顯微鏡分析這些構成牆壁近2000年的砂漿,研究團隊發現其中的石灰塊主要以鈣質構成,而且是來自生石灰(CaO, quicklime),現代建築工法已不再將這種材料加入混凝土中。

馬西奇論及,基於史料與現代技術,多數人相信古羅馬建築工使用熟石灰(Ca(OH)2, slacked lime. 氫氧化鈣,來自生石灰加水)混合火山灰、水以及其他骨材形成混凝土,類似現代工法。但透過精密儀器分析樣本成份,他推論古羅馬帝國曾採用熱混合(hot mixing)技術,以生石灰取代/混入熟石灰,與其他材料、水混合製成混凝土。

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在熱混合過程中,生石灰不會全數與水反應產生熟石灰與熱能,部分會形成不均勻分布的細小石灰塊。而這些石灰塊在混凝土乾燥的同時,會經歷表層的水化、擴張,最終碳酸化成為較為穩定的碳酸鈣外層。而石灰塊內層則保持著生石灰(CaO)的狀態與活性。

水流引發雙重自癒機制

石灰塊 Sciadv
石灰塊在古羅馬混凝土中的自癒運作機制。Source: Linda M. Seymour et al. ,Hot mixing: Mechanistic insights into the durability of ancient Roman concrete.Sci. Adv.9,eadd1602(2023). CC by 4.0

構成建築物的羅馬混凝土若受到強大拉力,產生裂隙,諸多石灰塊的穩定外層很可能隨之裂開,並暴露出飽含生石灰(CaO)的核心。在自然降雨之下,經過石灰塊核心的水流會獲得鈣離子,並使鈣離子與周遭的基質反應,在裂縫中形成碳酸鈣,使裂縫在延伸擴大之前就被填補。

裂縫中飽含鈣離子的水流,也能在混凝土中的火山灰顆粒旁引發火山灰反應(pozzolanic reaction),生成穩固的水化矽鋁酸鈣或水化矽酸鈣,對裂縫產生「癒合」效果,讓整體結構更加強韌。馬西奇稱這種定型後發生的火山灰反應為「後期火山灰反應(post-pozzolanic reaction)」,與製作混凝土的反應作出區別。

馬西奇團隊更採用實驗觀察熱混合技術對古羅馬混凝土和現代混凝土強韌度的影響。他們將不同工法製成的混凝土柱從中分裂,造成5公厘的裂縫,再讓水流持續流經裂縫30天。

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未使用生石灰進行熱混合的混凝土柱,僅出現一般水泥具有的小幅自癒能力,稍稍縮小裂縫。而具有石灰塊的古羅馬混凝土柱,則持續癒合,在水流第20天左右完成自我修復,水流幾乎完全無法通過。

多方驗證 重譯權威史料

古羅馬混凝土驚人的自癒能力引發熱議,並非所有材料科學專家都認同以生石灰為核心的熱混合理論。

更啟人疑竇的是,熱混合法並不符合維特魯威記錄的熟石灰建築工法。他在公元前30年左右著作的《建築十書》(De architectura)是唯一流傳後世的古歐洲建築著作,從文藝復興以來,就缺少足以挑戰其權威的建築史料,遑論馬西奇團隊基於成分分析的理論。

馬西奇團隊為了奠定更強的論證基礎,在2024年前往龐貝古城尋找證據。他們在民宅工地遺跡發現的建材原料,正包含熱混合工法的原料:生石灰與火山灰的乾燥混合物。這些原料與建築工具一起堆放在尚未完成的牆體旁邊,被公元79年噴發的火山灰封存至今。

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馬西奇團隊透過偏振光顯微鏡、電子顯微鏡等分析方法比對乾燥材料堆、未完成的牆體、已完成的牆體,確認了這些預拌的熱混合材料與牆體的混凝土、砂漿成分相符,支持他們的假說:古羅馬帝國龐貝城在公元前79年以熱混合工法製作混凝土。

這項材料科學考古發現不僅補充了古代建築史料的缺漏,也創立了新的建築材料理論,為未來的建築材料提供自癒功能的靈感。或許在數年之內,具備自癒能力、壽命長達上百年的大型建築就會動工。而人們也能期待更加環保、安全、需要遠見的都市規劃。

萬神殿穹頂 Wiki
羅馬萬神殿(Pantheum)穹頂,古羅馬人單純以混凝土建構出如此宏偉結構,並歷久不衰,是現代人依然讚嘆的建築奇蹟。Source: WikiMedia CC BY-SA 4.0

