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陶冶与中华文明的发展柯俊
2002年05月10日 15：57
主持人：会当凌绝顶，一览众山小，圣凯诺·世纪大讲堂。阿忆有一个习惯，是翻看字典，所以这个字典翻看得已经这么烂了。在这个字典的458页有一个词汇叫〃陶冶〃，那么〃陶冶〃的解释是这样说的，它是制陶器和炼金属，逗号之后说它比喻为给人的品格以有益的影响，上半句话说的是〃陶冶〃这个词的技术因素，后半句话说的是文明范畴，那么〃陶冶〃这个词怎么会从技术范畴演变成文明范畴了呢？今天主持人阿忆给大家请来了中科院的资深院士柯俊教授，请他给我们讲一讲陶冶与中华文明。
好，有请柯教授。在正式让您讲演之前，我们要闲聊一段时间，让大家了解您，让尚不了解您的人了解您。
柯先生是生在公元1917年，现在已经85岁高龄了，大家看得出来吗？有轻微的惊叹声。
好，柯先生，我知道您85年的人生历程，大概有一半以上的时间在从事冶炼、钢铁，所以我作为一个晚辈，最关心的一个问题、最有兴趣的一个问题是，在50年代中后期的时候，咱们全国都在大炼钢铁，那个时候您在干什么？
柯俊：那个时候已经在这个学校。
主持人：这个学校是哪个学校？电视机前的观众可不知道。
柯俊：当时的北京钢铁学院，现在的北京科技大学，当时全国都这样要求嘛，从国家的要求来看，尽快地发展钢铁工业是必需的，但是采取什么路，要走过多长的技术道路，那时候都没有经验。
主持人：那还要经验吗？毛主席都已经说了赶英超美，15年之内完成。
柯俊：〃超〃和〃赶〃，得先要赶上，然后要超过它，但是如果你处理得不当的话，老在学外国，成了提手那个〃抄〃，那就老〃赶〃了，所以，当时主要还是要发展钢铁工业。开始的时候可能期望太大了，指标高了一些了，后来就变成了好多单位就在那儿对付，就想法子把这点钢和铁弄出来，这样就导致了森林的破坏。
主持人：我看了您的履历，您上大学是在武汉大学，学的是化学，到英国去的是伯明翰大学，专门学冶炼，当时面对这种情景，您是一个专家，您没有到处奔走呼吁，说这样的情况是不行的？
柯俊：如果不是那样齐，就是要求全民能够关心这个事儿，本来还是应该能够起一定作用的，但是我们常常有一个指标确定下来要赶紧完成，因此就发生了原来那个情况，把森林给破坏了，把原来已经有的生铁都用掉了，而达到的效果很差。但是，我看我们损失的只是一点已经有的东西，但是对全民的教育恐怕还是更主要的，起了很大的作用。
主持人：今天马上要讲的这个话题，您是从什么时候开始思考的？
柯俊：在文化大革命当中，大部分的教师或者到农村去了，或者到工厂去了，就包括我系里头的教师，一部分在农场，还有一部分就在这个院子后头不远的地方，在那儿烧砖，但是知识分子让他烧砖他也不见得很老实，所以他就去查烧砖的科学，有一个教师，这个教师已经过去了，是教X射线的，我们这儿很好的一个教师，他就提出个问题，烧砖的化学什么样？什么条件下烧红砖，什么情况下出现烧青砖，什么化学反应？青砖又比红砖怎么好法？为什么中国一直就用青砖，而外国人只烧红砖，所以他就查资料，向来老师教学生就会查资料，所以他查遍了资料，最后在外国资料找到，中国资料很少了，查外国资料，最后让他找到一条，是苏联的一本硅酸盐的教科书，上头有关于青砖的资料，上面说，说我们西方是不会烧青砖的，是中华人民共和国建立以后，我们从中华人民共和国的科学家和技术人员才学到，才会烧青砖。
简单说一下，烧红砖是在氧化气氛下，要想变成青砖，青砖耐水，所以就把炉子上头遮上，然后泼水进去，就产生了水煤气，把三价的铁就变成了两价的铁，所以红砖就变成了青砖了。而我那个时候也在实验室，他们就烧成一块块小砖，把泥巴捏成一块块送给我，在我那个炉子里，有氧化气氛，有还原气氛，我曾经烧出来，确黑确黑的砖。
