第2章 材料類發明
1．陶瓷
奇蹟概覽
陶瓷是陶器和瓷器的總稱，是指以粘土等無機非金屬礦物爲原料的人工工業產品。它一般是用可塑性制瓷粘土做胎體，用長石和石英等原料制釉，通過成型、乾燥、燒製而成的製品，從最粗糙的土器到最精細的精陶和瓷器都屬於陶瓷的範圍。
最早的陶器僅僅作爲器皿被應用於日常生活，後來隨着時代和工業的發展，陶瓷逐漸呈現出其藝術價值。至今，陶瓷已經發展爲陶瓷工業。因此，現今的陶瓷主要分爲日用、藝術欣賞和收藏以及建築陶器，陶瓷以它不同的品種和價值呈現在人們的生活中。
⊙奇蹟探祕：
1. 陶瓷是在甚麼時候被髮明的？是哪個國家的人發明的？哪個國家的陶瓷最有名？
陶器的發明是原始社會新石器時代的一個重要標誌。中國是世界上最早燒製和使用陶器的國家之一。早在10000年前，中國古人就把黏土塑造成需要的造型，燒製成不同種類的生活器物，這就是最早的陶器。
隨着陶器的發展，早在歐洲人掌握瓷器製造技術1000多年前，中國人就已經制造出很精美的瓷器。而英文中的“china”是陶瓷的意思，而大寫後的“China”就是中國，這就表明了中國就是“陶瓷的故鄉”。
2． 陶器和瓷器一樣嗎？如果不一樣，那它們有甚麼不同呢？
瓷器和陶器是兩種不同的物質，但是，兩者又存在着密切的聯繫。瓷器是在陶器技術不斷髮展和提高的基礎上產生的。陶器的出現可以追溯到8000或9000年以前，瓷器的出現則是在商周時代，距今有3000多年。商代時期，白陶的燒製成功標誌着瓷器製造的開始。
陶器與瓷器的區別主要有如下幾點：一、燒成溫度不同。陶器燒成溫度一般在800℃左右，瓷器的燒成溫度大都在1300℃左右。二、堅硬程度不同。陶器燒成溫度低，胎體硬度較差，敲擊時聲音發悶；瓷器的燒成溫度高，胎質堅固緻密，敲擊時聲音很清脆。三、使用原料不同。陶器的胎料是普通粘土，而瓷器的胎料則是瓷土，即高嶺土（因最早發現於江西景德鎮東鄉高嶺村而得名）。四、透明度不同。陶器不具備半透明的特點，而瓷器的胎體無論薄厚，都具有半透明的特點。
以上幾個方面中，最主要的條件是原材料和燒成溫度。因此，製陶工匠一旦掌握了燒成溫度的技術，並認識到高嶺土與一般黏土的區別，便具備了發明瓷器的條件。
走近奇蹟
說到陶瓷，就不得不從考古學家所發現的出土文物中去尋找古人使用和製造陶瓷的足跡。
1986年，考古學家在河北省徐水縣南莊頭遺址發現了很多陶器碎片，是迄今爲止中國發現的最早的陶片，距今約有10800年到9700年。從這些殘陶片中，可以看出當時的古人尚未使用窯爐製陶，而是平地堆燒。其中，陶片的器型都是用盤築或手工捏成型的罐、鉢之類的小型陶器。雖然這些陶器原料粗糙、造型簡單、燒成溫度低，但它大大地改進了原始人的生活質量。
1973年，考古學家在河北省武安縣發現的磁山遺址中，有大量距今7900年以上的陶器，其中主要有鼎、罐、盤、三足壺、三足鉢、雙耳壺等，器物大多是素面無紋，部分陶器飾有花紋。由此可以推斷，人類的祖先最初用陶器作爲儲存食物的器皿。
距今6000年的仰韶文化時期的陶器以紅陶（由於陶坯與大量空氣接觸燒成的陶器爲紅色）。從出土的文物來看，當時的製陶業已比較發達，燒製陶器的土是具有一定塑性的黏土，部分小型陶器已經採用模子製作了。到了仰韶文化後期，人們不再把陶器直接放在火焰上燒烤，而是開始使用陶窯燒製陶器，這是一個相當大的進步。而最能反映當時製陶水平的是細泥彩陶，它的表面呈紅色，裏表磨光，且造型獨特，陶器上還繪有生動逼真美麗的圖案，可見當時的製陶工藝已達到相當成熟的階段。
隨着社會的不斷進步，陶器的質量也逐步提高。到了商代和周代，已經出現了專門從事陶器生產的工種。正是這個時期，人們在製陶的過程中發現原材料和燒製溫度的變化會導致陶器的質地和外表的不同，因此，瓷器逐漸發展起來。
在商代和西周遺址中發現的“青釉器”已明顯的具有瓷器的基本特徵。它們質地較陶器細膩堅硬，燒結溫度高達1100—1200℃，器表面有一層石灰釉。但是它們與瓷器還不完全相同，所以，被後人稱爲“原始瓷”或“原始青瓷”。
原始瓷從商代出現到東漢時期，歷經了1600—1700年的變化發展，由不成熟逐步到成熟。東漢以來至魏晉時製作的瓷器爲青瓷，加工精細，胎質堅硬，表面施有一層青色玻璃質釉。到了南北朝時期，中國白釉瓷器的製造逐漸發展起來。到了唐代，瓷器燒成溫度達到1200℃，瓷的白度也達到了70%以上，接近現代高級細瓷的標準。