馬西奇團隊透過多樣方法及跨領域探索,穿越時空檢驗了古羅馬熱混合法工藝的假說。他們在遺跡搜索考古證據,以科學分析技術交替分析樣本,更研讀古羅馬史料,發現維特魯威與老普林尼雖然以 ’macerata’ 敘述以水消化生石灰,製作出熟石灰的過程。但維特魯威提及建築結構用的石灰消化過程,會轉而採用 ’extincta’ 一詞。

儘管在文獻中的古代拉丁文 macerata 和 extincta 都被用來指稱「生石灰加水消化為熟石灰」,並未在考古學界與材料學界引起太多注意。但馬西奇團隊懷疑,這種字眼的轉換可能暗示了古羅馬建築結構中的石灰並非來自「先製成熟石灰,再混入水與其他原料」,而是「生石灰直接混入水與其他原料」的熱混合工法。

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就如馬西奇團隊最新論文提及的,即使是古代文獻,也無法盡錄古羅馬從共和時期到帝國時期的建築文化變遷。透過顯微鏡與X光譜等現代科技,搭配古遺跡的妥善保存與發掘,我們今日依然有機會理解千年前的人類,如何利用更有限的科技,達成宏偉巧妙的文明成就。

參考資料

  • Linda M. Seymour et al. ,Hot mixing: Mechanistic insights into the durability of ancient Roman concrete.Sci. Adv.9,eadd1602(2023).DOI:10.1126/sciadv.add1602
  • Vaserman, E., Weaver, J.C., Hayhow, C. et al. An unfinished Pompeian construction site reveals ancient Roman building technology. Nat Commun 16, 10847 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-66634-7
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顯微觀點_96
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從細微的事物出發,關注微觀世界的一切,對肉眼所不能見的事物充滿好奇,發掘蘊藏在微觀影像之下的故事。

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【成語科學】千錘百鍊:冶煉技術的科學與故事
張之傑_96
・2025/09/10 ・1241字 ・閱讀時間約 2 分鐘

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如今買菜刀等鋼鐵製品,五金店或超市就有。章老師小時候,台灣仍處於農業社會,買菜刀、剪刀或鐮刀等,要到打鐵店去買。

什麼是打鐵店?什麼是打鐵,章老師得費點筆墨說明一下。打鐵店的門口,通常掛著打好的成品。店裡有個燒焦炭的爐子,打鐵店的溫度較高,師傅和徒弟們通常打赤膊。

圖/AI 生成

打鐵時,一位徒弟不停地拉動風箱,往爐子裡送風,增強爐火的溫度。師傅用鐵鉗夾住要打製的鐵塊或鐵條,放進爐子裡燒紅、燒軟,然後用鐵鉗夾出,放在鐵砧上,另一位徒弟揮動大鐵錘,使勁地錘打。

錘打幾下後,燒紅的鐵變硬了,就再次放進爐子裡燒軟。如此這般,燒軟了錘打,錘打後再燒軟,不知反覆多少次,要打的器物就打製成形了。這個昔日常見的打鐵過程,就是成語「千錘百鍊」的由來,比喻文章經過多次潤飾,或人生歷經磨練。談到這裡,該造兩個句了:

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他經過人生的千錘百鍊,處事更加圓融。

我們寫文章得千錘百鍊,才能寫出佳作。

生鐵、熟鐵、冶煉技術

接下去該談談這個成語的科學意涵了。首先要認識什麼是生鐵、熟鐵和鋼?簡單地說,生鐵含碳量高,熟鐵含碳量低,鋼介於兩者之間。古人煉鋼,首先煉出的是生鐵,生鐵質地較脆,適合鑄造器物,所以也稱為鑄鐵。

鐵的熔點較高,冶煉技術較為複雜。中國人大約要到西周晚期(西元前8世紀)才懂得煉鐵,較兩河流域、古埃及和歐洲晚得多,但中國在銅器時代就擁有較強的鼓風設備,又有較高大的冶煉爐,所以後來居上。到了東漢,進一步發明了用水力推動的鼓風裝置──水排,煉鐵技術更非其他地區所能及了。

古代德國的鼓風設備。圖/Wikipedia

將生鐵進一步冶煉,就可以去除過多的碳和雜質,成為鋼。如去除更多的碳,就成為熟鐵。熟鐵質地較軟,適合鍛造,所以也叫做鍛鐵。那麼古人打鐵是用生鐵還是熟鐵?

