化工史话21：发展靠矿——无机材料的利用I

各位看官久等了，书接上回，我们来说说工业窑炉的发展史，不过在说这个问题之前，我们稍微歪一歪科技树，说一说人类对无机材料的利用历史。可以说，无机材料是人类历史上最早利用的材料，而为了制备无机材料，人类才开始使用并改进窑炉，所以谈谈无机材料还是非常必要的。现在我们常用的无机材料可以分为以下几种：陶瓷，玻璃，水泥还有石墨等。当然现在这个时代材料科学还是非常火的，不时的会有许多新材料出现，但这些就不在本节内容之内了。

如前所说人类使用无机材料的历史非常早，甚至人类出现以前的其他物种都会使用石器，现代意义上的人类出现于18万年前。但是考古发现表明石器的使用至少有200-300万年的历史，也就说除了现代人之外的其他物种，比如说直立人之类的也会使用石器。我们也经常能发现猩猩之类的动物用石头敲坚果，所以石器的使用非常早，而且不是人类的专利。

按照考古学的观点石器时代分为新石器时代（距今18000年-距今5000年）与旧石器时代，旧石器主要为打制石器，目前发现的其他直立人也会使用。新石器时代使用磨制石器，这个属于现代人的专利，至于传说中的尼安特人是否使用目前考古证据非常少。

石器这个东西对于当时人类的意义还是比较重大的，因为那是人类在当时唯一可以接触到的硬质材料，有了硬制材料对于一些皮糙肉厚的动物，人类才有破防的可能。石器从当时的角度上来说还是比较好加工的，因为作为早期武器尺寸精度要求不高，拿起一块大石头往地上砸，然后找找碎片里长得像箭头的就可以了，一块不行再砸一块，反正地球上石头这么多。当然从现代来看，石器的精加工难度就非常大了，常规加工过程中，切，钻，铣的难度都非常大，唯有磨制较为可行。古人也就遵循的这样的技能树，因此后期的新石器时代就是磨制石器的时代了。

所有的硬制材料，加工性能都不好，主要是材料脆性大，切割，钻孔的时候因为内部应力容易形成裂纹，导致材料整体破裂，另外由于材料硬度大，对于刀具的损伤也非常严重。

即使是磨制石器其加工也是非常坑的，加工耗时非常长，而正是为了应对这一点，陶器逐渐登上历史舞台。目前认为陶器的出现与新石器时代基本同步，而且从出土文物的来看，陶器的传播有一个自西向东的过程，西方发现的陶器历史更加久远，而东方的陶器历史较近，因此有理由认为陶器是由西方传到东方的，这与人类历史上的迁移几乎同步。

陶器的发现离不开人类对火的应用，应当是在人类用火的过程中偶然发现一些矿物或泥土在火的作用下会变硬，进而将这些陶土作为材料使用。陶器的基本制法简单概括就是把土弄成合适的形状然后用火烧，这种技巧应当随着人类的迁徙流传下来，同时随着人类迁徙到不同地方，当地的矿产资源不同，导致陶瓷技术向不同方向发展。

陶土这种东西实际上就是硅和铝的氧化物，经过自然风干以后得到的细腻颗粒。陶土中的硅主要提供材料的强度与耐候性，铝主要可以提升陶土的粘性与可成型性。当然各种陶土间还可以相互组合，甚至也有在陶土中加入一些铁氧化物烧制，最后得到所谓的黑陶。

陶器的特点就在于容易成型，而且是先成型后烧制，非常适合作为容器。但是陶瓷的缺点也非常明显，那就是材料致密度不够，内部气孔较多，比石器更容易碎裂，所以很难作为武器。正是这种原因，陶器与石器在历史上共同存在了相当长一段时间，直到青铜器出现最终取代了石器。

在石器向青铜器演变的过程中，我国还出现了一段所谓的玉器时代，玉器和石器类似，但是更加柔软，加工性能好一些。我国出现玉器时代还是与矿产资源有关，西方由于没有对应的矿产所以直接从石器时代进入青铜时代。当然玉器并没有大规模采用，主要的原因还是玉的产量相对于石器较小。

在这个阶段，人类对于无机材料的利用虽有先后之别，但是科技术并没有出现明显的分支，但是随后无机材料的发展就开始分道扬镳了。由于矿产资源的原因，以中国为代表的东方，高岭土等资源比较丰富，最后走向了瓷器的发展方向。而以欧洲为代表的西方，由于火山灰较多，最后走上了水泥这条线。地中海沿岸的埃及及中东地区点出了玻璃这个技能点。比较悲催的是南部非洲和美洲，一方面因为各种原因根本就没有进入大规模的农业社会，另一方面家里没矿，始终停留在陶器这个阶段。从后来的历史中我们可以看到硅酸盐材料技能树的不同，最终导致了人类窑炉的发展走向了截然不同的发展方向，相关细节我们下回分解。

来源：知乎 www.zhihu.com
作者：知乎用户（登录查看详情）

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