第1章 材料类发明(1)
1.陶瓷
奇迹概览
陶瓷是陶器和瓷器的总称，是指以粘土等无机非金属矿物为原料的人工工业产品。它一般是用可塑性制瓷粘土做胎体，用长石和石英等原料制釉，通过成型、干燥、烧制而成的制品，从最粗糙的土器到最精细的精陶和瓷器都属于陶瓷的范围。
最早的陶器仅仅作为器皿被应用于日常生活，后来随着时代和工业的发展，陶瓷逐渐呈现出其艺术价值。至今，陶瓷已经发展为陶瓷工业。因此，现今的陶瓷主要分为日用、艺术欣赏和收藏以及建筑陶器，陶瓷以它不同的品种和价值呈现在人们的生活中。
⊙奇迹探秘：
1. 陶瓷是在什么时候被发明的？是哪个国家的人发明的？哪个国家的陶瓷最有名？
陶器的发明是原始社会新石器时代的一个重要标志。中国是世界上最早烧制和使用陶器的国家之一。早在10000年前，中国古人就把黏土塑造成需要的造型，烧制成不同种类的生活器物，这就是最早的陶器。
随着陶器的发展，早在欧洲人掌握瓷器制造技术1000多年前，中国人就已经制造出很精美的瓷器。而英文中的“china”是陶瓷的意思，而大写后的“China”就是中国，这就表明了中国就是“陶瓷的故乡”。
2. 陶器和瓷器一样吗？如果不一样，那它们有什么不同呢？
瓷器和陶器是两种不同的物质，但是，两者又存在着密切的联系。瓷器是在陶器技术不断发展和提高的基础上产生的。陶器的出现可以追溯到8000或9000年以前，瓷器的出现则是在商周时代，距今有3000多年。商代时期，白陶的烧制成功标志着瓷器制造的开始。
陶器与瓷器的区别主要有如下几点：一、烧成温度不同。陶器烧成温度一般在800℃左右，瓷器的烧成温度大都在1300℃左右。二、坚硬程度不同。陶器烧成温度低，胎体硬度较差，敲击时声音发闷；瓷器的烧成温度高，胎质坚固致密，敲击时声音很清脆。三、使用原料不同。陶器的胎料是普通粘土，而瓷器的胎料则是瓷土，即高岭土（因最早发现于江西景德镇东乡高岭村而得名）。四、透明度不同。陶器不具备半透明的特点，而瓷器的胎体无论薄厚，都具有半透明的特点。
以上几个方面中，最主要的条件是原材料和烧成温度。因此，制陶工匠一旦掌握了烧成温度的技术，并认识到高岭土与一般黏土的区别，便具备了发明瓷器的条件。
走近奇迹
说到陶瓷，就不得不从考古学家所发现的出土文物中去寻找古人使用和制造陶瓷的足迹。
1986年，考古学家在河北省徐水县南庄头遗址发现了很多陶器碎片，是迄今为止中国发现的最早的陶片，距今约有10800年到9700年。从这些残陶片中，可以看出当时的古人尚未使用窑炉制陶，而是平地堆烧。其中，陶片的器型都是用盘筑或手工捏成型的罐、钵之类的小型陶器。虽然这些陶器原料粗糙、造型简单、烧成温度低，但它大大地改进了原始人的生活质量。
1973年，考古学家在河北省武安县发现的磁山遗址中，有大量距今7900年以上的陶器，其中主要有鼎、罐、盘、三足壶、三足钵、双耳壶等，器物大多是素面无纹，部分陶器饰有花纹。由此可以推断，人类的祖先最初用陶器作为储存食物的器皿。
距今6000年的仰韶文化时期的陶器以红陶（由于陶坯与大量空气接触烧成的陶器为红色）。从出土的文物来看，当时的制陶业已比较发达，烧制陶器的土是具有一定塑性的黏土，部分小型陶器已经采用模子制作了。到了仰韶文化后期，人们不再把陶器直接放在火焰上烧烤，而是开始使用陶窑烧制陶器，这是一个相当大的进步。而最能反映当时制陶水平的是细泥彩陶，它的表面呈红色，里表磨光，且造型独特，陶器上还绘有生动逼真美丽的图案，可见当时的制陶工艺已达到相当成熟的阶段。