而宋代的瓷器，不僅在胎質、釉料和燒製技術等方面有了新的提高，而且在工藝技術上有了明確的分工，這使中國瓷器的發展進入了一個重要階段。明清時期可稱之爲我國陶瓷生產的黃金時代。當時，景德鎮青花瓷器成爲我國陶瓷生產的主流。而青花瓷器的發展和盛行，改變了一直以來以青瓷爲主的生產格局。康熙、雍正、乾隆三代時期，工藝技術較爲複雜的瓷器產品多有出現，各種顏色釉及釉上彩異常豐富，因此，被認爲是整個清朝統治下陶瓷業最爲輝煌的時期。
而隨着近代科學技術的發展，近百年來又出現了許多新的陶瓷品種。它們不再使用或很少使用粘土、長石、石英等傳統陶瓷原料，而是使用其他特殊原料，甚至擴大到非硅酸鹽，非氧化物的範圍，並且出現了許多新的工藝。
縱觀陶瓷的發展史，它已經成爲中華文明史的一個重要的組成部分。無論任何一個年代，中國瓷器始終因極高的實用性和藝術性而備受世界人士的推崇。
⊙奇蹟探祕：
3．陶瓷上的釉是甚麼？有甚麼作用？?釉都有哪些種類？
釉是一種硅酸鹽，陶瓷器上所施的釉一般以石英、長石、粘土爲原料，經研磨、加水調製後，塗敷於坯體表面，經一定溫度的焙燒而熔融，溫度下降時，形成陶瓷表面的玻璃質薄層。它使陶瓷器更加堅固，同時也可以防止液體、氣體的侵蝕。釉還有增加瓷器美觀和便於洗拭、不被塵土粘染等作用。釉的種類很多，由於不同種類的釉中所含氧化金屬物的不同以及燒成氣氛各異，釉色有青、黑、綠、黃、紅、藍、紫等不同的色彩。
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【陶瓷的名品代表】
白陶：是指器胎的表裏都呈白色的一種陶器，器胚多是手工捏成，胎體以瓷土或高嶺土爲主要成分，燒成溫度在1000℃左右，因此是陶器向瓷器的飛躍。
彩陶：是指以赤鐵礦粉和氧化錳爲顏料，使用類似毛筆的工具，在陶坯表面上繪製各種圖案，入窯經火燒後，在橙紅的底色上,呈現出黑、紅、白等顏色的陶器。
黑陶：是在器物燒成的最後一個階段，從窯頂徐徐加水，使木炭熄滅產生濃煙，並有意讓煙燻黑而形成的黑色陶器。
唐三彩：是一種盛行於唐代，以黃、褐、綠爲基本釉色的陶器，被後人稱爲“唐三彩”。
青花瓷：又稱白地青花瓷器，是用含氧化鈷的鈷礦爲原料，在陶瓷坯體上描繪紋飾，再罩上一層透明釉，經高溫火焰一次燒成。青花是中國瓷器製造技術中的一種工藝手法，原始青花瓷於唐宋已見端倪，今以景德鎮出產的最爲著名。
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【景德鎮瓷器】
景德鎮，位於江西省東北部的長江河畔，地處贛、浙、皖三省交界，是中國唯一一座以生產陶瓷而著稱的古老城市。景德鎮自五代時期開始生產瓷器，至今已經走過了1000多年的發展歷程。景德鎮素有“瓷都”之稱，這裏千年窯火不斷，其瓷器以“白如玉，明如鏡，薄如紙，聲如磬”的獨特風格享譽海內外。景德鎮的玲瓏瓷、青花瓷、粉彩瓷、顏色釉瓷合稱景德鎮四大傳統名瓷。因此，景德鎮陶瓷藝術是中國文化寶庫中的重要財富。
2．青銅冶鑄
奇蹟概覽
青銅是世界冶金鑄造史上最早的合金，也是人類歷史上一項偉大的發明，青銅鑄造工藝的產生，結束了漫長的石器時代，預示着一個新的時代的來臨。它帶動了農業和手工業的發展，並且促進了車、船、雕刻、金屬加工等製造技術、以及軍事和經濟社會的發展，帶來了技術革命的曙光。青銅器的應用，代表了當時的科技水平和文化藝術水平，也是一個時代的標誌。
⊙奇蹟探祕：
1．青銅冶鑄技術是在甚麼時間發明的？
公元前3500年，古代的中國人把錫和銅混合冶煉成爲青銅合金，從此發明了青銅冶鑄技術，並用此發明製造出了各種可以應用的工具和器具。
2．中國出土的最早的青銅器是甚麼？
1975年，中國發現了第一件青銅器，是甘肅省東鄉縣林家村出土的馬家窯文化的青銅小刀，年代約爲公元前2700年。
3．目前，世界上發現的最大的青銅容器是甚麼？
司母戊鼎，又稱司母戊大方鼎，1939年3月出土於河南省安陽市，是目前世界上發現的最大的青銅容器。司母戊鼎是中國商代後期王室祭祀用的青銅方鼎，它高133厘米、長110厘米、寬79厘米、重約832千克。該鼎曾是商王武丁的兒子爲祭祀母親而鑄造的。現在保存於中國歷史博物館內。
走近奇蹟
在距今約5800年的西亞，人類學會了用氧化銅礦石與木炭混合加熱還原得到金屬銅。但無論是用天然銅還是人工銅製成的工具都比較軟，不易保持銳利的鋒刃。經過上千年的摸索，人們漸漸懂得在銅中摻入錫，形成的銅錫合金，這種技術的應用使得工具更硬，更易於加工和鑄造，於是便出現了青銅。
