文博時(shí)空 作者 匡悅等 日出東方而落于西，四季變換冷熱交替，大自然早在人類(lèi)懵懂之初就已經(jīng)有了一套運(yùn)作自如的系統(tǒng)。熱脹冷縮、杠桿原理、金屬冶煉都在等待著被人類(lèi)一一發(fā)現(xiàn)。

早在史前時(shí)代，先民便通過(guò)化學(xué)反應(yīng)造出了陶器這一最早的人工材料制品；中國(guó)也是世界上最早認(rèn)識(shí)漆的特性并將其用作美化裝飾之用的國(guó)家；秦簡(jiǎn)《數(shù)》中所解“圓材薶地”一題更是比《周髀算經(jīng)》提前一百年就掌握了相似三角形相應(yīng)線段成比例的原理。

陶瓷精美，青銅貴重，這些精美的文物又是如何打造出來(lái)的？如何改進(jìn)陶窯才能達(dá)到燒陶所需的 1000°高溫？如何控制瓷釉原料才能生產(chǎn)出青、白等多色釉瓷？如何發(fā)現(xiàn)了生漆這一美觀耐用的“人工塑料”？越王勾踐青銅劍又是如何歷經(jīng)千年而不銹？《清明上河圖》中的汴京虹橋又是以怎樣的精密結(jié)構(gòu)承載巨重？曾侯乙編鐘又是如何做到“一鐘雙音”……

自古以來(lái)文人才子輩出，匠人們往往默默無(wú)聞，正是他們?cè)趯?shí)踐中不斷摸索和總結(jié)著數(shù)學(xué)、物理與化學(xué)方面的經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)，把造物之美呈現(xiàn)出來(lái)。現(xiàn)在，讓我們從理科視角來(lái)看看這些文物是如何誕生的吧。

01

后母戊銅鼎

商 中國(guó)國(guó)家博物館

青銅器，在古時(shí)被稱(chēng)為“金”或“吉金”（古以祭祀為吉禮，故稱(chēng)銅鑄之祭器為“吉金”），是紅銅與錫、鉛的合金。古人發(fā)現(xiàn)，在紅銅中加入適當(dāng)?shù)腻a，可以獲得更高的硬度，從而利用銅錫合金鑄造包括禮器和兵器在內(nèi)的各種器具。

《考工記》出自于《周禮》，是中國(guó)春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期記述官營(yíng)手工業(yè)各工種規(guī)范和制造工藝的文獻(xiàn)。《考工記》中記載了我國(guó)古代創(chuàng)制的六種銅錫比例不同的合金成分配比，稱(chēng)之為“六齊” （“齊”，通假字，通“劑”，指合金配方），這是中國(guó)也是世界上最早的合金配制記載。

銅器比例在《考工記》中記載如下：“六分其金而錫居一，謂之鐘鼎之齊；五分其金而錫居一，謂之斧斤之齊；四分其金而錫居一，謂之戈戟之齊；三分其金而錫居一，謂之大刃之齊；五分其金而錫居二，謂之削殺矢之齊；金錫半，謂之鑒燧之齊。”這里的“齊”指得就是銅錫比例。

專(zhuān)家經(jīng)光譜定性分析與化學(xué)分析的沉淀法進(jìn)行定量分析，“后母戊”青銅鼎含銅 84.77 %、錫 11.64 %、鉛 2.79 %，與戰(zhàn)國(guó)時(shí)期成書(shū)的《考工記筑氏》所記鼎的銅錫比例基本相符，從中可見(jiàn)中國(guó)古代青銅文明的內(nèi)在傳承。

青銅器由于是銅錫鉛合金，所以其顏色要看具體的合金比例。鉛和錫可以互溶在一起，所以鉛錫合金的顏色基本保持不變，為銀白色，但若被銹蝕以后會(huì)呈灰白色。鉛在青銅器中不與銅錫合金互溶，呈顆粒狀存在，可在一定程度上影響青銅器的色澤。所以一般來(lái)講，如果銅的含量偏高，則顏色閃金；如果錫的含量偏高，則顏色閃白。專(zhuān)家根據(jù)各地出土青銅器制品的實(shí)驗(yàn)及結(jié)果進(jìn)行分析，得出了更為具體的結(jié)論：隨著錫含量的由少增多，青銅器的顏色產(chǎn)生黃、橙黃、金黃、銀白、銀灰五種顏色的變化。

剛剛鑄造完成的青銅器是金色，青銅器埋于地下，在空氣、水、電解液的作用下，會(huì)形成不同色彩的腐蝕覆蓋層：有黑色的氧化銅（CuO）、紅色的氧化亞銅（Cu2O）、靛藍(lán)色的硫酸銅（CuSO4）、藍(lán)色的硫酸銅（CuSO4·5H2O）、綠色的堿式硫酸銅（CuSO4+3Ca（OH）2）、白色的氯化亞銅礦（CuCl）、白色的氧化錫（SnO2）等不同色彩。銹層一般不會(huì)改變青銅器物的形態(tài)，由于銅銹的性質(zhì)較穩(wěn)定，也會(huì)保護(hù)器物免遭破壞。古色的腐蝕層，成為青銅器莊嚴(yán)古樸、年代久遠(yuǎn)的象征。

02

曾侯乙編鐘

戰(zhàn)國(guó) 湖北省博物館

曾侯乙編鐘之所以能成為樂(lè)鐘，關(guān)鍵在于它恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用了合金材料，在科學(xué)配比的基礎(chǔ)上，采用了“復(fù)合陶范”鑄造技術(shù)、鉛錫為模料的熔模法，加上鐘壁厚度的合理設(shè)計(jì)、鼓部鐘腔內(nèi)的音脊設(shè)置和爐火純青的熱處理技術(shù)，使鑄件形成“合瓦形”，產(chǎn)生雙音區(qū)，構(gòu)成“共振腔”，從而對(duì)其所在的振動(dòng)區(qū)起到負(fù)載作用，達(dá)到加速高頻的衰減，有助于編鐘進(jìn)入穩(wěn)態(tài)振動(dòng)。

合瓦形鐘體，兩側(cè)有棱。而棱是兩片瓦狀的連接部，是鐘體剛性最大的部分，鐘體震動(dòng)時(shí)要使棱部進(jìn)入振動(dòng)狀態(tài)需要更大的能量，因此編鐘發(fā)聲時(shí)，棱能對(duì)鐘聲起阻尼作用（減振消能），加速鐘聲的衰減。而且敲擊同一編鐘的不同部位時(shí)，因?yàn)槔獾淖枘嶙饔貌煌湔駝?dòng)模式有很大變化。敲擊正鼓部，編鐘進(jìn)入振動(dòng)狀態(tài)后，棱起著明顯的阻尼作用，相反敲擊側(cè)鼓部，棱所起的阻尼作用甚微，這樣就出現(xiàn)了“一鐘雙音”的奇跡。

通過(guò)對(duì)曾侯乙編鐘全部幾何尺寸的測(cè)試和整理分析發(fā)現(xiàn)，各鐘的幾何尺寸嚴(yán)格遵循著某種數(shù)學(xué)邏輯關(guān)系。就某一鐘而言，只要確定其中一個(gè)主要尺寸，即可計(jì)算出其余的尺寸，而且鐘體的尺寸與編鐘的聲學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)。例如，將編鐘第一基頻與其銑長(zhǎng)聯(lián)系起來(lái)分析，可以看到，基頻隨銑長(zhǎng)的變化，明顯地分成低頻、中頻和高頻三個(gè)區(qū)。鐘體厚度與銑長(zhǎng)也存在內(nèi)在聯(lián)系，某兩鐘銑長(zhǎng)相同時(shí)，可通過(guò)對(duì)鐘體厚度的調(diào)整，改變鐘的振動(dòng)頻率；在固定的頻率下，限定鐘的厚度，也可變化銑長(zhǎng)。

經(jīng)測(cè)定，曾侯乙編鐘合金成分的范圍是，含錫量 12.49 %— 14.46 %，含鉛量 1 %—3 %，余為銅及少量雜質(zhì)。鑄造專(zhuān)家經(jīng)過(guò)試驗(yàn)和比較后認(rèn)為，這一合金成分與其聲學(xué)特性有著科學(xué)、合理的關(guān)系。當(dāng)含錫量低于 13 %，音色單調(diào)、尖刻；當(dāng)含錫量在 13 %—16 %時(shí)，音色豐滿(mǎn)、悅耳。但含錫量愈高，青銅愈脆，鐘愈易被擊破。是否含鉛及含鉛多少也很重要，鉛對(duì)鐘聲的傳遞能起到阻止作用，可以加快鐘聲的衰減，有利演奏效果。而不加鉛，鐘聲衰減速度緩慢，樂(lè)音會(huì)受到干擾。曾侯乙編鐘含鉛，既能阻止鐘聲的傳遞，又不至于影響編鐘的音色。

