2-3 冶金术
2-3 冶金术
近东地区的谷物种植业和产奶业建立之后，接踵而至的是极为迅猛的文化发展。古代文明的大多数基础发明，似乎早在公元前3500年之前即已完成。其中一项最为重要的基础发明是冶金术。很早以前，当地的金属就已经为近东人所知。甚至早在中石器时代，它们就已经为人所注意，人们就已经断断续续地进行过金属加工。然而，本地的金属供应不多，这种新的物质材料的发现并未对文化产生引人注目的影响。当时，人们把金属当成是一种坚韧可塑的石头，只是用锤打和磨制对之进行冷加工。直到人们可以从矿石中提炼金属之后，真正意义上的冶金术才开始出现。即使在中石器时代，在二千多年的时间里，任何一种金属都极其稀缺、极其珍贵，以至其使用范围在很大程度上只局限于制造武器和装饰品。直到冶炼术发明之后，金属工具才成为常用的工具。
近东的冶金术大约发轫于公元前4000年到公元前5000年之间。铜似乎是首先熔炼的金属。碳酸铜矿，包括孔雀石和蓝铜矿，已在开采之中，它们被研磨成粉末用作绘画颜料。它们冶炼成金属铜的温度比较低。人们禁不住把炼铜木的滥觞与一次不幸的经验联系起来：一天晚上，近东一位先生不慎将他作画的颜料袋落入火塘，时值天刮大风，火熄灭后，他发现他徒具虚荣的颜料袋失落之处有一小团铜块，这种材料已为人知，而且比铜矿更为人珍惜。石头可以烧制成金属这一初步发现完成之后，接踵而来的是一连串的试验，随即就比较迅速地发明了一连串的金属加工的基本技巧。
金属可以从一些石头中提炼出来，这一发现一定是激动人心的。一切迹象表明，一旦发现熔炼金属之后不久，冶金工匠就用各种可能的矿石进行了试验。大多数矿石凭重量和质地就可以一望而知。银，铅、锑、锡很快就发现了。炼铜时掺入少量的另一种金属，就造成熔化温度、熔液流动性和成品强度的变化，这些令人吃惊的变化，一定给古代的工匠留下了很深的印象。显然，他们用这种方法进行了试验，并且最终碰上了锡和铜的混合冶炼法。这种冶炼法使那个时代称之为青铜时代。
为何铁到公元前二千年结尾时才开始投入使用，这个问题一定会是一个长期难解之谜。铁矿石比上述各种矿石普遍得多。赤铁矿由于其重量和质地尤其使人一望而知。如果说近东的冶金工匠没有象试炼其它矿石那样试炼铁矿，那是令人难以置信的。而且，铁金属很早之前就以陨铁的形式为埃及人知晓。有趣的是，埃及人似乎猜着了陨铁的来源，因为圣书文字中的“铁”字读作“星星金属”。我认为，人们早期忽视铁的现象有一种最好的解释：成功冶炼铁所需要的技术，与冶炼铜及铜合金所需要的技术形成了鲜明的对比。
炼铜时，熔液集中在炉子底部，矿渣却浮在表面。炼铁时，至少以古代熔炉所能达到的温度而言，铁决不可能完全熔化。相反，它形成一种灰色的海绵状团块，专门术语中叫它为海绵铁块（bloom）。铁块的裂隙之间充满了熔化的矿渣。只有趁熔铁白热之时猛力锻打，方能清除这些杂质。打铁的过程颇象从海绵中挤水的过程。熔炼的铜水可以直接从熔炉流入模型之中浇铸。但是，炼铁却需要很高的温度，而且还需要原始的铁匠进行第二道加工。铁中的含碳量越高，熔点就越低，铁水的流动性就越大。但是含碳量高的铁硬度极高、脆度极大。我们熟习的铸铁就是这样一种合金，主要用之于铸造铁炉和装饰性的铁栏杆。即使做成这样的铁器，铸铁依然极易脆裂，几乎可以象同等重量的玻璃器件一样轻而易举地被砸得粉碎。纵然早期的冶金工匠成功地炼成了铸铁，他们也会面对另一更大的难题，因为任何使之韧化的人们熟悉的铜加工工艺（即退火工艺），都可能引起危险的爆炸。即使以熟铁而论借用铜加工的退火工艺也只会增加熟铁的硬度，反而使之更加坚硬，使之更加难以加工。早期的金属工匠们没有试图熔炼铁矿和加工铁器，而是放弃了这项艰难的工作，这一点是极为可能的。
无论是何原因，反正我们知道，铁金属经常被用来制造工具和武器的时间发生较晚，而且首先广泛使用铁的是野蛮人。这些蛮族住在青铜文化的主要地区的边缘地带。也许，正是由于蛮族缺乏其它金属加工的技艺，才使他们试验新的工艺，最终导致他们开发出冶炼和使用这种新金属铁。
最早成功冶炼铁的地区似乎是土尔其斯坦（属苏联—译注）和小亚细亚北部。也有可能在印度南部有一个独立发展冶铁术的中心。无论如何，冶铁术是在西南亚首先发明的。高含碳量使铁又硬又脆。较低的含碳量使铁变成钢，又硬又韧的钢。印度南部至今有人以极为简单的方法炼钢，这种炼钢法说不定就是那种原生的炼钢法。