青銅鑄造業在石器加工中產生並發展起來的，但青銅器比石器鋒利、耐用，並且具有熔點低、鑄造性能好的優點。
青銅器在中國的發展從夏代開始，到商、周時代、春秋及戰國初期達到鼎盛時期，長達1600多年，這個時期的青銅器主要分爲禮樂器、兵器及雜器。這些禮器用於古代禮儀中，或陳於廟堂，或用於宴飲、盥洗，還有一些專門做殉葬用。到秦漢以後，青銅器逐漸被鐵器、漆器、瓷器所取代。
夏代是青銅器的發展時期，還處在石器、銅器、青銅器並用的時代，但那個時代只有少部分的青銅器。
商周時期，青銅器的冶鑄技術已經達到了世界的高峰。青銅器被大量應用於生產工具，農具，生產工具包括斧、錛、鑽、鑽、刀、削、鋸、錐等，農具包括鋤、鏟、，武器有戈、矛、鉞、鏃。還有用青銅鑄造的精美的禮器、樂器、車馬器和生活用具等。青銅器的應用對農業的發展及兵器的改革起到了重要的推動作用。
商周這一時期鑄造了很多精巧的青銅器，如湖南出土的四羊方尊，河南出土的鏈鶴方壺等。其中四羊方尊是商朝晚期的青銅器，是青銅器中的精品，現收藏於中國國家博物館內。
春秋戰國時期，青銅冶煉技術仍然在繼續發展，當然已經不像前朝那樣繁瑣，而是講究實用和樸素風格。商朝和西周時期盛行酒器，而這一時期，青銅器逐漸趨向於日常生活用具，如銅鏡、帶構、貨幣、璽印、符節等，曾在湖北隨州出土的大型曾侯乙編鐘則是春秋時期高超的冶煉技術的反映。
從大量的存世青銅器物看，到戰國時，我國的青銅手工業，已非常熟練地掌握了綜合利用渾鑄、分鑄、失蠟法、錫焊、銅焊的鑄造技術，在冶鑄工藝技術上已處於世界領先地位。在鍊銅中，不僅掌握了合理的合金配比，還掌握了根據火焰的顏色，用“火焰鑑別法”來判定是否精純。冶煉中的另一項重要成就是溼法鍊銅，即銅膽法。把硫酸銅或碳酸銅（古稱曾青、膽礬、石膽等）溶於水，使成膽水，然後投鐵塊於溶液中，因鐵的化學性能比銅活潑，鐵離子會置換出銅來。這是世界上最早的溼法冶金。
秦代以後，隨着鑄鐵技術的發明與鐵器的推廣，在兵器、工具等方面，鐵器已佔據了主導地位，而陶瓷器皿在生活用品中佔據了主要地位，青銅器開始淡出了歷史的舞臺。
青銅鑄造技術的發明，結束了漫長的石器時代。青銅文化的變遷體現了社會、經濟的變遷及文化內涵的變遷，開創了人類使用工具和武器的先河，極大地促進了生產力的發展。
⊙奇蹟探祕：
4．怎麼辨別青銅器是在哪個朝代鑄造的呢？
不同時期的青銅器有不同的風格，可以從圖案，花紋和鑲嵌物上進行辨別。
商代的青銅器大多以鳥獸爲圖案，如四羊尊、象尊、豬尊和鴞尊等。西周早期仍然延續商代的青銅器，但是到了中期時，則開始趨近於儉樸風格。方鼎、觚、爵、角、斝、觶、觥、卣、方彝等早期常見的青銅器已經大規模減少或消失，列鼎和編鐘開始出現。列鼎是人的地位和身份的象徵，按照高低的階層來實行數量分配：天子九鼎，諸侯七鼎，大夫五鼎，士三鼎。部分西周青銅器還帶有銘文。
而戰國青銅器的風格華美瑰麗，他華麗的風格主要表現在金銀錯等鑲嵌在器物上，金、銀及紅銅等金屬或松綠石、水晶、玉、瑪瑙等礦石，填充或鑲嵌在青銅器的花紋空隙處，產生了多色彩的效果。
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【青銅之冠】
1980年12月，在秦始皇陵西側7米多深處發掘出兩乘大型銅車馬，人、車、馬的大小均爲實物的1/2。銅馬車通體彩繪，長3.28米，高1.04米，總重1.8噸。車輿呈方形，箱上有穹廬式車蓋，象徵天圓地方，車的兩輪象徵日月。整個銅像做得很精細，馬的腿部肌肉具有動感，人的表情面帶微笑，連窗上的拉帶，馬頭的纓絡都做工精細，一絲不苟。迄今爲止，它是中國發現的體型最大、裝飾最華麗、結構最逼真的古代銅車馬，所以，被譽爲“青銅之冠”。
這種高超的冶鑄工藝水平，是我國古代科學技術的結晶。其製作工藝是：先分鑄，然後用嵌鑄、鉚接、焊接、銷釘固定等方法，組合在一起。車輪用分鑄法，先分別鑄出車轂和車輻，然後插入榫頭固定。鑄壁極薄，傘蓋最薄處僅2毫米，這要十分準確地掌握銅液和模具的溫度纔行。現在，這尊銅馬車在秦始皇兵馬俑博物館內展出。
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【青銅時代】
青銅時代，又稱青銅器時代、青銅文明，人類使用青銅器是標誌着人類文化發展到一個新階段。