03

銅奔馬

東漢 甘肅省博物館

專(zhuān)家通過(guò)現(xiàn)代科學(xué)儀器進(jìn)行金屬探傷分析，觀察表面鑄造痕跡和馬蹄底內(nèi)殘存的鐵芯，再結(jié)合金屬成分檢測(cè)結(jié)果，確認(rèn)銅奔馬是用青銅陶范鑄造法，分段鑄造焊接而成，且工匠在馬的右后腿內(nèi)夾鑄了卯榫狀鐵芯骨，可以增強(qiáng)馬腿的強(qiáng)度和支撐力。

此外，制作者在腿根、踝關(guān)節(jié)、蹄足等受力部位也專(zhuān)門(mén)做了榫卯狀特殊處理，使銅奔馬得到了最佳強(qiáng)度和支撐效果，令這匹銅奔馬一足掠踏飛燕之上，歷經(jīng) 2000 年佇立不倒。不過(guò)，銅奔馬的制作工藝至今還有許多未解之謎。

04

長(zhǎng)信宮燈

漢 河北博物院

長(zhǎng)信宮燈的造型精巧，由頭部、身軀、右臂、燈座、燈盤(pán)和燈罩六部分組成。整盞燈是中空的，部件可以靈活拆卸，方便清除燈內(nèi)的積灰。宮女高舉持燈的右臂是一條煙道，煙灰通過(guò)右臂進(jìn)入體內(nèi)，從而保持室內(nèi)清潔。燈罩可以通過(guò)調(diào)節(jié)開(kāi)合角度控制燈火的明暗，燈盤(pán)中央插上蠟燭，點(diǎn)燃后，煙會(huì)順著宮女的袖管進(jìn)入體內(nèi)，不會(huì)污染環(huán)境。

長(zhǎng)信宮燈的燃燒原理是其最大的亮點(diǎn)之一。在漢代，燈具一般使用動(dòng)物油脂作為燃料，但燃燒時(shí)產(chǎn)生的油煙會(huì)污染室內(nèi)空氣。而長(zhǎng)信宮燈通過(guò)巧妙的設(shè)計(jì)，將煙熏油燈的排煙問(wèn)題解決得很好。燈燃燒時(shí)產(chǎn)生的油煙隨著熱空氣的推動(dòng)上升，沿宮女的袖管進(jìn)入中空的燈體內(nèi)，與金屬壁接觸后逐漸冷卻，凝結(jié)在內(nèi)壁。由于燈體下端沒(méi)有底蓋，這件燈具還可以放置在水盤(pán)上，煙遇水也會(huì)凝結(jié)，避免了室內(nèi)的空氣污染。

05

春秋越王勾踐劍

春秋 湖北省博物館

勾踐劍劍身以黑色菱形幾何暗格花紋為主，劍格還用藍(lán)色琉璃和綠松石構(gòu)成了特殊的裝飾，由于表面花紋經(jīng)過(guò)硫化處理，因此在千年之后依然艷麗非凡。劍與劍鞘完全融合，沒(méi)有一絲縫隙。劍首內(nèi)壁有 11 道間隔 0.2 毫米的同心圓，紋理非常細(xì)致，現(xiàn)在的工藝都很難輕松完成。最為奇特的是劍體毫無(wú)銹蝕，并且非常鋒利，考古隊(duì)員對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，二十余層紙張竟可一劃而破。

在春秋時(shí)期，劍是重要的兵器之一，對(duì)劍的不同部位都有不同的要求，因此劍的不同部位所使用的銅、錫比例也不同。劍脊要求有柔韌度，能彎曲，因此錫含量較低；而劍身處要求鋒利、對(duì)敵時(shí)有力度，因此錫含量較高。專(zhuān)家推斷越王勾踐劍采用的是復(fù)合金屬熔鑄法，劍脊和劍刃是用兩種不同成分的青銅以榫式鑄接法鑄造而成。

06

戰(zhàn)國(guó)商鞅方升

戰(zhàn)國(guó) 上海博物館

戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，各國(guó)度量衡的標(biāo)準(zhǔn)不一，給工商業(yè)發(fā)展帶來(lái)很大不便。商鞅變法前，秦國(guó)各地度量衡不統(tǒng)一。為了保證國(guó)家的賦稅收入，商鞅制造了標(biāo)準(zhǔn)的度量衡器，要求全國(guó)統(tǒng)一施行。

“爰積十六尊（寸）五分尊（寸）之一為升”。從“商鞅量”中得知，商鞅規(guī)定的1標(biāo)準(zhǔn)尺約合今 0.23 公尺，1 標(biāo)準(zhǔn)升約合今 0.2 公升。由量器及其銘文可知，當(dāng)時(shí)統(tǒng)一度量衡一事是十分嚴(yán)肅認(rèn)真的。商鞅還統(tǒng)一了斗、桶、權(quán)、衡、丈、尺等度量衡。要求秦國(guó)人必須嚴(yán)格執(zhí)行，不得違犯。

出土文物證實(shí)，早在商代早期就已出現(xiàn)了青釉器，通常胎質(zhì)細(xì)膩堅(jiān)硬，胎色灰白，吸水率較低，外層覆蓋淡黃色、灰綠色或淺褐色釉層。青釉器具備陶器所沒(méi)有的優(yōu)越性，因而得到快速應(yīng)用與發(fā)展。這些青釉器中氧化硅含量約為 75 %，氧化鋁含量則為 15 %左右，二者總和約占胎釉成分的 90 %。這一數(shù)據(jù)表明，青釉器胎體所用原料已經(jīng)擺脫了制陶所用的易熔黏土，而是采用瓷土。青釉器外有一層玻璃釉，據(jù)測(cè)定是以氧化鈣為助熔劑的石灰釉。石灰釉的熔點(diǎn)在 800 攝氏度左右，屬于高溫釉。據(jù)測(cè)青釉器燒成溫度需達(dá)到 1100-1200 攝氏度。所以，燒成溫度的提高對(duì)于青釉器的出現(xiàn)至關(guān)重要。

由此可知，青釉器在本質(zhì)上區(qū)別于陶而接近于瓷。但這種青釉瓷距離成熟的瓷器仍有一定距離，故將其稱(chēng)為原始瓷器。瓷器發(fā)展演化由此開(kāi)始，在后世取得源遠(yuǎn)流長(zhǎng)的發(fā)展。

07

青花釉里紅瓷倉(cāng)

元 江西省博物院

瓷器由瓷胎、釉和彩三部分組成。單純施釉很難創(chuàng)造出帶有精美圖案的瓷器，因?yàn)橛员旧淼谋憩F(xiàn)力有限。比如我們常說(shuō)的彩瓷，就是用顏料在瓷器上涂抹勾勒燒制而成。根據(jù)顏料所在的位置，就衍生出了兩類(lèi)不同的釉彩，分別是釉下彩和釉上彩。

釉下彩，就是直接在坯體上使用顏料彩繪，繪畫(huà)完成后在坯體上罩一層透明釉，入窯高溫?zé)坪螅纯傻玫接韵虏蚀善鳌Ｓ陨喜蕜偤孟喾矗褪侵苯釉诖善鞯挠陨鲜┎省Ｔ儆?700 ℃—900 ℃的低溫二次入窯燒制，固化彩料后，即可得到釉上彩瓷器。

青花和釉里紅屬于高溫釉下彩。青白釉創(chuàng)始于北宋前期，其瓷器胎體潔白，釉料中三氧化二鐵含量低于 0.99 %，呈色介于青白二色之間。銅紅釉，或簡(jiǎn)稱(chēng)紅釉，以銅為著色劑，在還原氣氛中燒成，元代才開(kāi)始熟練拿通體一色的銅紅釉燒成技術(shù)。青花以氧化鈷作著色劑，呈色較為穩(wěn)定，受空氣氧影響較小，燒制成功率較高；釉里紅以銅紅料為著色劑，在高溫還原氣氛下燒成，呈色不穩(wěn)定，極易受密室中氯氣影響，難度大，成品率低。

此谷倉(cāng)表面以施青白釉為主；所有立柱和正面?zhèn)}板均勻涂抹銅紅釉，欄桿，瓦當(dāng)、屋脊上子和蓮花都用銅紅料點(diǎn)提裝飾；大門(mén)的對(duì)聯(lián)和背板的志銘以青花料書(shū)寫(xiě)，倉(cāng)側(cè)大字則用釉里紅書(shū)寫(xiě)。四種高溫釉（彩）工藝集于一件器物之上，在元代瓷器只此一例。此谷倉(cāng)承宋代景德鎮(zhèn)青白釉之傳統(tǒng)，青白釉清激透明，色調(diào)高準(zhǔn)；元代瓷器上銅紅釉開(kāi)始大面積施用，此器是最早的一件紀(jì)年紅釉瓷，也是所見(jiàn)的極少的幾件元代紀(jì)年青花釉里紅瓷器之一。