随着社会的不断进步，陶器的质量也逐步提高。到了商代和周代，已经出现了专门从事陶器生产的工种。正是这个时期，人们在制陶的过程中发现原材料和烧制温度的变化会导致陶器的质地和外表的不同，因此，瓷器逐渐发展起来。
在商代和西周遗址中发现的“青釉器”已明显的具有瓷器的基本特征。它们质地较陶器细腻坚硬，烧结温度高达1100-1200℃，器表面有一层石灰釉。但是它们与瓷器还不完全相同，所以，被后人称为“原始瓷”或“原始青瓷”。
原始瓷从商代出现到东汉时期，历经了1600-1700年的变化发展，由不成熟逐步到成熟。东汉以来至魏晋时制作的瓷器为青瓷，加工精细，胎质坚硬，表面施有一层青色玻璃质釉。到了南北朝时期，中国白釉瓷器的制造逐渐发展起来。到了唐代，瓷器烧成温度达到1200℃，瓷的白度也达到了70%以上，接近现代高级细瓷的标准。
而宋代的瓷器，不仅在胎质、釉料和烧制技术等方面有了新的提高，而且在工艺技术上有了明确的分工，这使中国瓷器的发展进入了一个重要阶段。明清时期可称之为我国陶瓷生产的黄金时代。当时，景德镇青花瓷器成为我国陶瓷生产的主流。而青花瓷器的发展和盛行，改变了一直以来以青瓷为主的生产格局。康熙、雍正、乾隆三代时期，工艺技术较为复杂的瓷器产品多有出现，各种颜色釉及釉上彩异常丰富，因此，被认为是整个清朝统治下陶瓷业最为辉煌的时期。
而随着近代科学技术的发展，近百年来又出现了许多新的陶瓷品种。它们不再使用或很少使用粘土、长石、石英等传统陶瓷原料，而是使用其他特殊原料，甚至扩大到非硅酸盐，非氧化物的范围，并且出现了许多新的工艺。
纵观陶瓷的发展史，它已经成为中华文明史的一个重要的组成部分。无论任何一个年代，中国瓷器始终因极高的实用性和艺术性而备受世界人士的推崇。
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3.陶瓷上的釉是什么？有什么作用？ 釉都有哪些种类？
釉是一种硅酸盐，陶瓷器上所施的釉一般以石英、长石、粘土为原料，经研磨、加水调制后，涂敷于坯体表面，经一定温度的焙烧而熔融，温度下降时，形成陶瓷表面的玻璃质薄层。它使陶瓷器更加坚固，同时也可以防止液体、气体的侵蚀。釉还有增加瓷器美观和便于洗拭、不被尘土粘染等作用。釉的种类很多，由于不同种类的釉中所含氧化金属物的不同以及烧成气氛各异，釉色有青、黑、绿、黄、红、蓝、紫等不同的色彩。
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【陶瓷的名品代表】
白陶：是指器胎的表里都呈白色的一种陶器，器胚多是手工捏成，胎体以瓷土或高岭土为主要成分，烧成温度在1000℃左右，因此是陶器向瓷器的飞跃。
彩陶：是指以赤铁矿粉和氧化锰为颜料，使用类似毛笔的工具，在陶坯表面上绘制各种图案，入窑经火烧后，在橙红的底色上，呈现出黑、红、白等颜色的陶器。
黑陶：是在器物烧成的最后一个阶段，从窑顶徐徐加水，使木炭熄灭产生浓烟，并有意让烟熏黑而形成的黑色陶器。
唐三彩：是一种盛行于唐代，以黄、褐、绿为基本釉色的陶器，被后人称为“唐三彩”。
青花瓷：又称白地青花瓷器，是用含氧化钴的钴矿为原料，在陶瓷坯体上描绘纹饰，再罩上一层透明釉，经高温火焰一次烧成。青花是中国瓷器制造技术中的一种工艺手法，原始青花瓷于唐宋已见端倪，今以景德镇出产的最为著名。