在青銅時代，世界上青銅鑄造業形成幾個重要的地區，這些地區成了人類古代文明形成的中心。在古代文化發達的一些地區，青銅時代與奴隸制社會形態相適應，如愛琴海地區、埃及、美索不達米亞、印度、中國等國家和地區，此時都是奴隸制國家繁榮的時期。進入文明的地區在青銅時代已經產生了文字。但是也有一些地區，沒有經過青銅時代演變直接過渡到鐵器時代。
中國進入青銅時代相對西亞、南亞及北非而言到來較晚，但很快發展到相當高的水平。在距今4500－4000年前的龍山時代爲形成期（龍山文化處於中國新石器時代晚期，是銅石並用的時代）。鼎盛期即中國青銅器時代，包括夏、商、西周、春秋及戰國早期，形成了一套高水平的採銅、冶鑄技術體系。
3．生鐵冶煉
奇蹟概覽
在人類歷史上有很多原材料發揮過重要的決定性作用，而在這其中，鐵應該居首位。無論在世界哪個地區，冶鐵技術的發明都是劃時代的重大事件。最早的生鐵冶煉技術出現在我國的春秋中期（約公元前6世紀），比歐洲掌握這項技術早了2000多年的時間。中國冶鐵技術的發達程度在世界冶煉史上處於絕對領先的地位。生鐵冶煉技術的出現，對封建社會的作用可以與蒸汽機對資本主義社會的作用相媲美。鐵的發現和大規模使用，是人類發展史上一個光輝的里程碑，它把人類從石器時代、銅器時代帶到了鐵器時代，推動了人類文明的發展。
⊙奇蹟探祕：
1．世界上最早的鐵器是在哪裏出現的？
1973年，在我國河北省藁城臺西村商代中期（公元前13世紀中期）遺址出土了一件商代鐵刃銅鉞，表明中國的勞動人民早在3300多年前就認識了鐵，熟悉了鐵的鍛造性能，識別出鐵與青銅在性質上的差別。通過把鐵鑄在銅兵器的刃部，以加強銅的堅韌程度。而經科學鑑定，證明鐵刃是用隕鐵鍛成的。
世界上最早的鐵器屬於我國春秋時代，江蘇六合縣春秋墓出土的鐵條、鐵丸，以及河南洛陽戰國早期灰坑出土的鐵錛，都是迄今爲止我國最早的生鐵工具。戰國中期以後，出土的鐵器遍及當時的七國（秦、楚、燕、韓、趙、魏、齊），被廣泛應用到社會生產和生活的各個方面，在農業、手工業部門中已佔居主要地位。楚、燕等地區的軍隊，裝備基本上也以鐵製武器爲主。戰國時期的鐵器還經由朝鮮傳入日本。西漢時期，應用鐵器的地域更爲遼闊，器類、數量顯著增加，質量又有提高。東漢時期鐵器最終取代了青銅器。
我國古代勞動人民製造出來的鐵器也是世界聞名。河北滄州的鐵獅，建於五代時期，距今已有1000多年的歷史。而位於河南開封的北宋開封鐵塔，更是有“天下第一塔”的美稱。
走近奇蹟
中國是最早發現和掌握鍊鐵技術的國家。在我國，最早的人工冶煉的鐵是在春秋戰國之交時期出現的。可見，從很早的時候開始，制鐵技術就已經在我國流行開來。遺憾的是，中國最早開始使用鐵器的年代目前還沒有確定。
生鐵冶煉採用的是“高溫固態還原法”，是使它的爐溫達到1150℃—1300℃，在這種爐溫下，通過被還原生成的固態鐵吸收碳，降低其熔點，從而得到液態的生鐵，液態生鐵可以直接澆鑄成器。
在古代，世界上冶煉生鐵的技術由於鍊鐵爐容積的限制，鼓風力弱而只能煉出海綿狀的塊狀鐵。而從春秋晚期開始，中國在鍊鐵技術上開始有了自己的發展，並迅速走在了世界的前列。當時，豎式煉爐開始成爲生鐵冶煉的主要設備。爲了改善生鐵的性能，中國在戰國早期還發明瞭生鐵柔化技術，從而得到高強度可鍛鑄的鐵。特別是到了漢代，由國家專門設立的冶鐵作坊，其冶鐵的技藝一天比一天精進，使生鐵得到了大量的生產。冶鐵技術在我國秦漢時期得到了進一步的發展。高爐鍊鐵已成爲一種經濟而有效的鍊鐵方法。而且在漢代還出現了球墨鑄鐵。待到了宋代，人們更是發明出了水力鼓風機，使得冶鐵高爐的鼓風設備達到世界先進，爲生鐵的大規模生產提供了強有力的動力。
到了13世紀，鑄鐵術開始傳入西歐。但直到17世紀歐洲纔開始大規模地製造和使用鑄鐵。最初，歐洲的鑄鐵被用於製造大炮的炮彈，後來纔開始被用來製作墓板和爐壁。到了1709年，英國人亞伯拉罕·達比通過將焦炭引入鍊鐵技術，冶煉出了硬度較高的“達比鐵”，使鐵的硬度比早期更爲堅韌。後來，法國人又冶煉出了一種延展性很強的鑄鐵，因其耐熱的性能而被用於固定磚石牆和支撐煙囪，再後來，鐵也被廣泛應用於鐵軌的鋪設和摩天大樓的構建。
在古代世界各項技術尚不發達的時代，冶鐵業的發展無疑是生產力進步的明顯標誌，它有力地推動着社會的變革和進步，爲社會的發展和人類生活的改善做出了巨大的貢獻。
⊙奇蹟探祕：
2．我國古代的鍊鐵方法都有哪些？?