瓷器谷倉(cāng)采用建筑樣式，成形難度大。因?yàn)槠魑锍尚螘r(shí)，要注意以柱為主支撐的建筑模型的各部分重量配置合理，下部能夠承受上部重量，不致出現(xiàn)高溫中軟化崩塌。14 世紀(jì)中葉以后，景德鎮(zhèn)制瓷工藝重大進(jìn)步之胎料采用了瓷石加高嶺土的二元配方。五代和宋代景德鎮(zhèn)瓷器的正常燒成溫度只有 1150-1200 攝氏度，而元代細(xì)白瓷器的燒成溫度提高到 1200-1280 攝氏度。二元配方鋁含量的增加和燒成溫度的提升可提高瓷器的硬度和強(qiáng)率，此青花瓷器胎料中，鋁含量高達(dá) 20.24 %，耐高溫性、抗變形能力大大提高，燒制大型瓷器成為可能，也滿(mǎn)足了精巧細(xì)致物件的燒制條件。

08

吳“永安三年”款青釉堆塑谷倉(cāng)罐

三國(guó) “永安三年” 故宮博物院

青瓷最早出現(xiàn)在江南，主要是當(dāng)?shù)馗划a(chǎn)優(yōu)質(zhì)高嶺土，還采用不同于北方饅頭窯的龍窯，從而將鐵含量降到 1 %，還產(chǎn)生 1300 度的高溫。它表現(xiàn)了漢晉青瓷的工藝水平，還生動(dòng)復(fù)原了兩千多年的江南大族莊園生活，它是早期青瓷的典型代表。

從東漢后期開(kāi)始，歷經(jīng)三國(guó)、兩晉、南北朝制瓷工藝的長(zhǎng)期實(shí)踐，到了隋唐，青瓷的燒制技術(shù)已經(jīng)趨于成熟。對(duì)青瓷的研究結(jié)果表明，青瓷釉中含有 1 %-3 %的氧化亞鐵，從而使釉色呈現(xiàn)青綠色。這不僅要求釉藥配比合理，特別是鐵離子含量要適當(dāng)，而且燒制過(guò)程中須嚴(yán)格控制窯溫和控制通風(fēng)狀況。

09

北齊白釉綠彩長(zhǎng)頸瓶

北齊武平六年（575年） 河南省博物院

北齊白釉綠彩長(zhǎng)頸瓶來(lái)自北齊武平六年（575 年）的范粹墓，是目前考古工作者發(fā)現(xiàn)的最早一批白瓷。這批白瓷胎料比較細(xì)白，沒(méi)有上化妝土，釉層薄而滋潤(rùn)，釉色乳白，但仔細(xì)看又呈現(xiàn)乳濁的淡青色。

它開(kāi)創(chuàng)了中國(guó)陶瓷釉彩裝飾的先河，它是單色釉向彩色釉發(fā)展的重要一步，為色彩斑斕的唐三彩奠定了工藝基礎(chǔ)。此器施純正透明釉，釉色薄而滋潤(rùn)，玻璃質(zhì)感較強(qiáng)，釉色普遍白中泛黃，有些釉厚處泛青色，在乳白色透明釉上施數(shù)道綠釉。胎料經(jīng)過(guò)加工淘洗，比較細(xì)膩，呈灰白色，胎子外面還施了一層化妝土。

在中國(guó)陶瓷發(fā)展史上，早期的瓷器均屬于青瓷系統(tǒng)，白瓷的生產(chǎn)要晚于青瓷，白瓷生產(chǎn)的條件比青瓷更為嚴(yán)格，必須降低胎、釉料中的鐵的含量。北齊白釉綠彩長(zhǎng)頸瓶是中國(guó)發(fā)現(xiàn)的最早的白瓷器之一，它的出現(xiàn)標(biāo)志著制瓷工藝的巨大進(jìn)步，它打破了青瓷一統(tǒng)天下的局面，為以后彩瓷的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

白瓷的燒造技術(shù)在唐代已較成熟，唐代邢窯白瓷精工制作，有潤(rùn)滑如玉的觸感。經(jīng)測(cè)試表明，邢窯白瓷的瓷胎中氧化硅含量一般在 60 %-65 %之間，氧化鋁含量則高達(dá) 28 %-35 %。氧化鐵、氧化鈦及其他金屬氧化物含量都非常低。原料中氧化鐵含量低，決定了邢窯瓷器的白度較高。

由于南方一些窯區(qū)的瓷土中氧化鐵含量較高，所以在燒制出青瓷后不久，也燒出了黑瓷。黑瓷胎質(zhì)堅(jiān)硬，燒制后釉面明亮，玻璃質(zhì)感強(qiáng)。這是因?yàn)樗捎玫酿ね林泻幸欢康拈L(zhǎng)石和含鐵質(zhì)頗高的云母類(lèi)礦物，在超過(guò)1250攝氏度高溫?zé)茣r(shí)，產(chǎn)生玻璃相而使瓷胎較好地瓷化，硬度也有所提升。

壽州窯燒制的黃瓷在古時(shí)也頗具盛名。壽州窯在隋代主要燒制青瓷，后來(lái)人們發(fā)現(xiàn)，不用改變?cè)希m當(dāng)加大窯爐的通風(fēng)量，青釉就變成黃釉；若通風(fēng)量進(jìn)一步加大，黃釉則變?yōu)榱撕谟浴．?dāng)掌握了瓷器的呈色規(guī)律，即控制好制瓷原料，特別是釉的配料中氧化鐵的含量，控制好燒成氣氛的性質(zhì)后，制瓷工匠們就可隨意生產(chǎn)出多色釉瓷。

10

唐三彩駱駝?shì)d樂(lè)俑

唐 陜西歷史博物館

唐三彩是唐代獨(dú)特的一種低溫釉陶工藝，因以綠、黃、藍(lán)三色為主故名，制造時(shí)入窯兩次，先燒釉，釉以鉛為熔劑，高溫下呈玻璃狀可流淌。唐三彩駱駝?shì)d樂(lè)俑正是利用這一特點(diǎn)，使不同色釉于高溫下交混，制造出綺麗的藝術(shù)效果。

就胎體工藝而言，唐三彩駱駝?shì)d樂(lè)俑的胎骨為瓷土胎，胎體裝飾上則是采用了先刻花后填彩的手法。就施釉技法而言，唐三彩駱駝?shì)d樂(lè)俑主要采用了“分區(qū)施釉法”和“點(diǎn)染融彩法”，前者是指器物上單彩、雙彩和三彩的痕跡同時(shí)存在；后者則是借鑒了國(guó)畫(huà)中的水墨暈染的手法，在陶器表面點(diǎn)上釉色以出現(xiàn)斑駁淋漓的效果。

進(jìn)一步說(shuō)，這件器物在施釉手法上主要采用的是“溜釉法”，即采用勺子等容器盛滿(mǎn)釉汁從器物周?chē)飹煲允┯浴Ｔ谏嫌赃^(guò)程中，由于唐三彩的釉流動(dòng)性很大，玻璃質(zhì)感較強(qiáng)，不同顏色的彩釉便會(huì)相互摻雜和融匯，呈現(xiàn)出獨(dú)特的藝術(shù)效果，而這也是唐三彩的精妙所在。

11

五代耀州窯青釉刻花提梁倒流壺

五代 陜西歷史博物館

此壺可以把液體從壺底注入，并從壺嘴正常倒出。它是根據(jù)物理學(xué)中的“連通器液面等高”的原理做成的，即連通器中只有一種液體，且液體不流動(dòng)時(shí)，各容器中的液面總保持相平。倒流壺體現(xiàn)了古代的一種哲學(xué)思維，那就是“倒既正，正是倒”。只要壺內(nèi)液體維持在同一個(gè)高度，水就不會(huì)漫溢出來(lái)，這也告誡人們?cè)谛惺聲r(shí)不要落入極端中。

12

北宋汝窯天青釉弦紋樽

北宋 北京故宮博物院

宋汝窯天青釉弦紋樽是宋代汝窯燒制的工藝品，我們可以很清楚的看到釉面的細(xì)碎開(kāi)片，造成開(kāi)片的原因是燒造冷卻時(shí)，瓷坯和釉料的熱脹冷縮的比率不同，所以在出窯時(shí)會(huì)造成釉開(kāi)裂。雖然這是一種瑕疵，但古往今來(lái)，人們已經(jīng)認(rèn)同了這種開(kāi)片美，而工匠們也了解并掌握了開(kāi)片的原理和規(guī)律，反而主動(dòng)追求瓷器的這一種特殊裝飾了。

這件瓷器的開(kāi)片完美詮釋蟹爪紋與魚(yú)鱗狀開(kāi)片，這是汝窯的兩個(gè)典型特征。蟹爪紋：紋理雜亂，很像螃蟹的爪。魚(yú)鱗狀開(kāi)片則意即開(kāi)片的形狀、裂紋的角度都是傾斜的，沒(méi)有筆直的裂紋，非常類(lèi)似于魚(yú)鱗，因此叫魚(yú)鱗狀開(kāi)片。