但是这个启发了我们龙山文化。我一会要讲到，龙山文化就是在四千年到五千年之间，山东一代黄河下游有黑陶，大家在博物馆看见，确黑确黑的。最近中国科技大学用电子显微镜已经发现黑陶里头有碳纤维。所以，从这儿我就开始搞了我们现在叫做科技考古，是Archaeometry这个字的翻译，是用科学（定量）的方法来研究文物。
主持人：这大致是哪个年代？
柯俊：1973年，1971到1973之间。
主持人：那是一个我们中国整个神州大地一直在批判白砖道路的时候，柯教授烧出了黑砖。柯教授在烧出黑砖的时候已经提到了一会儿要讲陶冶与中华文明发展的〃陶〃。我发现柯先生是特别善谈的人，我必须拦住他。下边咱们就马上由柯教授带我们进入到一个神奇的世界，这个讲演题目的名字叫〃陶冶与中华文明的发展〃。好，有请。
柯俊：〃陶冶〃两个字是中华民族能够兴起，能够有今天的很重要的一个因素。
〃陶〃在中国也是很早的，跟世界上差不多，现在已经知道，我们在（距今）14000年到12000年之间，在长江流域已经有了陶。那就是把泥巴经过反复揉、加工，把它搞匀了，然后掺点谷子，使它能够透气，然后经过火烧，开始的时候温度当然比较低，800度到900度的样子；后来温度就越烧越高，那么就出现了（原始）瓷器，我们在商代末年，在公元前十二三世纪已经有（原始）瓷器了。所以，陶是经过反复煅打的，而且也要经过火烧的，这样才能够变成有用的陶。因为我们会搞陶，因此特别我们的炉子有个特点，如果大家有机会跑到西安半坡去看，看它在6000年前幸存下来的炉子，你就会发现这个炉子是收口的，不像玻璃杯敞口的，这个火冒出来温度不会高，它如果上头稍微收一下口，那么它这个热量就保住了，同时，底下沿着炉壁有一圈窟窿，这个火从底下上来的，烧窑的时候，所以我们的炉子温度就高。
根据我们现在考古知道，在公元前9世纪的时候，我们已经有了炼铁，等到公元前8世纪，也就是春秋末年和战国初期那个阶段，我们就开始有了生铁，熔点在1300度，含碳量在3％到4％之间，这个可以在浇铜的模子里往里倒，一倒就出来了，就成形，那就便宜多了，又便宜又好又快。
也正是因为我们的炉子温度高，所以到商朝末年的时候，（公元前）13世纪的时候，我们已经能够把陶器里头的玻璃体给熔化掉了，起了化学反应，这个陶器里头的有些玻璃体了，因此呢就变成致密的了，不透气也不透水了，所以这个陶器就不是像瓦片一样了，瓦片是疏松的，但是真正到商代末年表面挂了釉子的陶就已经不透水了。这个带来很重要的后果，就是它里头没有细菌了，细菌不能繁殖了，所以按照四川人做泡菜，你那个泡菜坛子上头必须是水密封，旁边必须有釉子的，你弄个瓦罐泡菜是做不成的，它要烂掉的，因为细菌要进去，空气也要进去。所以，我们很早就把〃陶〃、〃冶〃联在一起了。
到了战国的时候，铁器已经很普及了，所以孟子在见到楚国，长江南北那个地带一个姓许的叫许子，就问他，说你们楚国是不是用铁在种地呀？许子说，我们是用铁器，把犁铧、镰刀都换成铁的了，农业已经使用铁器，孟子还加了几句话，孟子说，铁器是由铁匠、冶铁师来搞的，种地是我们农民的，他们是要有分工的。所以，那个时候孟子已经知道分工的概念。
我们的冶铁生产规模越来越大，农具也越来越多，犁铧、镰刀、锛，锛是砍木头的，那时候刨子还没有发明，是倒过来砍，这么刮的，叫锛，像这些就越用越多。因此，靠一个一个拿模子铸，像铸铜器、铸鼎一样就不行了，得大规模生产了。既然要成批生产了，那么它就可以做零件了，譬如说在河南铸的犁铧，犁铧要是就浇出来的太脆，一退火又太软，怎么办呢？在刃口上前头加一个尖叫犁尖，这个犁尖是白口铁的，这个碳都是碳化铁，耐磨，标准化就出来了，把它套在犁上，把那个犁拿掉，再套一个上去，所以我们标准化也有了。现代工业的三个要素，一个是标准化，第二成批生产，第三装配线。我们是个农业经济，不需要那么多，所以还谈不到装配线，拿人工装就行了，所以现代工业的三要素我们在战国的后期，秦汉的初叶已经有两个要素，我们已经发明了。