答案是兩者皆可。用生鐵打鐵,不斷放進爐中燒紅、燒軟,鐵中的碳和雜質就會減少,變成剛柔並濟的鋼。如用熟鐵打鐵,爐火中的碳原子就會滲入鐵中,使其硬度增強,逐漸變成了鋼。

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打鐵除了調節碳的含量,還能使鐵原子和碳原子分佈均勻。工匠憑著經驗,如看燒煉時的顏色,再用冷水急速冷卻(稱為淬火),就能保持高溫時的組成狀態,打製成堅硬、強韌的鐵器。

古代工匠打造寶劍、寶刀等貴重兵器時,除了反覆摺疊、鍛打,使其成分趨於均勻,組織趨於緻密,還得每鍛打一次,就秤一次重量,直到斤兩不減,就成為「百鍊鋼」。這個過程又衍生出另一個成語:「百鍊成鋼」。小朋友,你能造個句嗎?

打鐵還衍生出一個常見的俗語:「打鐵還需自身硬」。打鐵很費力氣,沒有強壯的身體是幹不來的。比喻做人要行得正,做事要有實力才行。你能用來造個句嗎?

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「銅戈」有哪些獨特優勢和設計奧秘?上古中國區域互動有多複雜?——專訪中研院歷史語言研究所李修平助研究員
研之有物│中央研究院_96
・2024/04/15 ・6434字 ・閱讀時間約 13 分鐘

本文轉載自中央研究院「研之有物」,為「中研院廣告」

  • 採訪撰文|林庭葦
  • 責任編輯|田偲妤
  • 美術設計|蔡宛潔

上古中國最常見的武器是「戈」?

說到中國的兵器,你可能會想到金庸武俠小說中的倚天劍、屠龍刀。事實上,我們熟悉的劍是從歐亞草原傳入中國。早在劍成為主流兵器前,在上古中國的戰場上,廣泛使用的兵器是青銅製的「戈」。中央研究院「研之有物」專訪院內歷史語言研究所李修平助研究員,透過研究殷墟出土的「銅三角援戈」,分析這些兵器之於墓主的意義,並解開晚商社會與區域互動的謎團。

中央研究院歷史語言研究所李修平助研究員,手上揮舞著仿銅戈模型,介紹源自上古中國的尖端兵器。
圖|之有物

在中央研究院歷史語言研究所的研究室裡,李修平助研究員揮舞著一把仿銅戈模型,一邊講解、一邊模擬商代士兵的作戰情形。

銅戈這類青銅器是用銅、錫、鉛為主的礦物冶煉鑄造而成,跟非金屬材料做的兵器截然不同。第一,銅戈相當鋒利,就算沒有正中敵人要害也會造成大量失血,攻擊效率極高。第二,石器要花時間打磨,但銅戈只要有夠多模具,就能大規模量產。第三,石器斷了就斷了,但銅戈就算鈍掉,磨一磨就能再用;就算爛掉,也能重鎔再製。

「銅戈彰顯了商代的軍事和科技實力,你不覺得這類兵器超猛的嗎!」李修平讚嘆古人的智慧,娓娓道來自己對銅戈與青銅器著迷的原因:

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青銅器的鑄造技術就像當代的半導體,是上古中國最尖端的科技!

的確,與石器、玉器或陶器相比,青銅器的製造技術更複雜,從開採礦物、冶煉金屬,乃至鎔鑄器物,整套製程都需要高超的知識體系和工藝技術。

此外,李修平更從銅戈觀察到複雜的區域互動關係。目前,學界普遍認為「戈」是中國本土發展出的兵器,源自黃河流域,並往四周流傳。而青銅鑄造則是來自歐亞草原的外來技術,傳入中國後逐漸本土化,被用來製作各式禮、兵器,也包括銅戈。

根據目前的考古發現,在被視為「晚夏時期」的二里頭文化(西元前約 1750 至 1520 年)、「早商時期」的二里岡文化(西元前約 1510 至 1300 年)就已出土少量的銅戈。到了中、晚商時期,銅戈不僅大量出現於黃河中游的小屯文化(包括「花園莊期」與「殷墟文化」,西元前約 1320 至 1050 年),更散布於上古中國境內各地。不同地區銅戈的形制變化與出土脈絡,成為考古學家研究上古中國區域互動的重要材料。

中央研究院歷史文物陳列館展出從殷商到東周時期的銅戈,從中可觀察銅戈形制的變化。到了西周中期以後,戈的形制逐漸固定,戈頭末端已普遍流行名為「胡」的延長設計,可增加鑽孔空間,方便穿繩將握柄牢牢綁在戈頭上。圖為東周的長胡戈。
圖|之有物(拍攝自中央研究院歷史語言研究所歷史文物陳列館)

考古學家如何還原文物身世?

