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中國(guó)古時(shí)候復(fù)合材料技術(shù)的想法是怎樣形成的
發(fā)布時(shí)間：2020-02-16 00:03:08 點(diǎn)擊率：
復(fù)合材料是由兩種或兩種以上性能存在一定差距的材料復(fù)合成的，它具有比單一材料更為優(yōu)良的綜合機(jī)械性能，它也是我國(guó)古代一項(xiàng)重要的技術(shù)成就。在我國(guó)古代，復(fù)合方式主要有嵌鑄和熱鍛兩種，先秦時(shí)期的鐵刃銅鉞、兩色劍，漢后的剛關(guān)頭斧，以及刃部嵌鋼的刀劍，皆使用了復(fù)合材料工藝。金屬?gòu)?fù)合技術(shù)約發(fā)明于商代中期，之后一直沿用了下來，并隨著治金技術(shù)的發(fā)展而不斷地改變自己的工藝形態(tài)，從而較大地改善了兵刃器的使用性能，對(duì)我國(guó)古代社會(huì)生產(chǎn)和社會(huì)生活產(chǎn)生了許多積極的影響。
從人類歷史上看，大凡一項(xiàng)重要技術(shù)成就的獲得，都可能與兩方面因素有關(guān)，一是大量的生產(chǎn)實(shí)踐，二是先進(jìn)科學(xué)原理和技術(shù)思想的影響。我國(guó)古代的復(fù)合材料技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展，也是在這兩方面因素影響下獲得的。歷代匠師、技術(shù)家們的大量實(shí)踐，積累了許多有益的經(jīng)驗(yàn)，而“剛?cè)嵯酀?jì)”的技術(shù)思想，則可以較快地使這些經(jīng)驗(yàn)得到提高和升華。
金屬?gòu)?fù)合材料技術(shù)的發(fā)展
我國(guó)古代金屬?gòu)?fù)合材料技術(shù)至遲發(fā)明于商代中期。1972年，河北藁城臺(tái)西商代中期遺址出土1件鐵刃銅鉞，鉞身銅質(zhì)，刃部隕鐵質(zhì)。1977年，北京平谷劉家河商代中期墓出土鐵刃銅鉞1件，也是鉞身銅質(zhì)，刃部隕鐵質(zhì)。此兩器制作工藝基本相同，皆是先鍛制隕鐵刃，之后再將之嵌入器身鑄范中，一起制范，嵌鑄成型。如是，此鐵刃銅鉞就獲得了既鋒利、又堅(jiān)韌，既剛且柔的性能。這是我國(guó)古代金屬?gòu)?fù)合材料技術(shù)的早工藝形態(tài)。
其實(shí)，與此相類的工藝形態(tài)，及其技術(shù)思想，并非始見于商代中期，它與新石器時(shí)代某些石刃骨刀、石刃骨匕首是密切相關(guān)、一脈相承的。
1973年，甘肅永昌鴛鴦池馬廠文化遺址曾出土過石刃骨刀和石刃骨匕首兩種工具，皆由骨柄骨身嵌入石刃而成。其石刃骨刀計(jì)有兩種做法：一種由三部分，即骨柄、骨身、石刃組合制成；骨身一側(cè)開一深槽，石刃嵌入其中。一種只由石刃和骨身兩部分組合制成，骨柄與骨身是一塊整料，骨身的一側(cè)亦開一深槽，作為夾刃之用。匕首由4部分，即1片骨質(zhì)器柄、1片骨質(zhì)器身、2片石質(zhì)器刃組合制成，骨質(zhì)器身的兩側(cè)皆開有深槽，作為夾固石刃。這些石刃骨刀、石刃骨匕首，都使用了一種較為堅(jiān)硬的石片為刃，而用較為柔初的材料為器身。兩種材料，處于兩個(gè)不同的部位，各自充分發(fā)揮了自己的長(zhǎng)處和優(yōu)勢(shì)，從而取得了技術(shù)效果。