據(jù)汝窯工匠稱(chēng)，燒制汝窯瓷器最大的難點(diǎn)在于釉水。汝窯陶瓷作品傳世極少，當(dāng)時(shí)的釉水如何配比制作，至今仍未可知。

13

北宋鈞窯月白釉出戟尊

北宋 北京故宮博物院

通體施月白色釉，釉?xún)?nèi)氣泡密集，釉面有棕眼。器身邊棱處因高溫?zé)蓵r(shí)釉層熔融垂流，致使釉層變薄，映現(xiàn)出胎骨呈黃褐色。鈞窯較多的是玫瑰紫，月白釉作為窯變的產(chǎn)物，數(shù)量是最少的。窯變釉原理與釉的化學(xué)成分及燒造工藝相關(guān)，鐵會(huì)變成綠色或藍(lán)色，銅則會(huì)呈現(xiàn)紅色。然而特意燒這種月白釉是非常困難的，只能是偶爾為之。

鈞瓷通過(guò)器物、釉色以及對(duì)燒成工藝的嚴(yán)格控制展現(xiàn)出宋人的詩(shī)性美學(xué)。這一燒成技術(shù)的成熟與進(jìn)步和窯爐結(jié)構(gòu)性能的提升關(guān)系密切。尤其是柴燒工藝的普遍應(yīng)用，不但給窯帶來(lái)工藝上的補(bǔ)充，更帶來(lái)藝術(shù)品質(zhì)上的提升。利用薪柴作為燃料來(lái)燒制，柴的火焰長(zhǎng)而火力軟，在燒成過(guò)程中窯室內(nèi)充滿(mǎn)著火焰，能夠充分排除窯內(nèi)殘存的空氣，使外界空氣不易進(jìn)入，為燒制提供了有利保障。為了獲得濕潤(rùn)、含蓄如玉的釉質(zhì)，工匠會(huì)嚴(yán)格控制燒成溫度與氣氛，利用低于燒成溫度條件下進(jìn)行燒制來(lái)實(shí)現(xiàn)工藝?yán)硐搿?/p>

鈞官窯出戟尊所體現(xiàn)的規(guī)矩統(tǒng)一、張弛有度的造型離不開(kāi)技法精湛的成型工藝。官鈞成型多采用手工拉坯工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)。但手工拉坯工藝要求較高，必須充分理解器物的設(shè)計(jì)意圖才能夠準(zhǔn)確的把握器物線條的節(jié)奏、韻律與力度。

14

元青花蕭何月下追韓信圖梅瓶

元 南京市博物館

元青花蕭何月下追韓信圖梅瓶燒造于景德鎮(zhèn)，在材料上選用的是從西城進(jìn)口的蘇麻離青，蘇麻離青出自西亞地區(qū)，是一種低錳高鐵的鈷藍(lán)料，含量為 10 %-19.05 %，故其青花成色十分濃艷。這種青料燒成的最大特征就是釉聚處會(huì)出現(xiàn)黑褐色結(jié)晶斑。

在繪畫(huà)技法上，此瓶采用了點(diǎn)榮技法，所有圖案、花紋都是一筆點(diǎn)畫(huà)完成，流暢有力，這點(diǎn)和傳統(tǒng)青花的分染技法有很大區(qū)別。白釉潔凈瑩潤(rùn)，青料濃艷幽雅，二者相互映襯。加之遒勁的拓抹繪瓷筆法，使畫(huà)面有丹青之妙。

15

元藍(lán)釉白龍紋梅瓶

元 揚(yáng)州博物館

元代的瓷器制作在繼承傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上又有所創(chuàng)新，制作出了獨(dú)具特色的精品，這種霽藍(lán)釉梅瓶就是其中一種。元朝時(shí)，景德鎮(zhèn)采用了新的制作工藝，把“鈷”作為呈色劑融在釉中，燒制出了美麗如藍(lán)寶石般的鈷藍(lán)釉。由于制瓷工匠掌握了鈷的呈色原理，所以此梅瓶具有色彩濃艷、釉層淳厚、光澤度強(qiáng)、透明度好的特點(diǎn)。

元藍(lán)釉白龍紋梅瓶通體施霽藍(lán)釉，云龍、寶珠施青白釉。由于此梅瓶器形較大，胎體分三截成形，用釉藥粘接，接縫明顯可見(jiàn)，底部留有輪修痕跡。施釉方法是先在刻畫(huà)的龍紋和云紋上施白釉，然后將紋飾罩上，其余部分施藍(lán)釉。其生坯施釉，1280～1300 ℃高溫下一次燒成，工藝?yán)^承元代傳統(tǒng)，延燒不斷。

16

陸機(jī)《平復(fù)帖》卷

西晉 故宮博物院

陸機(jī)《平復(fù)帖》卷所用紙張是黃麻紙，一種用黃蘗汁染制麻紙而成的古代名紙，由東晉著名的醫(yī)藥學(xué)家葛洪（281-341 年）發(fā)明，紙質(zhì)粗厚，耐久防蛀。

造紙術(shù)是中國(guó)四大發(fā)明之一，距今已有 2000 多年歷史。東漢時(shí)期，經(jīng)過(guò)宦官蔡倫改進(jìn)造紙工藝，用樹(shù)皮、麻頭、破布、舊魚(yú)網(wǎng)等植物纖維為原料造紙，紙的質(zhì)量大大提高。造紙的基本原理是將纖維素質(zhì)的原料通過(guò)加工處理，制成紙張。在這個(gè)過(guò)程中，涉及到多種化學(xué)反應(yīng)，包括水解反應(yīng)、還原反應(yīng)、酸堿反應(yīng)等。

首先，在造紙的過(guò)程中需要將纖維素材料打成紙張。它的主要原理是利用高溫、高壓和特定的化學(xué)品將木材等原材料分解成纖維素和其他物質(zhì)，在這個(gè)過(guò)程中，木質(zhì)素、半纖維素和其他物質(zhì)被放置在堿性環(huán)境中，水解成單糖（不能再被簡(jiǎn)單水解成更小的糖類(lèi)的分子），再通過(guò)還原反應(yīng)形成醇和羧酸（分子中含有羧基，即—COOH），最終生成纖維素（由葡萄糖組成的大分子多糖）。

堿液蒸煮制作漿法，堿性物質(zhì)Ca(OH)2（氫氧化鈣）與NH4Cl（氯化銨）反應(yīng)，生成CaCl2（氯化鈣）、NH3（氨氣）和H2O（水）。即：2NH4Cl+Ca(OH)2→CaCl2+2NH3↑+2H2O。或者是加入堿性物質(zhì)NaOH（氫氧化鈉）與CO2（二氧化碳）發(fā)生反應(yīng)，生成Na2CO3（碳酸鈉）和H2O（水）。即：2NaOH+CO2→Na2CO3+H2O。

其次，在造紙過(guò)程中需要將漿狀的纖維素材料在水中攪拌，形成纖維素纖維，且多加入增白劑、防水劑、顏色染劑等。比如東晉醫(yī)藥學(xué)家葛洪用黃蘗汁浸染麻紙，在此基礎(chǔ)上，又發(fā)展成把紙進(jìn)行“入潢”處理的方法。所謂入潢，就是將麻紙放到黃蘗汁中浸一下，立刻取出晾干，這樣就得到“黃麻紙”(即黃色的麻紙)。而黃蘗是蕓香科落葉喬木，皮中有生物堿，既是染料，又是殺蟲(chóng)防蛀劑，能很好地解決紙張保護(hù)問(wèn)題。

17

王珣《伯遠(yuǎn)帖》卷

東晉 故宮博物院

古人所使用的墨的制作也十分有趣，蘊(yùn)藏著豐富的化學(xué)、物理知識(shí)。古人使用的墨一般是塊狀，稱(chēng)為“墨錠”，不同于現(xiàn)在的墨的液體形態(tài)，是將墨團(tuán)分成小塊放入銅模或木頭模后再使用；因其產(chǎn)地不同，又分為瑞墨、徽墨、絳墨等。

古人留下的書(shū)法墨跡歷久彌新，這與他們使用的墨有直接關(guān)系。古人所使用的墨的主要成分是炭黑，屬于碳單質(zhì)的一種形式。在常溫下，碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易發(fā)生化學(xué)變化，所以古人留下的書(shū)法墨跡才能經(jīng)受時(shí)間的洗滌。

北宋科學(xué)家沈括在《夢(mèng)溪筆談》中對(duì)墨的制作過(guò)程有如下記載：“（石油）燃之如麻，但煙甚濃，……予疑其煙可用，試掃其煤以為墨，黑光如漆，松墨不及，遂大為之”“其識(shí)文為‘延川石液’者是也，此物后必大行于世，自予始為之”。從沈括的記載中可以了解到，古人使用的墨主要由松脂和石油制得，而用石油所制的墨的質(zhì)量相比松墨要好。