銅戈基本構造圖解
圖|研之有物

在殷商時期,銅戈已是中國廣為使用的兵器,一支銅戈基本上具備:青銅製的「戈頭」、固定戈頭並可手執的「柲」、柲上端的「冒」,與柲下端的「鐏」。

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戈頭又可大致分為用來攻擊的「援」、支撐柲的「內」(常見的造型有直內、曲內、管銎),以及位於兩部位銜接處的「闌」(分為上闌、側闌、下闌)。

為了讓戈頭在作戰時不會從柲上脫落,會在「援」或「內」上設計稱為「穿」的孔洞,可穿繩將戈頭和柲綁在一起。後來更出現了合瓦形的「管銎」,是形狀如兩塊瓦片圍成的孔洞,可讓柲直接穿過戈頭固定。

銅戈的「內」常見的造型有:直內、曲內、管銎。
圖|研之有物(拍攝自中央研究院歷史語言研究所歷史文物陳列館)

在形態各異的銅戈中,李修平注意到一種形狀特殊、數量稀少的「銅三角援戈」。與一般銅戈相比,銅三角援戈的主要特徵為:援呈三角形、援末有長方形穿、無上下闌

銅三角援戈不僅造型特殊,更令人矚目的是,學者對於銅三角援戈的起源意見紛陳,目前至少包括「漢中盆地說」、「中原說」、「漢水流域說」與「涇渭三角地帶說」等不同說法。這也連帶影響其背後所反映的不同區域互動關係,形成眾說紛紜的局面。

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銅三角援戈基本構造圖解
圖|研之有物

根據目前的考古證據,在距今 3000 多年前的商代,銅三角援戈已見於上古中國各地,包括今日黃河流域的河南、河北、山東、山西、陝西,與長江流域的湖北、湖南與陝西南部等地。此外,殷墟所在的河南省安陽市,則出土近 20 件銅三角援戈。

為了藉由銅三角援戈此一個案,進一步探索商代複雜的區域互動關係,李修平首先分析史語所典藏的 4 件殷墟出土銅三角援戈。當中有 2 件「直內三角援戈」和 1 件「曲內管銎三角援戈」發現於洹河以西的小屯東北地(即一般所謂的「宮殿區」)。另有 1 件「直內三角援戈」發現於洹河以東的大司空村。

研究的起點,就得先從殷墟的地理位置,與文物的出土脈絡說起。

圖為 4 件銅三角援戈在殷墟的發現地
圖|中央研究院歷史語言研究所、李修平提供

殷墟是商代晚期的王都遺址,其歷史可追溯至距今 3000 多年前,位於今日中國河南省安陽市的洹河流域,佔地廣袤,遍布大大小小的遺址。

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史語所自 1928 至 1937 年間,陸續在殷墟進行 15 次考古發掘,在當年是首次由官方學術單位,在單一遺址中,進行長時間、大規模、系統性的考古發掘工作,奠定了中國考古學往後 90 餘年的發展。

為了尋找中國最早的文字──甲骨文,經過多年調查,史語所的考古學家前往安陽市西北部的小屯村,進行田野考古工作。由於小屯村以北發現大量的夯土台基,顯示此處曾是商代晚期的宮殿和宗廟的所在地,因而稱之為「小屯宮殿區」。此外,更在小屯宮殿區的西北方、洹河以北的侯家莊以北,發現了「西北岡王陵區」。

考古學家藉由解讀出土於殷墟的甲骨文,證實了歷史文獻上殷商王朝的存在。墓葬中更找到各式青銅製的禮、兵器,與《左傳》「國之大事,在祀與戎」的記載相符。毫無疑問,在不晚於殷商時期,「祭祀」和「戰爭」就是一個國家立足的根本。

1936 年春,史語所考古團隊在小屯村北的張家七畝地,發掘關鍵的 YH127 坑,出土 17,096 片記載殷商王室祭祀活動的甲骨。圖為工作人員正在將整塊埋有甲骨的土層挖出,準備裝箱運回南京的研究室清理。右方踞於箱上為李濟,其後穿淺色背心坐者為高去尋,其後為李景聃。
圖|中央研究院歷史語言研究所