然而，石刃骨刀和石刃骨匕首，亦非鐵刃銅鉞的技術(shù)源頭，在更為原始的工具，即舊石器時(shí)代的“復(fù)合工具”中，亦可找到類似的工藝形態(tài)或身影。此所謂“復(fù)合工具＂，原是考古學(xué)家用來稱呼木、石復(fù)合器的，它的常見形態(tài)是木身(柄)石刃。
1963年，峙峪遺址舊石器時(shí)代晚期地層出土一件鉞形小石刀，其質(zhì)為半透明水晶，一側(cè)呈新月形鋒刃，寬約3厘米，另一側(cè)凸起。此凸起部分的兩側(cè)見有修理痕跡，頂端也經(jīng)過了加工，器形周正。全器加工精細(xì)、小巧美觀。人們認(rèn)為，這小石刀是嵌入木質(zhì)柄內(nèi)而使用的。這是我國(guó)所見年代較早的一件木、石復(fù)合工具。
此外，河北陽原虎頭梁出土過一種尖狀器，很可能也是帶柄工具的投射頭。下川遺址出土過不少細(xì)小石刃器，當(dāng)也是嵌于木(骨)柄上使用的。這些木、石復(fù)合工具與前述石刃骨刀不同處是，此石刃較小，且裝于柄端，是裝柄工具的早期工藝形態(tài)。在舊石器時(shí)代早、中期，一般工具都是無柄的，人們直接以手把握石器，所以這種復(fù)合工具的使用，便具有兩方面的意義：一是器柄的使用，它延長(zhǎng)了人的手臂，增大了力矩；二是石刃的使用，增強(qiáng)了刀部的砍伐能力。它是人類在舊石器時(shí)代獲得的一項(xiàng)較為重要的技術(shù)成就，從而也在思想上給人們留下許多有益的啟示。
舊石器時(shí)代的木、石復(fù)合，新石器時(shí)代的骨、石復(fù)合，商代中期的青銅與隕鐵復(fù)合，它們的工藝形態(tài)自然存在許多差別，但它們都有一個(gè)相同點(diǎn)，即都使用了兩種不同的材料，使刃部得到了加強(qiáng)，達(dá)到了剛?cè)嵯酀?jì)的目的，改善了工具的使用性能。
一項(xiàng)先進(jìn)的技術(shù)，總是在當(dāng)代人的實(shí)踐中，在前人經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)技術(shù)思想的基礎(chǔ)上產(chǎn)生出來的。而一旦產(chǎn)生出來，它便會(huì)隨著時(shí)代的發(fā)展，不斷改換自己的工藝形態(tài)，豐富自己的內(nèi)容，提煉自己的思想，以滿足日益變化著、增長(zhǎng)著的社會(huì)的需要。
商代中期時(shí)，我國(guó)的青銅技術(shù)剛剛興盛，人工冶鐵尚未出現(xiàn)，為適應(yīng)新時(shí)代、新材料的特點(diǎn)，人們發(fā)明了以隕鐵為刃，青銅為身的金屬?gòu)?fù)合工具。春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，青銅合金技術(shù)已發(fā)展到相當(dāng)高的水平，人們又發(fā)明了雙青銅嵌鑄的兩色劍，以含錫量稍高的錫青銅或鉛錫青銅為刃，以含錫量稍低、含銅含鉛量稍高的青銅為脊，剛?cè)嵯酀?jì)，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，將復(fù)合材料技術(shù)發(fā)展到一個(gè)新的階段。在兩色劍上，我們同時(shí)還看到了石刃骨匕首的身影。