傳統(tǒng)制墨工藝有煉煙、和料、制作、曬干、描金等。煉煙包括油煙和松煙的煉制，要嚴(yán)格控制火候、出入風(fēng)口，掌握收煙時(shí)間，才能保證煙炱黑度、細(xì)度、油分、灰分。在燃燒過(guò)程中有一個(gè)有趣的現(xiàn)象，就是會(huì)產(chǎn)生黑色的煙，這背后有著化學(xué)反應(yīng)。松脂和石油的主要成分均是有機(jī)物，含有豐富的碳元素，在它們?nèi)紵倪^(guò)程中，部分碳元素轉(zhuǎn)化為炭黑（黑煙），碳元素的含量越高，有機(jī)物越不易充分燃燒，越容易產(chǎn)生黑煙。在制墨時(shí)，通常將碗覆蓋在燃燒的松脂或石油之上，利用了有機(jī)物不充分燃燒易產(chǎn)生黑煙這一現(xiàn)象，便可以獲得炭黑了，之后再用獲取的炭黑制作成墨，供文人雅士使用。

18

孫位《高逸圖》卷

唐 上海博物館

此卷為孫位所作，描繪的是魏晉時(shí)期竹林七賢的故事，故又名《竹林七賢圖》。竹林七賢喝的是什么酒呢？它又是怎樣釀造的？他們喝的酒實(shí)際上主要是以糧食為原料的發(fā)酵原汁酒，即今習(xí)稱(chēng)的黃酒。在周朝，酒只能在祭祀時(shí)用，不能常飲，飲也不能至醉。釀酒會(huì)喪德亂行，國(guó)家也會(huì)因此覆滅。但事實(shí)上，禁酒并沒(méi)有被真正執(zhí)行，釀酒業(yè)依然蓬勃發(fā)展。

伴隨著釀酒業(yè)的興旺，釀酒技術(shù)也不斷發(fā)展，酒的度數(shù)也在不斷提高。“酎” （zhòu）是春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)最受歡迎的酒類(lèi)，它的生產(chǎn)遂被推廣和發(fā)展。采用多次發(fā)酵以提高酒的酒度，最典型的例子就是“九醞春酒法”，用水五石，用曲三十斤，用稻米一次九石，計(jì)九次共八十一石。由于這時(shí)的酒曲已以根霉為主，所以根霉能在發(fā)酵中不斷繁殖，不斷地將淀粉分解為糖類(lèi)，再由酵母菌將部分糖類(lèi)轉(zhuǎn)化為酒精。整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中只加了五石水，用水量也是很少的，因而釀制的酒比較醇厚，略帶點(diǎn)甜味。酒的口味已遠(yuǎn)較商周時(shí)的醴、酎要好，竹林七賢喝的酒可能就是這一類(lèi)酒。

19

李公麟《摹韋偃牧放圖》卷

北宋 北京故宮博物院 

該卷是北宋畫(huà)家李公麟創(chuàng)作的絹本水墨淡設(shè)色畫(huà)，是其摹古之作，全圖共畫(huà) 1286 匹馬和 143 人，顯示了大唐帝國(guó)的強(qiáng)盛，充分展現(xiàn)了原作者集群馬成勢(shì)的藝術(shù)能力。《臨韋偃牧放圖》是李公麟唯一的存世之作，彌足珍貴。

宋朝水墨畫(huà)大興，與制墨工藝特別是油煙墨工藝的完全成熟有直接關(guān)系。首先，油煙墨相對(duì)于其他墨類(lèi)，堅(jiān)實(shí)細(xì)膩，色澤黑亮，具有光澤，適宜繪畫(huà)。宋代及以后的油煙墨都是桐油和豬油做的，其燃料是桐油、菜籽油、胡麻油等植物油，桐油煙的化學(xué)屬性與漆煙基本相同。因油類(lèi)燃料燃燒后蒸發(fā)的碳黑含有脂類(lèi)成分，因此墨的磨口有光澤。

其次，也正是因?yàn)樗?huà)的另一畫(huà)基材質(zhì)———宣紙的發(fā)明，使水墨本身和特性，得到了充分發(fā)揮。“宣紙”這種特殊材料的產(chǎn)生，打破了早期中國(guó)繪畫(huà)制作的復(fù)雜性。早期顏色只有礦物色或植物色等原生色，需要畫(huà)家“三礬九染”，設(shè)色繁復(fù)，致使以“繪畫(huà)”為游戲的文人畫(huà)家不能隨心抒性。而墨制作工藝的高度完善，使墨的特性在宣紙上，表現(xiàn)得淋漓盡致。最后，使畫(huà)家們逐漸對(duì)畫(huà)面意境的表現(xiàn)產(chǎn)生了欲望。而文人畫(huà)家受“儒、釋、道”文化的影響，以“王維”為宗師，在前人“破筆畫(huà)”基礎(chǔ)上，借用宣紙?zhí)匦约懊P書(shū)法，在“宣紙”上通過(guò)墨色筆法可以呈現(xiàn)意想不到的韻味來(lái)“直抒胸臆”。

20

張擇端《清明上河圖》卷

北宋 北京故宮博物院

該卷生動(dòng)記錄了中國(guó)十二世紀(jì)北宋都城東京（又稱(chēng)汴京，今河南開(kāi)封）的城市面貌和當(dāng)時(shí)社會(huì)各階層人民的生活狀況，是北宋時(shí)期都城東京當(dāng)年繁榮的見(jiàn)證。

在《清明上河圖》中存在虹橋數(shù)座，虹橋是木結(jié)構(gòu)拱橋，俗稱(chēng)飛橋、蜈蚣橋。虹橋的建造以北宋為盛。虹橋何以載重受壓而不坍塌，這也是結(jié)構(gòu)力學(xué)上有趣的話題。張擇端以寫(xiě)實(shí)的手法、合乎透視的原理，精心繪畫(huà)了宋都汴梁附近的虹橋。從張擇端的繪畫(huà)中可以清楚地看到虹橋的結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)一些橋梁專(zhuān)家推算，其跨度約 20 米，寬度約 8 米。

虹橋是縱橫相架、自身穩(wěn)定的木結(jié)構(gòu)。為了保證其幾乎不變形，使結(jié)構(gòu)成為一個(gè)堅(jiān)固的整體，虹橋的木結(jié)構(gòu)由21組并列的拱骨組成，拱骨采用直徑約 40 厘米的圓木。拱骨有兩個(gè)系統(tǒng)：外面一組，長(zhǎng)、短拱骨各兩根，相互鉸接，稱(chēng)為第一系統(tǒng)；里面相鄰的一組，由三根等長(zhǎng)拱骨組成，稱(chēng)為第二系統(tǒng)。如此交替排列，全橋共由 11 組第一系統(tǒng)和 10 組第二系統(tǒng)的拱骨組成，當(dāng)這兩個(gè)系統(tǒng)各自獨(dú)立時(shí)，都是不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，唯在這兩個(gè)系統(tǒng)交會(huì)處，以巨木橫貫，使拱骨彼此銜接，這才成為一個(gè)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，并將橋面載荷橫向分布干各拱骨。

據(jù)分析，這樣組成的虹橋木結(jié)構(gòu)，是一個(gè) 12 次超靜定的結(jié)構(gòu)，或者說(shuō)，這種虹橋具有 12 個(gè)多余的約束(或 12 個(gè)多余的未知廣義力)。并且，經(jīng)驗(yàn)算此超靜定結(jié)構(gòu)各部分應(yīng)力均未超過(guò)允許值。虹橋是古代中國(guó)人獨(dú)創(chuàng)的橋梁結(jié)構(gòu)，目前在閩東北、浙西南還保存有大量的古代虹橋。

21

彩繪鸛魚(yú)石斧圖陶缸

新石器時(shí)代 中國(guó)國(guó)家博物館

彩繪鸛魚(yú)石斧圖陶缸是新石器時(shí)代前期的一件葬具，出土于 1978 年的河南省臨汝縣閻村，臨汝縣即今天的汝州市。汝州自古以來(lái)就是陶瓷的發(fā)源地，從原始社會(huì)的鸛魚(yú)石斧圖汝陶缸，到五大名窯之首，再到現(xiàn)在的大唐汝陶研究所，汝州的熊熊爐火燃燒了 6000 余年，形成過(guò)“汝河兩岸百里景觀，處處爐火連天”的繁榮景象，在中國(guó)陶瓷史上占有顯著地位。

陶器用黏土或陶土經(jīng)捏制成形后燒制而成，具有耐火、不溶于水等特性，是最早的人工材料制品。陶器的產(chǎn)生離不開(kāi)火的使用。相傳，原始社會(huì)的燧人氏發(fā)明了取火的“木燧”，即“鉆木取火”的取火工具，由此人們掌握了“摩擦生熱”的熱學(xué)原理。當(dāng)人們掌握了火的使用之后，還需達(dá)到一定的溫度，才能實(shí)現(xiàn)燒陶時(shí)化學(xué)組分的變化，產(chǎn)生低共熔玻璃相，粘合黏土中顆粒，降低吸水率，從而增強(qiáng)陶器硬度。若溫度不夠則就成了生燒，化學(xué)反應(yīng)不充分，吸水率高，硬度差，陶器質(zhì)量便差。因此，古代人也創(chuàng)造了一種依靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行的溫度目測(cè)技術(shù)，這也是陶器燒制成敗與否的關(guān)鍵之處。