在殷墟發掘的文物,皆有賴考古學家就其出土「脈絡」,還原身世背景。

除了觀察文物本身的形制、材質、刻紋等外在特徵之外,文物出土的地層、在遺址中的位置、周圍的其他遺存等,都是協助考古學家研究古人思想行為的關鍵。

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李修平舉例,一件銅器在遺址的不同地方被發掘,可能暗示它所處的不同生命週期。例如在作坊附近發掘,可能是半成品或廢料;在居住區發掘,可能是使用中的物品;在垃圾坑發掘,可能是毀棄品;在墓葬中發掘,則可能是陪葬品。

「戈」除了作為兵器,也可做禮器使用。圖為殷墟小屯宮殿區 331 號墓出土的「玉援銅內戈」,其援部是玉製,功能可能類似領導者手持的儀仗。
圖|研之有物(拍攝自中央研究院歷史語言研究所歷史文物陳列館)

從墓葬風格推算墓主身份地位?從戈的形狀看出區域互動可能性?

史語所典藏的 4 件殷墟出土銅三角援戈,有 3 件出自墓葬、1 件出自水井。首先,李修平從墓葬所在的位置、墓室的規模、陪葬品數量,以及是否有殉葬者,推測墓主的身分,與文物對墓主的個人意義。

舉例來說,直內三角援戈 R002108、R002109 皆出自小屯宮殿區的墓葬(這兩座墓葬的年代,均埋於「小屯宮殿區」形成之前)。雖然這兩把銅戈都做工精美、鋒利依舊,但出土墓葬的「排場」卻有所落差。

R002108 出自墓葬 M232,規模頗大,不但有殉葬者,還有眾多銅、石兵器,暗示墓主的身分地位與眾不同,生前可能有指揮作戰的能力。R002109 則出自墓葬 M270,規模較小、陪葬品也少,推測墓主在當地社群大概屬低階貴族。

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李修平指出,上述兩件「直內三角援戈」雖然都出自墓葬,但這兩件兵器對於它們的擁有者來說,意義可能大不相同。

對墓葬 M270 墓主來說,R002109 是他為數不多的陪葬品中相對珍貴的器物。反觀墓葬 M232 墓主,不只陪葬品豐富,胸前還放了一把比 R002108 更精美、鑲有綠松石的曲內銅戈。此外,就陪葬品放置的位置來看,M232 墓主可能重視鑲嵌綠松石銅戈,更勝於 R002108。

「直內三角援戈」R002108(上)、R002109(下)都出自墓葬,風格各具特色,但從出土脈絡推測,這兩件兵器對於它們的擁有者來說,意義可能大不相同。
圖|研之有物(拍攝自中央研究院歷史語言研究所歷史文物陳列館)

此外,李修平也透過分析出土脈絡,為大司空村發掘的「直內三角援戈」R015552 拼湊出不同身世。

R015552 的前鋒圓鈍、內上沒有可穿繩的孔洞,作戰時戈頭容易與握柄分離。因此,李修平推測,這把銅戈可能不是實用兵器,而是作為儀杖或有其他用途。

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此外,R015552 所在的墓葬位於殷墟的「東部工業區」,該地已發現生產各式骨器、陶器的作坊,或許也鑄造銅器,而此墓葬的位置正好位於骨器作坊的範圍。

因此,墓主的身分地位和所屬社群,可能與小屯宮殿區的政治菁英較遠,而與大司空村南地的工匠社群較近。

「直內三角援戈」R015552,發掘自大司空村墓葬,當地在商代晚期是作坊區,因而推測墓主身分應與工匠社群有關。
圖|研之有物(拍攝自中央研究院歷史語言研究所歷史文物陳列館)

另一方面,李修平也從造型特殊的「曲內管銎三角援戈」R002130,觀察到區域互動的可能性。

R002130 的出土地點特殊,位於小屯宮殿區北部的一處水井內。這座水井出土的考古遺存數量豐富、材質多元,包括占卜用的甲骨、銅渣(代表附近可能有鑄銅活動),以及至少 21 件青銅兵器與工具。李修平推測,這些青銅器物的擁有者可能是生活或服務於小屯宮殿區的人員。

為什麼說「曲內管銎三角援戈」反映出區域互動的可能性呢?