我國古代，生鐵的出現是因爲中國燒陶窯和冶銅爐爐溫較高，具備了高溫冶鐵的條件。鐵礦石在溫度較高的鍊鐵爐中高溫還原並滲碳，得到含碳達到3%—4%的液態生鐵。而我國古代的鍊鐵方法是塊鍊鐵，冶煉塊鍊鐵一般採用地爐、平地築爐和豎爐3種。在掌握塊鍊鐵技術後不久，我國勞動人民就煉出了含碳2%以上的液態生鐵，並用以鑄成工具。戰國初期，我國已掌握了脫碳、熱處理技術方法，發明了韌性鑄鐵。戰國後期，又發明了可重複使用的“鐵範”（用鐵製成的鑄造金屬器物的空腹器）。戰國時已用疊鑄方法（古代一種金屬鑄造技術，是將許多範片層層疊合起來進行澆鑄，可以一次鑄出多個鑄件）生產銅錢，漢代以後，疊鑄方法進一步發展，並大量生產車馬器件等。西漢時期，出現坩堝鍊鐵法和炒鐵法。同時，鍊鐵豎爐規模進一步擴大。
3．目前世界上發現的規模最大、時間最早的冶鐵遺址是哪裏？?
1975年，在我國河南省鄭州市西北27千米的漢代滎陽城（今鄭州惠濟區古滎鎮）西牆外，發現了河南郡鐵官（我國秦漢時期管理鐵的冶鑄事業的機構）的一號作坊遺址。這座遺址南北長400米，東西寬300米，總面積爲12萬平方米，是目前世界上發現的規模最大、時間最早的冶鐵遺址。
在此遺址中有兩座規模較大的鍊鐵高爐殘跡東西並列，相隔14.5米，爐基深3米，爐缸爲橢圓形，面積爲8.5平方米，爐壁厚1米。其中一號橢圓形豎爐容積可達50立方米。這是目前我國發現的古代容積最大的鍊鐵爐，日產量估計爲0.5—1噸，也是當時世界上最大的高爐。古滎冶鐵遺址反映了我國漢代冶金技術已達到最高的黑金屬冶鑄技術水平。
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【高爐鍊鐵的過程】
高爐鍊鐵的任務是把鐵礦石煉成生鐵。鐵礦石在高爐中經過還原作用（排除氧化鐵中的氧）、造渣作用（將鐵與雜石分開）、滲碳作用（鐵吸收碳素）等一系列複雜的變化，最終形成鐵水和爐渣。鐵水可以直接用來鍊鋼或鑄成鐵錠（或鑄件）；爐渣可以作爲水泥、渣磚等的原料。從高爐爐頂放出的高爐煤氣（主要含一氧化碳、二氧化碳和氮氣、灰塵和某些有害氣體）經過淨化處理，可作爲氣體燃料。
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【鐵器時代】
鐵器時代，是繼青銅時代後的又一個時代，它以能夠冶鐵和製造鐵器爲主要標誌。位於小亞細亞（今土耳其境內）的赫梯人是世界上最早鍛造出鐵器的人，在公元前1400年左右，他們最早進入了鐵器時代。而實際上所說的鐵器時代是指的早期階段，在晚期各國都已經進入了有文字記載的文明時代，也就多以各國的朝代來稱呼其時代。不同地區進入鐵器時代的時間有所不同，即使同在一個地區，比如歐洲，其中的日爾曼和羅馬進入鐵器時代的時間也各不相同。
雖然各地區進入鐵器時代的時間不盡相同，也很難以準確的年份標示，但鐵器時代與之前時代的區別仍是十分明顯的。其主要區別在於農業發展、宗教信仰與文化模式。鐵器時代是指已經能運用很複雜的金屬加工來生產鐵器。鐵的高硬度，高熔點與鐵礦的高蘊含量，使得鐵相對青銅來說價錢更便宜，並且可在各方面運用，所以人們對鐵的需求很快就超過了對青銅的需求。
4.火藥
奇蹟概覽
火藥，是中國的四大發明之一，從發明至今，已經有1000多年的歷史了。火藥的發明爲兵器由冷兵器到熱兵器的發展奠定了基礎。最初，火藥由中國傳到阿拉伯國家，又經阿拉伯傳到希臘及歐洲。火藥的傳播與使用，不僅對作戰方法本身，而且對歐洲統治和奴役的政治關係起了變革的作用，並對歐洲文藝復興、宗教改革起到了促進作用。可以說，火藥的發明大大推進了世界歷史的進程。
⊙奇蹟探祕：
1．冷兵器是指甚麼？熱兵器又指甚麼？難道它們與溫度有關係嗎？
冷兵器與熱兵器與溫度並沒有甚麼關係。冷兵器指的是不帶有Z藥、火藥或其他燃燒物，而可以在戰鬥中直接S傷敵人，並保護自己的近戰武器裝備。廣義的冷兵器指的是冷兵器時代的所有作戰裝備，如矛、弓、標槍等。冷兵器經歷了石器時代、青銅時代和鐵器時代三個發展階段。熱兵器時代開始後，冷兵器便逐漸地退出了戰場上的主力地位。
熱兵器與冷兵器相對，又名火器，古時也稱爲神機。它是一種射擊武器，原理是利用推進燃料快速燃燒而產生的高壓氣體來推進發射物。傳統的推進燃料爲黑火藥或無煙Z藥。所有依靠火藥或類似的化學反應來提供能量，從而起到傷害作用的（如火藥推動子彈）或者直接利用火、激光、化學等攜帶的能量傷人的（如火焰噴射器）武器，都是熱兵器，如半自動步槍、突擊步槍等。