兩漢之后，青銅器衰落，鋼鐵技術(shù)興起，人們又發(fā)明了刃部嵌鋼技術(shù)，以含碳較高的鐵碳合金為刃，以含碳量稍低的鐵碳合金為器身，復(fù)合鍛焊而為一器，把復(fù)合材料技術(shù)，發(fā)展到一個(gè)更高的水平。不管時(shí)代如何發(fā)展，材質(zhì)如何變化，復(fù)合工具的基本形態(tài)，復(fù)合材料的基本原理，剛?cè)嵯酀?jì)的技術(shù)思想，卻是始終如一的。
文獻(xiàn)上關(guān)于“剛?cè)嵯酀?jì)”的記載
先人們的大膽實(shí)踐，不斷地豐高著自己的經(jīng)驗(yàn)，豐富著民族的文化和思想。由大量實(shí)物資料可知，復(fù)合材料技術(shù)和剛?cè)嵯酀?jì)的思想都是產(chǎn)生較早的，而“剛?cè)嵯酀?jì)”的思想，也早就成了我國(guó)古代哲學(xué)思想的一個(gè)重要組成部分。
《左傳》昭公二十年：“清濁、大小、短長(zhǎng)、疾徐、裏樂、剛?cè)?、遲速、高下、出入、周疏，以相濟(jì)也?！痹诖嗣鞔_地談到了多對(duì)矛盾的對(duì)立和統(tǒng)一，如清濁相濟(jì)、大小相濟(jì)、短長(zhǎng)相濟(jì)…以及剛?cè)嵯酀?jì)等。這也是較早提到“剛?cè)嵯酀?jì)”，并將之作為一個(gè)哲學(xué)范疇的地方。接著，同卷又云：“不竟不絿，不剛不柔。布政優(yōu)優(yōu)，百祿是遒。和之至也?！边@也是把剛、柔當(dāng)成了哲學(xué)范疇中的一對(duì)矛盾。這兩段論述，顯然都是在長(zhǎng)時(shí)期的生產(chǎn)、生活實(shí)踐中歸納、提煉出來的。
此外，其他許多先秦著作也曾多次從哲學(xué)的角度談到過剛、柔的對(duì)立和統(tǒng)一。如《周易?系辭上》說：“剛?cè)嵯嗤疲兓??！薄跋缔o下”載：“剛?cè)嵯嗤?，變?cè)谄渲幸印！?
漢代之后，在哲學(xué)領(lǐng)域和生產(chǎn)領(lǐng)域中，有關(guān)剛、柔的命題和術(shù)語被更廣泛地使用開來?！稖?zhǔn)南子?精神訓(xùn)》:“剛?cè)嵯喑?，萬物乃形?！薄尔}鐵論?禁耕》篇載：“秦楚燕齊，力士不同；剛?cè)岙悇?shì)，巨小之用?！蓖瑫霸A賢”篇載：“大夫曰：剛者折，柔者卷。故季由以強(qiáng)梁死，宰我以柔弱殺?！边@都是用剛、柔這對(duì)矛盾所包含的哲學(xué)道理來論述治國(guó)方略。同書“水旱”篇載大夫曰：“吏明其教，工致其事，則剛?cè)岷?，器用便?！边@是以“剛?cè)岷汀眮砻枋鲛r(nóng)具的使用性能?！吨芤讌⑼酢?“乾剛坤柔，配合相包；陽稟陰受，雌雄相須；須以造化，精氣乃舒?！贝恕皠?cè)帷币鄬僬軐W(xué)范。
假若說復(fù)合工具在蒙昧?xí)r期依然是一種生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的話，那么，商周之后，“剛?cè)嵯酀?jì)”便提升成了一種哲學(xué)思想。在此之后的各種復(fù)合工具、復(fù)合材料，則既是生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，又是在哲學(xué)思想指導(dǎo)下的一種實(shí)踐。宋《夢(mèng)溪筆談》卷十九所說：“古人成以劑鋼為刃，柔鐵為莖干，不爾則多斷折。”以及明宋應(yīng)星《天工開物》卷十“錘鍛”談到的多種復(fù)合材料技術(shù)，都清楚地表明了這一點(diǎn)。
