近東地區的穀物種植業和產奶業建立之後,接踵而來的是極為迅猛的文化發展。古代文明的大多數基礎發明,似乎早在公元前3500年之前即已完成。其中一項最為重要的基礎發明是冶金術。很早以前,當地的金屬就已經為近東人所知。甚至早在中石器時代,它們就已經為人所注意,人們就已經斷斷續續地進行過金屬加工。然而,由於本地的金屬供應不多,故這種新物質材料的發現並未對文化產生引人注目的影響。彼時,人們把金屬當成是一種堅韌可塑的石頭,隻是用錘打和磨製對之進行冷加工。直到人們可以從礦石中提煉金屬之後,真正意義上的冶金術才開始出現。即使在中石器時代,在兩千多年的時間裏,任何一種金屬都極其稀缺、極其珍貴,以致其使用範圍在很大程度上隻局限於製造武器和裝飾品。直到冶煉術發明之後,金屬工具才成為常用的工具。
近東的冶金術大約發軔於公元前5000年到公元前4000年。銅似乎是首先熔煉的金屬。碳酸銅礦,包括孔雀石和藍銅礦,已在開采之中,它們被研磨成粉末用作繪畫顏料。它們冶煉成金屬銅的溫度比較低。人們禁不住把煉銅術的濫觴與一次不幸的經驗聯係起來:一天晚上,近東一位先生不慎將他作畫的顏料袋落入火塘,時值天刮大風;火熄滅後,他發現他徒具虛榮的顏料袋失落之處有一小團銅塊,這種材料已為人知,而且比銅礦更為人珍惜。石頭可以燒製成金屬這一初步發現完成之後,接踵而來的是一連串的試驗,隨即就比較迅速地發明了一連串的金屬加工的基本技巧。
金屬可以從一些石頭中提煉出來,這一發現一定是激動人心的。一切跡象表明,一旦發現熔煉金屬之後不久,冶金工匠就用各種可能的礦石進行試驗了。大多數礦石憑重量和質地就可一望而知。銀、鉛、銻、錫很快就被發現了。煉銅時摻入少量的另一種金屬,就造成熔化溫度、熔液流動性和成品強度的變化,這些令人吃驚的變化,一定給古代的工匠留下了很深的印象。顯然,他們用這種方法進行了試驗,並且最終碰上了錫和銅的混合冶煉法。這種冶煉法使那個時代被稱為青銅時代。
為何到公元前2000年結尾時鐵器才投入使用,這個問題必定是長期難解之謎。鐵礦石比上述各種礦石普遍得多。赤鐵礦由於其重量和質地尤其使人一望而知。如果說近東的冶金工匠沒有像嚐試冶煉其他礦石那樣試煉鐵礦,那是令人難以置信的。而且,鐵金屬很早之前就以隕鐵的形式為埃及人知曉。有趣的是,埃及人似乎猜到了隕鐵的來源,因為象形文字裏的“鐵”字讀作“星星金屬”。我認為,人們早期忽視鐵的現象有一種最好的解釋:成功冶煉鐵所需要的技術,與冶煉銅及銅合金所需要的技術形成了鮮明的對比。
煉銅時,熔液集中在爐子底部,礦渣卻浮在表麵。煉鐵時,至少以古代熔爐所能達到的溫度而言,鐵絕不可能完全熔化。相反,它形成一種灰色的海綿狀團塊,專門術語中稱它為海綿鐵塊(bloom)。鐵塊的裂隙之間充滿了熔化的礦渣。隻有趁熔鐵白熱之時猛力鍛打,方能清除這些雜質。打鐵的過程頗像從海綿中擠水的過程。熔煉的銅水可以直接從熔爐流入模型之中澆鑄。但是,煉鐵卻需要很高的溫度,而且還需要原始的鐵匠進行第二道加工。鐵中的含碳量越高,熔點就越低,鐵水的流動性就越大。但是含碳量高的鐵硬度極高、極易脆裂。我們熟悉的鑄鐵就是這樣一種合金,主要用於鑄造鐵爐和裝飾性的鐵欄杆。即使做成這樣的鐵器,鑄鐵依然極易脆裂,幾乎可以像同等重量的玻璃器件一樣輕而易舉地被砸得粉碎。縱然早期的冶金工匠成功地煉成了鑄鐵,他們也會麵對另一個更大的難題,因為任何使之韌化的人們熟悉的銅加工工藝(即退火工藝),都可能引起危險的爆炸。即以熟鐵而論,如果借用銅加工的退火工藝,那也徒然使之更硬,更難以加工。早期的金屬工匠們沒有試圖熔煉鐵礦和加工鐵器,而是放棄了這項艱難的工作,這一點是極為可能的。
無論是何原因,反正我們知道,鐵金屬常被用來製造工具和武器的時間發生較晚,而且首先廣泛使用鐵的是野蠻人。這些蠻族生活在青銅文化主要地區的邊緣地帶。也許,正是由於蠻族缺乏其他金屬加工的技藝,才使他們試驗新的工藝,最終導致他們開發出冶煉和使用這種新金屬鐵。
最早成功煉鐵的地區似乎是哈薩克斯坦南部或小亞細亞北部。也有可能在印度南部有一個獨立發展冶鐵術的中心。無論如何,冶鐵術是在西南亞首先發明的。如果鐵含碳量高,鐵就又硬又脆。較低的含碳量使鐵變成鋼,又硬又韌的鋼。印度南部至今有人以極為簡單的方法煉鋼,這種煉鋼法說不定就是那種原生的煉鋼法。