走近奇蹟
從戰國至漢初，有的帝王貴族沉醉於成爲神仙長生不老的夢想，他們命令一些人爲他們煉製“仙丹”，這些煉丹家多是精通醫術者或是修道之人，被稱爲方士或術士。火藥的配方，就是在煉丹家煉丹的過程中逐漸發明的。
煉丹時，煉丹家對於硫磺、砒霜等具有毒性的藥物，在使用之前常用燒灼的方法“伏”一下，“伏”就是降伏，這樣能夠使此類藥物的毒性失去或減低，這種工序被稱爲“伏火”。
伏火的方子中都含有碳素，而且伏硝石要加硫磺，伏硫磺要加硝石。這說明煉丹家有意要使藥物引起燃燒，以減低它們的毒性。唐代初期的名醫兼煉丹家孫思邈就曾在“丹經內伏硫磺法”中，提到了用硝石、硫磺，再加碳來伏火的方法。這說明唐代的煉丹者已經掌握了一個很重要的經驗，就是硫磺、硝石、碳三種物質可以構成一種極易燃燒的藥。這對火藥的發明起了決定性的作用。由於火藥的發明來自煉丹家配藥的過程中，在火藥發明之後，又曾被當做藥類（《本草綱目》中就曾提到火藥能治瘡癬、S蟲，闢溼氣、瘟疫），這種藥被稱爲“着火的藥”，即火藥。
煉丹家雖然掌握了一定的化學知識，但他們的方向是求長生不老之術，所以火藥的發明具有一定的偶然性。
在宋朝人編的小說總集《太平廣記》裏就記載了這樣一個故事。隋朝初年，有一個名叫杜春子的人去拜訪一位煉丹人，當晚他就住在煉丹人家中。半夜，當杜春子在夢中驚醒時，看到煉丹爐內有“紫煙穿屋上”，而且屋子很快就燃燒起來。這大概是因煉丹人配置易燃藥物時疏忽而引起的火災。雖然煉丹家知道硝、硫、碳混合點火會發生激烈的反應，並採取措施對反應速度加以控制，但是因藥物伏火而引起丹房失火的事故還是時有發生。
火藥不能解決長生不老的問題，又容易着火，所以煉丹家對它並不感興趣。火藥的配方由煉丹家轉到軍事家手裏時，才發揮出了它的重要作用。
火藥最初的運用，也不是運用於軍事，而是運用於馬戲、雜技的演出，以及煙火雜技節目。當時，人們用火藥來表演幻術，如噴出煙霧以遁人、變物等，用來製造魔幻神奇的效果。中國發明的火藥首先運用於製造煙火，但不久之後就將其運用於軍事了。
唐朝末年，火藥已被用於軍事。據北宋史學家路振的《九國志》記載，904年，五代十國時（五代指後梁、後唐、後晉、後漢、後周，十國指吳、前蜀、吳越、楚、閩、南漢、荊南、後蜀、南唐、北漢）吳國的將領鄭璠率軍攻打豫章（今江西南昌），用飛火燒燬該城的龍沙門。這可能是有關用火藥攻城的最早記載了。
到了宋代，戰爭接連不斷，更是促進了火藥武器的加速發展。據《宋史·兵記》中記載：970年，兵部令史馮繼升創造了火箭法。這種方法是在箭桿的前端縛上火藥筒，點燃後利用火藥燃燒向後噴出氣體而產生的反作用力把箭簇射出，這是世界上最早的噴射火器。
火藥燃燒起來相當激烈，如果在密閉的容器內燃燒就會發生爆炸。由於火藥燃燒時會產生大量的氣體（氮氣、二氧化碳）和熱量，原來體積很小的固體火藥，一經燃燒體積就會突然膨脹，猛增至幾千倍，這樣就會使容器發生爆炸。這就是火藥的爆炸性能。利用火藥燃燒和爆炸的性能，人們製造出了各種各樣的火器。
北宋時期使用的火藥兵器都是利用黑火藥的燃燒爆炸原理而製造的。北宋末年，爆炸威力較大的火器也出現了，比如“霹靂炮”和“震天雷”。這類火器主要是用於守城或攻堅。1126年，宋朝將領李綱鎮守河南開封時，就曾用霹靂炮擊退了金兵的圍攻。
震天雷是一種是鐵殼類的爆炸性兵器。元兵攻打金國的南京（今河南開封），金兵守城時就曾使用了這種武器。《金史》中對震天雷有着這樣描述：“火藥發作，聲如雷震，熱力達半畝之上，人與牛皮皆碎並無跡，甲鐵皆透”。這樣描述可能有一點誇張，但卻說明了火藥的威力之大。
在8—9世紀時，硝由中國傳到了阿拉伯。當時的阿拉伯人稱它爲“中國雪”，而波斯人稱它爲“中國鹽”。
13世紀，火藥由商人經印度傳入阿拉伯國家，並由阿拉伯國家傳於希臘及歐洲。從此，歐洲人逐步地掌握了****及火藥兵器的技術。
對於火藥和火藥武器傳入歐洲，恩格斯這樣說道：“以前一直攻不破的貴族城堡的石牆抵不住市民的大炮，市民的子彈射穿了騎士的盔甲。貴族的統治跟身穿鎧甲的貴族騎兵同歸於盡了。隨着資本主義的發展，新的精銳的火炮在歐洲的工廠中製造出來，裝備着威力強大的艦隊，揚帆出航，去征服新的殖民地……”可見，火藥的發明爲人類帶來的是福還是禍，最終還是要取決於它的使用者。
⊙奇蹟探祕：
2．煉丹術是如何產生的？