再往下，进一步就到汉朝末年的时候，大概在公元前2世纪到公元前1世纪的时候，我们就发现，把铁水放到那儿，然后在空气里一边烧一边搅，就把碳烧掉一部分，烧掉一部分碳就越来越少了，到了1％左右，碳（钢）的温度熔点已经升高了。升高到后头就是无渣、低碳的钢。而我们做剑，生铁是不行的，它太脆了，你把碳全拿掉它又太软了，所以我们就炼成了有1％到0。8％的碳，把铁水来回搅和，搅和以后让碳烧掉，一方面还在烧着，让碳慢慢氧化掉了，这样我们就叫做〃炒钢〃。
但是这个钢（组织）还是不够细，所以，有的再经过锻炼，使劲再捶打，把它打、折，再折腾一遍，到了公元1世纪的时候，这个钢就比较好了，那么如果再多折两遍，这个钢，从冶金的术语来讲，晶粒就越细，性能也就越好，柔性也就越好。
那么到了三国，就是到了公元2世纪的末叶，我们又出现了新的名词，什么名词呢？我们在书上可以找出来，就是〃百炼成钢〃，就是你要反复（锻炼），要炼100次，打100次？到底怎么样一个东西呢？我们不理解，但是我们知道在书上有，孙权有一把刀就叫〃百炼刀〃，曹操有没有？原来不知道，后来在曹丕，他儿子的诗里头讲到，曹操有一把刀叫〃百辟刀〃，〃辟〃是偏僻的僻，没有人字旁，〃辟〃在当时的含义是层。
最后在山东出土了一把刀，上头写着字呢，三十炼，它是锉金的，看起来还是比较值钱的，是钢刀上头刻有花，花里头填了金的，就叫做锉金，上头写着是〃三十炼〃，因此我们做了检查，我们随便找了一个同学，他不知道怎么回事儿，让他数里面有多少层，他猜大概有30来层，因为我们靠夹杂物的大小来判断的，所以这是三十炼，看起来我们的解释是对的。原来是一块铁，打了以后打长了，把它折起来，再打，就是两层，再打是四层，一共折六（五）次，就是三十二层，叫三十炼，就应该有三十层。初步得到这个结果，到底对不对还不知道。因为百炼就是再折两次，三十二层、六十四层，一百二十八层，所以叫〃百炼〃。
西方到什么时候才有炼铁技术呢？大概在14世纪，开始在北欧有了炼铁技术，然后从那儿就开始向欧洲传播。这条途径，按地图可以画得出来，但是还拿不到确凿的证据。法国人认为，欧洲的炼铁技术是中国传去的，这个可能性很大，但是我们有一些证据，但是还不够非常充实，说明炼铁的技术就是中国传过去的，但中国的炼铁技术传到朝鲜半岛，传到日本那是唐朝的事情，这是没问题的。西方始终在学会了生铁技术，而且拿生铁炼钢是很晚的，它14世纪开始有铁，十五世纪比较普遍，那个时候它的铁只能铸炉子，挡火的板。别的还干不了。那么，真正的再一步大的发展是在1850年左右，1850年左右，在美国，凯莱他是卖铁壶的，他要用钢板，他想用铁做炒钢，他观察到冷风吹进去铁温度反而升高，所以他就开始在山沟里头做实验。当时有记载，有四个中国人，这四个中国人到底干嘛去了，我们现在找不出来，外国人说他带了技术，这不一定，但是确实在他秘密研究转炉炼钢方法的地方，有一个中国墓地，叫中国街，那儿有个墓地，那块墓地现在还在，上头有二十几块石头，我曾经和他们有过联系，想做发掘，看看到底底下埋的是中国人还是外国人，后来没做到，也一直没做。所以也许有关系，也许没关系，那么至少凯莱在美国就实验着炼钢，后来Bessemer在英国也开始实验炼钢，他炼钢的原因，他原先是卖黄铜粉的，假金子粉，后来就卖炮，卖铜铸的炮，卖给拿破仑二世，到那儿炸了膛，所以据说他回去就想怎么提高钢（炮）的性能，这样经过反复实验，就发明了转炉炼钢。同时呢，西门子的兄弟为了化玻璃需要较高