22

陶鷹鼎

新石器時(shí)代 中國(guó)國(guó)家博物館

陶鷹鼎是新石器時(shí)代仰韶文化中唯一一件以動(dòng)物塑性的器皿，可見(jiàn)其造型的創(chuàng)新性與特殊性。在中國(guó)傳統(tǒng)文化中，鼎更多的是和“青銅器”聯(lián)系在一起，更多的呈現(xiàn)出厚重與大氣。而陶鷹鼎則是以鷹為型，三足矗立，莊重中帶有一絲“萌”感。

陶鷹鼎雖以鷹為型，卻并未影響器皿本身的實(shí)用性。縱觀鷹鼎，其鷹身肥而有力，肌肉健碩，敦實(shí)有力的兩腿微微分開(kāi)，鷹尾下?lián)遥土硗鈨芍荒_構(gòu)成鼎的三足，支撐整個(gè)鼎身，其重心面垂直地落在以三足點(diǎn)做圓的圓心附近，此種三足器皿體現(xiàn)了原始先民對(duì)物體重心的認(rèn)知和應(yīng)用：重心即物體的重量中心，通過(guò)物體中心的垂線或垂面與物體的支撐面垂直，則物體實(shí)現(xiàn)平衡。

23

紅山文化女神像

新石器時(shí)代 遼寧省考古研究所

紅山文化女神像是紅山文化“女神廟”中眾多女神像中唯一完整的人像面部，真人大小，頭像以黃土摻草禾為胎、未經(jīng)燒制，出土?xí)r面部涂有紅彩，雙眼鑲嵌青色玉片。

女神像是人們看到的最早的祖先形象，是祖先用黃土所塑造的。但黃土作為陶塑材料的可塑性大都很差，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的燒陶經(jīng)驗(yàn)積累，先民認(rèn)識(shí)到雜質(zhì)少、黏性大的易熔黏土所和的泥料更具可塑性和凝膠性。

黏土是某些巖石風(fēng)化的產(chǎn)物，由云母、石英、高嶺土、方解石以及鐵的氧化物和有機(jī)物組成，是人類(lèi)最早打交道的無(wú)機(jī)化合物的混合物。黏土的可塑性即泥料形狀變化的可能性，凝膠性則是指陶胚燒制過(guò)程中不易開(kāi)裂的性質(zhì)，與其化學(xué)組成和化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)。可塑性和凝膠性取決于黏土中氧化鋁、氧化硅等鹽類(lèi)膠狀物質(zhì)及鐵、鈣、鎂、鈉、鉀等金屬氧化物所造成的電解質(zhì)鹽類(lèi)間的合理配比。一般來(lái)說(shuō)，黏土中氧化鋁的含量高，可塑性會(huì)增強(qiáng)，而氧化鈣的含量高，則陶器會(huì)更容易變形。

除此之外，可塑性還與黏土顆粒的粗細(xì)有關(guān)，粗顆粒越多，可塑性越差。因此顆粒較細(xì)的紅土、沉積土、黑土等黏土是先民的更好選擇。當(dāng)土質(zhì)不夠細(xì)膩時(shí)，便可以通過(guò)淘洗來(lái)去除雜質(zhì)提高凝膠性和可塑性，從而產(chǎn)生了專(zhuān)門(mén)淘洗黏土的淘洗池。在淘洗之后將黏土陳放一段時(shí)間，黏土中的固態(tài)成分在水分子的作用下變成飽含結(jié)晶水的凝膠體，進(jìn)而使得黏土更具凝膠性。

隨著經(jīng)驗(yàn)的積累，人們逐漸意識(shí)到有摻和料的陶器會(huì)比沒(méi)有摻和料的更有耐熱急變性能。紅山文化女神像正是由黃土摻草禾而制成，從摻入植物葉莖或稻殼到摻入砂粒，人們的制陶工藝不斷發(fā)展，對(duì)黏土等材質(zhì)的認(rèn)識(shí)也不斷增加。

24

新石器時(shí)代仰韶文化彩陶人面魚(yú)紋盆

新石器時(shí)代 中國(guó)國(guó)家博物館

人面魚(yú)紋彩陶盆發(fā)掘于半坡遺址當(dāng)中，此時(shí)制陶工藝已經(jīng)發(fā)展到了具備設(shè)計(jì)科學(xué)合理的陶窯的階段。這一時(shí)期的陶窯有橫穴窯和豎穴窯兩類(lèi)，是由平地露天堆燒發(fā)展到一次性泥質(zhì)薄殼封燒而后發(fā)展而成的。平地堆燒陶器時(shí)，升溫較快，最高溫度可達(dá) 900°，但保溫不好，因此熱效率低，也經(jīng)常出現(xiàn)生燒現(xiàn)象；一次性泥質(zhì)薄殼封燒改進(jìn)了平地堆燒的保溫問(wèn)題，而且降低了燒制所消耗的燃料量，提高了熱效率燒成溫度一般在 800-900°之間；而窯爐燒陶的方法，利用窯室又進(jìn)一步的提高了保溫性能和熱效率，燒成溫度提高到 950-1050°之間，同時(shí)也解決了泥質(zhì)薄殼封燒使用的一次性問(wèn)題。

橫穴窯后部的排氣孔會(huì)對(duì)前部火膛的熱氣產(chǎn)生吸力，從而提高窯室的溫度；而豎穴窯則是實(shí)現(xiàn)了下方的熱力上升到窯室，從而快速升溫并持久保溫。此類(lèi)陶窯的出現(xiàn)是燒窯技術(shù)的巨大進(jìn)步。

25

新石器時(shí)代仰韶文化彩陶網(wǎng)紋船形壺

新石器時(shí)代 中國(guó)國(guó)家博物館

網(wǎng)紋船形壺為幾千年前先民使用的水器，其造型奇特，紋飾精美有巧思，可謂是當(dāng)時(shí)水器界的時(shí)尚精品。而對(duì)于這一水器的形狀和用處，研究認(rèn)為網(wǎng)紋船形壺是由當(dāng)時(shí)流行的一種尖底陶罐演變而來(lái)的。這種尖底陶罐一般腹大，口小，有研究認(rèn)為這種尖底器皿是利用了重心原理制造的汲水罐。雙耳位于腹部偏下位置，當(dāng)兩邊系繩后，會(huì)因?yàn)殡p耳低于重心導(dǎo)致空罐呈傾斜狀態(tài)，而當(dāng)罐身入水裝半罐水時(shí)，瓶身則直立，而裝半罐水以上時(shí)即傾覆。而船型壺則是將這一器型傾斜 90 度，變成了平底兩側(cè)有尖角的船形，不僅重量分布均勻，而且也更實(shí)用和美觀的陶器。

26

新石器時(shí)代龍山文化彩繪蟠龍紋陶盤(pán)

新石器時(shí)代 中國(guó)社會(huì)科學(xué)院考古研究所

彩繪蟠龍紋陶盤(pán)出土于山西襄汾陶寺遺址第3072號(hào)墓，陶盤(pán)內(nèi)壁施黑色陶衣并磨光為地，蟠龍紋以朱紅彩繪制而成，是彩繪陶的精美代表。彩繪陶又稱(chēng)燒后彩繪陶，指將陶胎燒成之后在其表面進(jìn)行彩繪的陶器，彩繪陶因繪制后不再燒彩，因此色料附著性不牢，花紋受潮或經(jīng)水便很容易脫落。

陶盤(pán)內(nèi)蟠龍形象以黑彩和紅彩繪成，紅黑配色的審美體現(xiàn)了當(dāng)時(shí)先民對(duì)色彩的認(rèn)知，也是他們對(duì)于顏色搭配的審美觀。而紅彩、黑彩也是新石器時(shí)代的彩陶器中使用最為頻繁的顏色，其中，黑彩的著色劑主要是氧化錳；紅彩主要源自天然赤鐵礦，赤鐵礦也叫赭石，化學(xué)成分為 Fe2O3、屬六方晶系的氧化物礦物，是自然界分布極廣的鐵礦物，也是一種重要的煉鐵原料。除此之外，白色也是彩陶文化中常見(jiàn)的顏色，主要成分是高嶺土、含有鎂質(zhì)的黏土、石膏和方解石等。