知识百科
【景德镇瓷器】
景德镇，位于江西省东北部的长江河畔，地处赣、浙、皖三省交界，是中国唯一一座以生产陶瓷而著称的古老城市。景德镇自五代时期开始生产瓷器，至今已经走过了1000多年的发展历程。景德镇素有“瓷都”之称，这里千年窑火不断，其瓷器以“白如玉，明如镜，薄如纸，声如磬”的独特风格享誉海内外。景德镇的玲珑瓷、青花瓷、粉彩瓷、颜色釉瓷合称景德镇四大传统名瓷。因此，景德镇陶瓷艺术是中国文化宝库中的重要财富。
2.青铜冶铸
奇迹概览
青铜是世界冶金铸造史上最早的合金，也是人类历史上一项伟大的发明，青铜铸造工艺的产生，结束了漫长的石器时代，预示着一个新的时代的来临。它带动了农业和手工业的发展，并且促进了车、船、雕刻、金属加工等制造技术、以及军事和经济社会的发展，带来了技术革命的曙光。青铜器的应用，代表了当时的科技水平和文化艺术水平，也是一个时代的标志。
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1.青铜冶铸技术是在什么时间发明的？
公元前3500年，古代的中国人把锡和铜混合冶炼成为青铜合金，从此发明了青铜冶铸技术，并用此发明制造出了各种可以应用的工具和器具。
2.中国出土的最早的青铜器是什么？
1975年，中国发现了第一件青铜器，是甘肃省东乡县林家村出土的马家窑文化的青铜小刀，年代约为公元前2700年。
3.目前，世界上发现的最大的青铜容器是什么？
司母戊鼎，又称司母戊大方鼎，1939年3月出土于河南省安阳市，是目前世界上发现的最大的青铜容器。司母戊鼎是中国商代后期王室祭祀用的青铜方鼎，它高133厘米、长110厘米、宽79厘米、重约832千克。该鼎曾是商王武丁的儿子为祭祀母亲而铸造的。现在保存于中国历史博物馆内。
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在距今约5800年的西亚，人类学会了用氧化铜矿石与木炭混合加热还原得到金属铜。但无论是用天然铜还是人工铜制成的工具都比较软，不易保持锐利的锋刃。经过上千年的摸索，人们渐渐懂得在铜中掺入锡，形成的铜锡合金，这种技术的应用使得工具更硬，更易于加工和铸造，于是便出现了青铜。
青铜铸造业在石器加工中产生并发展起来的，但青铜器比石器锋利、耐用，并且具有熔点低、铸造性能好的优点。
青铜器在中国的发展从夏代开始，到商、周时代、春秋及战国初期达到鼎盛时期，长达1600多年，这个时期的青铜器主要分为礼乐器、兵器及杂器。这些礼器用于古代礼仪中，或陈于庙堂，或用于宴饮、盥洗，还有一些专门做殉葬用。到秦汉以后，青铜器逐渐被铁器、漆器、瓷器所取代。
夏代是青铜器的发展时期，还处在石器、铜器、青铜器并用的时代，但那个时代只有少部分的青铜器。
商周时期，青铜器的冶铸技术已经达到了世界的高峰。青铜器被大量应用于生产工具，农具，生产工具包括斧、锛、钻、钻、刀、削、锯、锥等，农具包括锄、铲、，武器有戈、矛、钺、镞。还有用青铜铸造的精美的礼器、乐器、车马器和生活用具等。青铜器的应用对农业的发展及兵器的改革起到了重要的推动作用。
商周这一时期铸造了很多精巧的青铜器，如湖南出土的四羊方尊，河南出土的链鹤方壶等。其中四羊方尊是商朝晚期的青铜器，是青铜器中的精品，现收藏于中国国家博物馆内。