首先,在二里頭文化時期至小屯文化時期,中原地區(黃河中下游、今日中國河南省一帶)出土的銅戈,其援部大多呈長條形,外觀呈現三角形者相對較少。如前所述,援部呈三角形的銅戈,究竟源於何地,仍有進一步討論的空間。

此外,能插入握柄的管銎設計,是北方式青銅器的特色,殷墟雖然有出土管銎銅戈,但數量遠不及無管銎設計的銅戈。

最後,曲內設計是中原地區銅戈常見的造型,最早見於二里頭文化時期,但融合「三角形援」和「曲內」這兩種設計的銅戈卻非常罕見。

李修平認為,「曲內管銎三角援戈」展現了各地物質文化元素在晚商王都交融的現象,也體現了商代工匠勇於實驗各種創新的銅戈設計,致力打造出能讓戈頭和握柄緊密結合的完美兵器。

「曲內管銎三角援戈」R002130,展現各地物質文化元素在晚商王都交融的現象,也體現商代工匠勇於實驗各種創新的銅戈設計。
圖|中央研究院歷史語言研究所(擷取自李修平,〈從考古脈絡論史語所藏殷墟出土銅三角援戈〉;施汝瑛拍攝)

「研究史語所收藏的殷墟出土銅三角援戈,只是研究的起點。」李修平表示:「直到今日,殷墟的考古工作已持續進行約 100 年,不僅累積龐大的材料,更發現種類豐富的『舶來品』。此外,在上古中國境內各地,也陸續發現五花八門的外來遺存。換句話說,運用脈絡比較分析法來研究上古中國的區域互動,其實才正要起步。」

跳脫「華夏中心史觀」!區域互動有多複雜?

李修平自 2020 年起,接手史語所安陽工作室的主持工作,他試圖跳脫「華夏中心史觀」,將上古中國的區域互動關係進行更細致的梳理。
圖|研之有物

「區域互動」的研究看似有很多材料可做,但李修平坦言,如果單純相信眼前的證據,很可能會誤入陷阱。

舉例來說,假設 3000 年後,外星人來到地球考古,發現臺灣是全世界晶片製造廠最密集的地方,他們可能會以為臺灣是半導體的發源地,但其實真正的發源地在美國。光是當代社會的物質文化都能推敲出多種可能,要推斷 3000 年前殷墟文物背後的區域互動關係,就更加困難。

李修平進一步指出,在中國考古學的研究中,當墓葬中出土了外來遺存,經常採用較籠統的說法。例如,某地「影響」了某地,又或者兩地之間存在某種「關係」,但詳細原因無法具體說明。特別是進入了夏、商、周時期,「華夏中心史觀」成為詮釋區域互動的基本預設。

其中一個例子,就是被學界視為夏朝晚期的二里頭文化與周邊地區的關係:一般認為,二里頭的物質文化就像太陽般輻射四方,只要在周遭地區看到類似的物質文化,很可能就是受到二里頭的「影響」。

「但這樣的論述其實有待商榷。」李修平點出爭議:「只因為看到這邊出土的陶器跟二里頭的陶器類似,就能斷定它被二里頭「影響」嗎?物質文化流傳的動力,是文化?是政治?是經濟?還是偶然的巧合?又或者是其它多重、複雜的因素?」

有關區域之間的「互動關係」,其內涵充滿各種可能性,諸如交換、模仿、貿易、移民、戰爭或殖民等原因,真相並沒有那麼單純。

因此,自 2020 年接手史語所安陽工作室以來,李修平就試圖跳脫「華夏中心史觀」,將上古中國的區域互動關係進行更細緻的梳理。

然而,研究過程並不容易,因為做研究必須跟著材料走,而不是跟著既有的、主流的論述走。如果有新的材料出土,就要接受已有的認識很可能被挑戰、甚至推翻的可能性。

「現代社會都這麼複雜了,古代社會也有它複雜的一面。」李修平望著眼前正在進行的研究,僅管還有許多難題未解,卻擋不住他躍躍欲試的心情。

「新的考古材料持續出土,不斷更新我們對古代世界的認識。儘管如此,考古學家仍要竭澤而漁,盡力蒐羅所有材料,試圖在相對穩固的基礎上,還原古代社會的複雜性,並提出比較合理的解釋。這是我做研究的基本態度。」

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研之有物│中央研究院_96
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研之有物,取諧音自「言之有物」,出處為《周易·家人》:「君子以言有物而行有恆」。探索具體研究案例、直擊研究員生活,成為串聯您與中研院的橋梁,通往博大精深的知識世界。 網頁:研之有物 臉書:研之有物@Facebook