27

河姆渡出土朱漆碗

新石器時(shí)代 浙江省博物館

漆器是用天然漆在各種器物的表面上所制成的器具及工藝品。天然漆，又名大漆、生漆，是漆樹(shù)皮內(nèi)流出的白色乳液，是一種油溶性樹(shù)脂。其主要的化學(xué)成分為漆酚、漆酶。在一定的溫度和濕度下，漆酶在化學(xué)反應(yīng)下能產(chǎn)生漆膜。生漆本身也是一種高分子材料，當(dāng)它被用來(lái)涂飾木器時(shí)，干燥后就會(huì)形成一層堅(jiān)牢、光亮的薄膜覆蓋在器物表面，不僅保護(hù)了器物本身，還使其明亮美觀，此外這層膜還具有一定的耐熱、耐酸堿能力。

新石器時(shí)代河姆渡文化木胎朱漆碗的圈足和外壁上涂的朱紅色涂料，為天然生漆。漆膜由三種不同含量的元素組成，其中漆膜光澤的主要成分為氧化鐵。這一發(fā)現(xiàn)表明早在六、七千年之前，中國(guó)長(zhǎng)江流域的人們已將天然漆用于裝飾生活器具的表面。

春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)，漆器數(shù)量變大，分布變廣，色漆的調(diào)配技術(shù)得到極好的發(fā)展。這一時(shí)期在制造彩色漆器的時(shí)候，會(huì)用桐油和各種顏料或染料構(gòu)成的抽彩加繪各種花紋圖案。桐油是我國(guó)特產(chǎn)的應(yīng)用得比較廣泛的干性植物油。它是從油桐樹(shù)種子中榨出來(lái)的，主要成分是桐油酸。桐油和漆液合用是化學(xué)技術(shù)史上的卓越創(chuàng)舉。朱然墓出土的貴族生活圖漆盤(pán)、司馬金龍墓出土的漆屏、湖北江陵望山 1 號(hào)墓出土的彩漆木雕小座屏、曾侯乙墓出土的戰(zhàn)國(guó)彩繪樂(lè)舞圖鴛鴦形漆盒，都是這段時(shí)期漆工藝發(fā)展的印證。

秦漢時(shí)期，油漆技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段，皇家盛行將漆器作為陪藏品埋入墳?zāi)梗珩R王堆一號(hào)墓木棺槨、西漢識(shí)文彩繪盝頂長(zhǎng)方形漆奩和西漢黑漆朱繪六博具等。

28

舞馬銜杯仿皮囊式銀壺

唐 陜西歷史博物館

此壺的制作工藝非常獨(dú)特。壺蓋帽為捶揲成型的覆式蓮瓣，頂中心鉚有一個(gè)銀環(huán)，環(huán)內(nèi)套接了一條長(zhǎng) 14 厘米的銀鏈與提梁相連，壺肩部焊接著一端有三朵花瓣的像弓劍形狀的提梁。壺身是先將一整塊銀板捶打出壺的大致形狀，再以模壓的方法在壺腹兩面模出兩匹相互對(duì)應(yīng)奮首鼓尾、銜杯匐拜的舞馬形象，然后再將兩端黏壓焊接，反復(fù)打磨致平，幾乎看不出焊接的痕跡。

鎏金舞馬銜杯紋銀壺以錘揲、鏨刻、鎏金等工藝加工制作而成，顯示出了唐代高超的金銀器制作水平。捶揲即是充分利用金銀的延展性能，用捶子將金銀打造成圓形薄葉，然后置于器物或模具上再?gòu)闹醒腴_(kāi)始擠壓捶打，就會(huì)形成有凹凸紋飾的器物。早在公元前 2000 年，西亞地區(qū)就掌握了捶揲技術(shù)。隨著中外文化的密切交流，捶揲技術(shù)從西亞傳入我國(guó)，唐代工匠熟練掌握了這種工藝，從而使金銀器制造技術(shù)進(jìn)入了新的發(fā)展階段。

29

銀花雙輪十二環(huán)錫杖

唐 法門(mén)寺博物館

錫杖由五十八兩白銀，二兩黃金鑄造成型。鈑金，鑄造成型，紋飾鎏金。杖頭有垂直相交的銀絲盤(pán)曲的桃形雙輪，輪頂為仰蓮束腰座，上托智慧珠一顆，雙輪每股各套鏨花涂金銀錫環(huán)三枚。

鎏金即鍍金，也叫“火鍍金”或“汞鍍金”。這種做法是把黃金塊或片剪碎，在 1063 ℃的溫度下，按一兩黃金加七兩水銀的比例，使金溶化于水銀之中,冷卻后即成泥狀固體，俗稱(chēng)“金泥”，然后把金泥用刷子涂抹于器物表面，用無(wú)煙炭火溫烤加熱，使水銀蒸發(fā),黃金就固留于器表作為裝飾。若要鎏金層厚一些，可反復(fù)進(jìn)行幾次。所鎏的金層經(jīng)久不退，產(chǎn)生絢麗的裝飾效果，而且能很好地保護(hù)器物表面不受氧化。鎏金工藝復(fù)雜而用料較儉，金黃銀白的色彩對(duì)比強(qiáng)烈，整體效果于富華端莊中帶有簡(jiǎn)潔的情趣。我國(guó)在戰(zhàn)國(guó)時(shí)期就已發(fā)明了鎏金技術(shù)，這在世界上是最早的。

唐代金銀器制作方法很多,據(jù)《唐六典》記載，當(dāng)時(shí)金的加工方法就有銷(xiāo)金、拍金、鍍金、織金、砑金、披金、泥金、鏤金、捻金、戧金、圈金、貼金、嵌金、裹金等14種之多，綜合運(yùn)用，巧奪天工。唐代制銀使用吹灰法，就是用上等的爐灰先做成灰窠，將含銀的鉛砣置于窠中，加熱使熔化,鉛入灰中，純銀則留存于灰窠上。對(duì)出土銀器進(jìn)行測(cè)定，其純度很高，說(shuō)明唐代冶銀技術(shù)已達(dá)到較高水平。李白曾有“爐火照天地，紅星亂紫煙”的詩(shī)句，正是這種冶煉工藝的寫(xiě)照，反映了當(dāng)時(shí)金銀加工制作的盛況。

30

商太陽(yáng)神鳥(niǎo)金箔片

商 成都金沙遺址博物館

太陽(yáng)神鳥(niǎo)金箔是一片圓形、瞳孔般的金箔，厚度僅有 0.02 厘米，含金量卻高達(dá) 94.2 %。通過(guò)顯微鏡的觀察，可以大致推測(cè)這件金飾的制作流程。先用自然砂金熱鍛成圓形，再經(jīng)過(guò)反復(fù)錘揲，最后根據(jù)相應(yīng)紋飾的模具不斷刻劃、切割。

31

戰(zhàn)國(guó)包金鑲玉嵌琉璃銀帶鉤

戰(zhàn)國(guó) 中國(guó)國(guó)家博物館

包金嵌玉獸首銀帶鉤的主要裝飾工藝包括鏨刻鏤雕、鎏金、鑲嵌等。工匠按設(shè)計(jì)圖用薄紙拷貝出紋樣，貼在材料上，用小鏨鏨出虛線，也就是點(diǎn)組成的線條，取下紙樣，靠木錘、鐵錘按印錘打出大型輪廓。在打起外形過(guò)程中一般要多次過(guò)火燒，以保持它的柔軟度。通過(guò)鏤空工藝鏨刻掉設(shè)計(jì)中不需要的部分，形成透空的紋樣，稱(chēng)鏤空或透雕。

鏨刻是在金屬表面進(jìn)行裝飾的一種工藝，用小錘熟練地?fù)舸蚋鞣N大小和不同紋理的鏨子，使其在金屬表面留下鏨痕，形成各種流暢生動(dòng)的花紋圖案，達(dá)到裝飾的目的。這種工藝始于春秋晚期，盛行于戰(zhàn)國(guó)。

此包金嵌玉獸首銀帶鉤屬于鏨花工藝的鏤空浮雕，通過(guò)鏨花中的鏤空工藝刻劃出帶鉤一端的獸首、鉤身兩側(cè)盤(pán)繞的夔龍以及兩只對(duì)稱(chēng)的鳳鳥(niǎo)紋飾。鏨花制作工藝既要依靠工匠自身的雕刻技藝與經(jīng)驗(yàn)，又要憑借鏨花制作工具。這些工具都是工匠根據(jù)所鏨刻花紋的需要自制的。自制鏨花膠也是鏨花工藝的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。因?yàn)樵阽Y花中需要它起一個(gè)固定、粘接和襯墊的作用，以便鏨花刀在材料上面良好地工作。

32

秦簡(jiǎn)《數(shù)》 

秦 湖南大學(xué)岳麓書(shū)院

秦朝官吏，為了進(jìn)行分配土地和收取租稅的工作，必須要懂得土地面積的測(cè)量和計(jì)算方法。秦簡(jiǎn)《數(shù)》作為秦朝官員學(xué)習(xí)這些數(shù)學(xué)知識(shí)的教材，并不是當(dāng)時(shí)的最高數(shù)學(xué)成就，這足以說(shuō)明中國(guó)早期數(shù)學(xué)水平比我們?cè)鞠胂蟮囊叩枚唷?strong>“利用水作為體積換算、割補(bǔ)術(shù)算圓面積、棱錐與棱臺(tái)的體積計(jì)算公式、化除為乘，分次平方運(yùn)算……”這些數(shù)學(xué)知識(shí)囊括了代數(shù)學(xué)、幾何學(xué)、概率論等細(xì)分領(lǐng)域。