煉丹術的產生，有其一定的社會背景。當封建社會發展到一定階段時，隨着生產力的逐漸提高，統治者對物質享受的要求也越來越多。帝王和貴族們產生了兩種奢望：一是希望自己能夠掌握更的錢財，以供它們享樂；二是希望可以長生不老，使他們的統治可以一勞永逸。
煉丹術由此應運而生，並分爲兩大類：一種是煉製“仙丹”，以求長生；另一種是，點化金銀，希望能將普通金屬通過煉製轉化爲金、銀等貴重金屬。
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【火藥的分類】
火藥是武器用以發射彈丸的能源，按用途的不同可分爲發射藥、點火藥和固體推進劑。按火藥的成型工藝可分爲：混合火藥、鑄造火藥和壓制火藥等。按它燃燒時的外部特徵的不同可分爲無煙藥與有煙藥。按照它揮發性的不同可分爲易揮發性火藥和難揮發性火藥。按照火藥的結構還可分爲均質火藥和異質火藥。因爲結構的不同，它的工藝性質、燃燒性質和物理力學性能等均有顯著差別。
知識百科
【四大發明】
中國的四大古發明指的是指南針、造紙術、火藥和活字印刷術四種對世界具有很大影響的發明。四大發明是使中國成爲四大文明古國的重要標誌之一，推動了中國古代的政治、經濟、文化的發展，並且對世界文明的發展史也產生了非常大的影響。
5.玻璃
奇蹟概覽
玻璃，在中國古代也被稱作琉璃，它是一種透明、不透氣的固體物質材料，且強度及硬度頗高。玻璃很難與其他物質反應，所以在我們的日常生活中，玻璃製品的用途十分廣泛，如遮風擋雨的門窗玻璃、交通工具中的擋風玻璃、觀察用的望遠鏡、顯微鏡，甚至孩子的玩具玻璃球等。可以說，我們的生活離不開玻璃製品。
⊙奇蹟探祕：
1.玻璃在我們的生活中佔有重要的位置，那麼，最早的玻璃是如何出現的呢？
沒有人確切地知道玻璃是在何時、何地首先被製造出來的。只是，據考古記載，在公元前2600年左右，它出現於美索不達米亞（現今伊拉克）或埃及的早期文明中心地之一。
製造玻璃的技術，是埃及人和美索布達米亞人在公元前3400—公元前2500年發明的。究其起源，可能是他們在製陶中，從無意到有意地將天然鹼與石英砂混合後焙燒，得到原始的粗製玻璃。那時的玻璃幾乎全都帶色，且不很透明。
2.中國最早的玻璃製品是甚麼時候發明的？
1965年，在我國河南出土了一件商代青釉印紋尊，尊口有深綠厚而透明的五塊玻璃釉。1975年，在寶雞茹家莊西周早、中期墓葬裏出土了上千件琉璃管、珠等玻璃製品。
中國的玻璃發明要比埃及的晚，於商代（前1600—前1046）開始萌芽，最遲在西周（前1046—前771）開始燒製。而且我國玻璃的發明，應該和燒製陶瓷與冶煉青銅有關，製陶或制銅器的工藝師傅也就成了發明人。不過，我國早期的玻璃並不叫“玻璃”，古人稱它爲璆琳、琉璃、璢璃、璧流離、藥玉、水精、罐子玉、玻瓈、料器等，到了清代才稱玻璃。
位於山東省中部博山縣內的顏神鎮，從元至清一直爲我國玻璃的重要產地。在該地發現的元末明初的玻璃作坊遺址，是中國迄今爲止發現的最早的玻璃作坊。
走近奇蹟
玻璃最初是由火山噴出的酸性巖凝固而得來的。有人相信，從石器時代起，就已經開始使用天然的火山玻璃。
古羅馬普林尼（23或24一79）的《博物志》曾經記載，3000多年前，古代地中海沿岸民族腓尼基人，在海灘上用天然蘇打支鍋做飯。後來有人在無意中發現，天然蘇打和海灘上的石英砂經火燒後變成了玻璃。於是，腓尼基人就開始祕密大規模生產玻璃製品，並將製品賣到世界各地，發了一筆橫財。
而據考古記載，古埃及人約在公元前3700年前，就已經能製出玻璃裝飾品和簡單的玻璃器皿，但由於知識與技術的缺乏，當時只有有色玻璃。到了約公元前1000 年前，我國古代勞動人民才製造出無色的玻璃。
公元前200年，巴比倫人又發明了玻璃吹管制玻璃的方法，接着這個方法傳入了羅馬。大約在4世紀，羅馬人已經開始把玻璃應用在門窗上。
後來玻璃製造的技術繼續不斷髮展，11世紀，德國發明出了製造平面玻璃的技術。他們先是把玻璃吹成球狀，然後造成圓筒型，在玻璃仍熱時切開、攤平。這種技術後來在13世紀的威尼斯得到了進一步改良。
12世紀的時候，世界上出現了商品玻璃，並開始成爲工業材料。而在14世紀的時候，意大利的威尼斯成爲了歐洲的玻璃製造中心，很多用玻璃做成的餐具、器皿等都是由威尼斯製作。到17世紀下半葉，意大利玻璃製造商通過在石英砂溶液中加入一定比例的鉛，由此發明了“人工水晶”又稱爲“水晶玻璃”，這成爲了玻璃發展史上的重要里程碑，同時也迎來了意大利玻璃的鼎盛時期。