春秋战国时期，青铜冶炼技术仍然在继续发展，当然已经不像前朝那样繁琐，而是讲究实用和朴素风格。商朝和西周时期盛行酒器，而这一时期，青铜器逐渐趋向于日常生活用具，如铜镜、带构、货币、玺印、符节等，曾在湖北随州出土的大型曾侯乙编钟则是春秋时期高超的冶炼技术的反映。
从大量的存世青铜器物看，到战国时，我国的青铜手工业，已非常熟练地掌握了综合利用浑铸、分铸、失蜡法、锡焊、铜焊的铸造技术，在冶铸工艺技术上已处于世界领先地位。在炼铜中，不仅掌握了合理的合金配比，还掌握了根据火焰的颜色，用“火焰鉴别法”来判定是否精纯。冶炼中的另一项重要成就是湿法炼铜，即铜胆法。把硫酸铜或碳酸铜（古称曾青、胆矾、石胆等）溶于水，使成胆水，然后投铁块于溶液中，因铁的化学性能比铜活泼，铁离子会置换出铜来。这是世界上最早的湿法冶金。
秦代以后，随着铸铁技术的发明与铁器的推广，在兵器、工具等方面，铁器已占据了主导地位，而陶瓷器皿在生活用品中占据了主要地位，青铜器开始淡出了历史的舞台。
青铜铸造技术的发明，结束了漫长的石器时代。青铜文化的变迁体现了社会、经济的变迁及文化内涵的变迁，开创了人类使用工具和武器的先河，极大地促进了生产力的发展。
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4.怎么辨别青铜器是在哪个朝代铸造的呢？
不同时期的青铜器有不同的风格，可以从图案，花纹和镶嵌物上进行辨别。
商代的青铜器大多以鸟兽为图案，如四羊尊、象尊、猪尊和鸮尊 <
而战国青铜器的风格华美瑰丽，他华丽的风格主要表现在金银错等镶嵌在器物上，金、银及红铜等金属或松绿石、水晶、玉、玛瑙等矿石，填充或镶嵌在青铜器的花纹空隙处，产生了多色彩的效果。
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【青铜之冠】
1980年12月，在秦始皇陵西侧7米多深处发掘出两乘大型铜车马，人、车、马的大小均为实物的1/2。铜马车通体彩绘，长3.28米，高1.04米，总重1.8吨。车舆呈方形，箱上有穹庐式车盖，象征天圆地方，车的两轮象征日月。整个铜像做得很精细，马的腿部肌肉具有动感，人的表情面带微笑，连窗上的拉带，马头的缨络都做工精细，一丝不苟。迄今为止，它是中国发现的体型最大、装饰最华丽、结构最逼真的古代铜车马，所以，被誉为“青铜之冠”。
这种高超的冶铸工艺水平，是我国古代科学技术的结晶。其制作工艺是：先分铸，然后用嵌铸、铆接、焊接、销钉固定等方法，组合在一起。车轮用分铸法，先分别铸出车毂和车辐，然后插入榫头固定。铸壁极薄，伞盖最薄处仅2毫米，这要十分准确地掌握铜液和模具的温度才行。现在，这尊铜马车在秦始皇兵马俑博物馆内展出。
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【青铜时代】
青铜时代，又称青铜器时代、青铜文明，人类使用青铜器是标志着人类文化发展到一个新阶段。
在青铜时代，世界上青铜铸造业形成几个重要的地区，这些地区成了人类古代文明形成的中心。在古代文化发达的一些地区，青铜时代与奴隶制社会形态相适应，如爱琴海地区、埃及、美索不达米亚、印度、中国等国家和地区，此时都是奴隶制国家繁荣的时期。进入文明的地区在青铜时代已经产生了文字。但是也有一些地区，没有经过青铜时代演变直接过渡到铁器时代。