最先顛覆我們常識(shí)的是勾股定理。約成書(shū)于公元前1世紀(jì)的《周髀算經(jīng)》，記載西周初年數(shù)學(xué)家商高在回答周公的問(wèn)題時(shí)說(shuō)：“故折矩，以為勾廣三，股修四，徑隅五……故禹之所以治天下者，此數(shù)之所生也。”由此出現(xiàn)了勾股定理。回看秦簡(jiǎn)《數(shù)》中有一例算題“圓材薶地”，也呈現(xiàn)了勾股定理，并且比《周髀算經(jīng)》早一兩百年。

33

唐永泰公主墓壁畫(huà)宮女圖(1組)

唐 陜西歷史博物館

壁畫(huà)所用的顏料基本上是天然礦物顏料，如白堊、鉛白、鐵紅、朱砂、鉛丹、胭脂等，是從礦石中提煉出來(lái)的顏色。礦石能夠耐受光照射與氣候的變化而具有色澤厚重、色質(zhì)純凈、色彩穩(wěn)定、色相純美、歷久不變色等特點(diǎn)，而且礦石多為結(jié)晶體礦石所制，結(jié)晶體的光澤增加了色彩的明度，色彩發(fā)光效果好，覆蓋力極強(qiáng)。

唐代壁畫(huà)在繪制時(shí)多使用多種天然礦物顏料，如研究者運(yùn)用科學(xué)儀器對(duì)陜西歷史博物館收藏的近十幾座墓的壁畫(huà)樣品進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)：唐墓壁畫(huà)顏料白灰層含有各種色系的礦物顏料，如白色系有白堊（石灰，方解石）、鉛白（胡粉）；紅色系有鐵紅（赭石，土紅 ）、朱砂、鉛丹、胭脂；黃色系有密陀僧 、土黃、藤黃，除此還有綠色系、藍(lán)色系、黑色系、紫色系等多種色系。

其中紅色系中的鐵紅的主要成分是氧化鐵，是一種無(wú)機(jī)化合物，化學(xué)式為 Fe2O3，為紅棕色粉末，不溶于水，主要用作無(wú)機(jī)顏料，用于油漆、橡膠、塑料、建筑等的著色。

朱砂，大紅色，有金剛光澤至金屬光澤，屬三方晶系。朱砂的主要成分為硫化汞，但常夾雜雄黃、磷灰石、瀝青質(zhì)等。為古代方士煉丹的主要原料，也可制作顏料﹑藥劑。

鉛丹，也稱(chēng)為紅丹或紅鉛，主要成分為四氧化三鉛(Pb3O4)，一般通過(guò)鉛或一氧化鉛高溫煅燒而獲得，其顏色依純度不同而呈現(xiàn)橙黃色或橙紅色，因而，鉛丹并不像朱砂那般呈正紅色。比較有趣的是，鉛丹單獨(dú)使用時(shí)，變色最嚴(yán)重，均由紅色轉(zhuǎn)化為棕黑色的二氧化鉛，而與朱砂混合使用時(shí)，就不會(huì)發(fā)生變色，這是因?yàn)楫?dāng)鉛丹和朱砂混合使用時(shí)，由于朱砂內(nèi)的Hg是重金屬離子，能有效地抑制霉菌在混合顏料表面的生長(zhǎng)，不能產(chǎn)生過(guò)氧化氫，使鉛丹的氧化反應(yīng)難以發(fā)生。

34

嵌綠松石象牙杯

商 中國(guó)國(guó)家博物館和中國(guó)社會(huì)科學(xué)院考古研究所

據(jù)綠松石片背面發(fā)現(xiàn)的麻布或者絲織物的痕跡推測(cè)，古人是在事先鑄好的銅牌上面墊一層麻布或者絲織物，然后再將綠松石片逐一粘到上面。

在殷墟，同樣出土了一件商代嵌綠松石文物——嵌綠松石弓形器，檢測(cè)結(jié)果顯示所用膠合材料為大漆、蜂蠟和植物油。弓形器與象牙杯出自同一地，因此專(zhuān)家認(rèn)為弓形器所采用的膠合材料有可能和象牙杯一致。

35

西夏文佛經(jīng)《吉祥遍至口和本續(xù)》紙本

西夏 國(guó)家版本館

《本續(xù)》用麻紙印制，具有明顯的地方特色。西夏立國(guó)后，在不斷輸入中原紙張的同時(shí)，逐漸掌握了造紙技術(shù)，政府機(jī)構(gòu)中設(shè)有紙工院管理造紙，并有專(zhuān)業(yè)紙匠。現(xiàn)存的西夏書(shū)籍多用麻紙印制，與宋元流行的皮紙有明顯的區(qū)別。這說(shuō)明西夏國(guó)內(nèi)紙的品種很多，造紙技術(shù)較為發(fā)達(dá)。

在西夏后期漢文寫(xiě)本《雜字》“器用物部”中，記載西夏當(dāng)時(shí)的紙有“表紙、大紙 、小紙、三抄、連抄、小抄、銀碗、紙馬、折四、折五、匙箸、金紙、銀紙、蠟紙、京紙”等十幾種。西夏辭書(shū)《文海》在解釋紙時(shí)說(shuō)：“此者白凈麻布樹(shù)皮等造紙也。”這說(shuō)明西夏國(guó)當(dāng)?shù)赜凶援a(chǎn)紙，并以麻布和樹(shù)皮為造紙?jiān)稀?/p>

西夏麻紙的打漿度約 40°SR，比敦煌寫(xiě)經(jīng)紙低得多，而這是否與采用麻布作為原料有關(guān)，也有待分析。

36

吳皮胎犀皮漆鎏金銅釦耳杯

三國(guó) 朱然家族墓地博物館

此物為犀皮漆器，正面髹黑漆，采用了“黑面紅中黃地片云斑犀皮”技法，是三國(guó)漆器中罕見(jiàn)的精品。犀皮，又稱(chēng)西皮、犀毗、波羅漆、虎皮漆，在傳統(tǒng)大漆工藝?yán)铮且环N廣受歡迎的漆藝表達(dá)形式。“犀皮”并不是犀牛皮，而是用黃、赤、黑三色填入，紋理常似犀牛皮、虎皮。

犀皮漆的做法是以 65 %的生漆和蛋清乳合調(diào)成厚漆，在以工具為引起料，趁漆器半干時(shí)制造凹凸表面，將不同顏色的漆料堆涂在高低不平的器胎上。漆料待干后再用不同色漆分層髹涂并加以研磨，由于漆層高低不同，制作出的圖案取決于表面起皺和點(diǎn)紋高低起伏的變化，從而產(chǎn)生出色澤亮麗、光滑異常、自然生動(dòng)的藝術(shù)效果。

37

隋綠玻璃小瓶

隋 中國(guó)國(guó)家博物館

綠玻璃蓋罐和綠玻璃小瓶都在陜西西安西郊李靜訓(xùn)墓出土，但二者在制造上卻又有區(qū)分。綠玻璃蓋罐的制作采用的是魏晉時(shí)期引入的西方技術(shù)，區(qū)別于傳統(tǒng)的透明度不高的鉛玻璃，新技術(shù)含鈉鈣成分較高。而綠玻璃小瓶的質(zhì)地為高鉛玻璃，是中國(guó)自己制造的玻璃器。

中國(guó)古代玻璃技術(shù)萌芽于西周，到了戰(zhàn)國(guó)時(shí)期已發(fā)展起一個(gè)具有獨(dú)特化學(xué)組成的玻璃系統(tǒng)，沿用的是 PbO-BaO-SiO2,和PbO-SiO2系統(tǒng)。戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，鉛鋇玻璃出現(xiàn)，后又逐漸消失了。鉛玻璃則盛行于戰(zhàn)國(guó)、兩漢，而且一直延續(xù)到近代。在兩漢時(shí)期，一些地區(qū)曾出現(xiàn)過(guò)鉀玻璃。

此后，中國(guó)古代玻璃也由單一系統(tǒng)發(fā)展為多系統(tǒng)，通過(guò)文化交流，吸收了外來(lái)技術(shù)。考古還曾發(fā)現(xiàn)戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的少量類(lèi)似于西方古羅馬璃制品的鉀鈣玻璃和鈉鈣玻璃制品。隋唐時(shí)期的玻璃成分則主要采用高鉛玻璃和鈉鈣玻璃兩種不同配方，鈉鈣玻璃在這段時(shí)期明顯增多，這也和當(dāng)時(shí)東西方經(jīng)濟(jì)文化往來(lái)分不開(kāi)。

圖片 | 匡悅等

排版 | 小謝

設(shè)計(jì) | 子彤