儘管曾經有一段時間，意大利對自己的製造技術嚴格保密，但卻沒能阻擋玻璃製造技術的迅猛發展。1688年，製作大塊玻璃的工藝被髮明瞭出來，從此，玻璃成了普通的物品。而1827年發明的玻璃壓印機器，更始拓寬了大規模生產廉價玻璃器具的道路。
後來，爲了適應研製望遠鏡的需要，人們又製造出了光學玻璃。1873年，比利時首先製出平板玻璃。1906年，美國製出平板玻璃引上機。1920年，發明了可以在模具上加上雕刻的辦法，而且還可以使用不同顏色的玻璃，於是在1930年以後，大量生產的廉價玻璃器具逐漸出現。
我國也在西周時候開始製造玻璃。考古專家在西周的古墓中曾發現過玻璃管、玻璃珠等物品。南北朝以前，我國對以火燒成的玻璃質透明物爲“琉璃”。不過，當時很多的“琉璃”嚴格上來說，並不屬於現代所說的玻璃。
隨着玻璃生產的工業化和規模化，各種用途和各種性能的玻璃相繼問世。現代，我們所使用的玻璃是由石英砂、純鹼、長石及石灰石經高溫製成的。而玻璃也已成爲日常生活、生產和科學技術領域的重要材料，被廣泛應用於建築、日用、醫療、化學、電子、儀表、核工程等領域。
⊙奇蹟探祕：
3.現在我們用的一些玻璃比如普通玻璃、強化玻璃，它們又是如何被製造出來的？
現在我們所用的大約90%的平面玻璃，都是由1950年皮爾金頓玻璃公司的阿士達·皮爾金頓爵士發明的“浮法玻璃”方法制成的。這種玻璃也叫“退火玻璃”，方法是把玻璃溶液倒進一缸溶解的錫內，玻璃浮上錫面後自然形成兩邊平滑的表面，慢慢冷卻及成長帶狀離開錫缸。之後按照各種標準厚度過火打磨，便成爲接近完全平的玻璃。
這種玻璃是民用建築的最好玻璃，但它有一個缺點，破裂時會成爲大塊鋒利的碎片，會造成人員傷亡。因此，人們又發明出了強化玻璃。
強化玻璃是由退火玻璃經熱處理而成的。切割好的退火玻璃被放在滾筒桌上，推入超過退火溫度600℃的焗爐，然後經空氣迅速冷卻。玻璃表面被冷卻至退火溫度以下，快速硬化及收縮；而玻璃內部則在短時間內仍作流動。當玻璃內部收縮，會在表面造成壓應力，玻璃外部則成張應力。
強化玻璃在建築上的用途很多，玻璃門、玻璃幕牆、負重的玻璃等都經常使用它。但是它也有缺點，如果其上出現任何損壞或裂痕，因爲內部應力平衡作用，整塊玻璃都會碎成指甲大小沒有尖角的碎片，而且還有可能發生爆裂。與退火玻璃相比，強化玻璃的硬度也較低，容易被刮花。
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【玻璃的成分】
普通玻璃主要是非晶的二氧化硅（SiO2），就是石英或砂的化學成分。製造玻璃時一般會加入兩種材料碳酸鈉（蘇打粉）及碳酸鉀（鉀鹼）來使硅降溫。而且通常還要加入適量的氧化鈣CaO，使玻璃不溶於水。
常見的玻璃通常也會加入其他成分，以達到不同的用途和效果。例如，看起來十分閃爍耀眼的水晶玻璃，是在玻璃內加入使玻璃折射指數增加的鉛；製造光學鏡頭的玻璃，可以加入鋇來增加玻璃的折射指數；至於高精密的光學鏡頭則是加入釷的氧化物，來大幅增加折射指數；倘若要玻璃吸收紅外線，可以加入鐵；而玻璃加入鈰則會吸收紫外線。
至於玻璃顏色的改變，則是因爲其中加入了各種金屬和金屬氧化物。例如，適量的錳或硒可以產生淡紫色的玻璃，藍色的玻璃中含有少量的鈷，等等。
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【玻璃爲甚麼是透明的】
在生活中，許多固體都不透明，但大多數氣體、液體都是透明的。因爲，當一種物質呈固態時，分子間的排列通常都整齊有序，彼此的聯結也十分牢固。因此光波無法從中透過，照到這些物體上的光波會被反射、散射或吸收。而當物質爲液態或氣態時，分子間的聯結強度沒那麼高，分子也呈隨機狀態排列。部分光波就可以從縫隙或孔洞中穿過。物質中的分子排列越是無序，光線就越容易穿過。這就是光可以透過液體和氣體的最根本的原因。
組成任何物質的分子都是由許多原子結合在一起的，這些原子通常帶有很多電子。當光子與這些電子發生作用時，可能會發生以下情況：電子吸收光子的能量並將其轉化爲其他形式（通常是轉化爲熱能）；電子吸收並保存光子的能量（這樣會引起發光現象，儲能時間較短時稱爲熒光，儲能時間較長時稱爲磷光）；電子吸收光子的能量並將其沿入射方向發射回去（反射）；電子不吸收光子的能量時，光子繼續沿其路徑傳播（透過）。
在玻璃的製造過程中，用作冷卻劑的材料可使玻璃的分子排列呈無序狀態，其所含電子不吸收可見光的光子能量。這就是玻璃透明的原因。