埃及对冶金和金属加工的了解

埃及对冶金和金属加工的了解

 

1.埃及人的冶金和金属加工知识

早期,埃及人学会了如何加工金属,人们一致认为,古埃及人在五千年前就已掌握了采矿、冶炼和金属加工技术。

古埃及虽然生产了大量的金银合金、铜和青铜合金,但却没有缺乏几种矿藏,如银、铜、锡、铅等矿物。古埃及人利用他们的技能勘探埃及和其他国家的矿藏。古埃及具有矿石勘探、采矿工艺以及陆路和水路长途运输重物的手段和知识。

作为古代世界人口最多、最富庶的国度,埃及大量进口原材料,大量出口制成品。古代埃及人的金属制成品和非金属产品在整个地中海盆地、欧洲、亚洲和非洲国家的墓葬中均有发现。

埃及人掌握了丰富的化学知识并懂得利用金属氧化物,这一点可以从他们制造各种具有天然色彩的玻璃和瓷器的能力中可见一斑。古埃及人还利用铜来幻化出各种美丽的颜色,充分反映出他们了解各种金属成份的,以及地球上的盐类在不同物质上产生的效果。这与我们“现代”对化学和冶金学科的定义不谋而合。

  • 化学是研究物质的组成、性质以及变化规律的科学;应用于特定课题或活动领域;物质的化学性质、组成、反应和用途。
  • 冶金学是金属科学,特别是通过冶炼、精炼等从矿石中分离金属并制备使用的科学。

金属加工的方法:金属的熔炼、锻造、焊接和镂刻技术不仅熟练而且高度发达。古埃及有关金属加工记录频繁出现,让我们对古埃及这个行业的重要性有更真实的了解。

埃及人在合成金属方面的技能从在卢克索(底比斯)和埃及其他地区发现的花瓶、镜子和青铜器具中得到充分证明。他们用很多办法巧妙地调制合金混合配比来改变青铜的成份。他们还掌握了赋予青铜或黄铜刀剑以不同的弹性,如现陈列于柏林博物馆的匕首就是很好的一例。匕首的弹性、洁净度和精加工程度非同寻常。现在分落陈列在欧洲各博物馆的许多古埃及产品,其锡含量在10至20,而铜含量在80到90。

他们对金属延展性的了解从制造金属网线时展现出的能力中表现得淋漓尽致。金属拉丝就是用了金、银以及黄铜和铁等延展性强的金属。金丝线就是拉丝而成的,没有任何捶打痕迹。从图特摩斯三世(公元前1490年–前1436年)墓中发现了银丝线,而金丝线被发现缠在刻有奥塞塔森一世(Osirtasen I) 的名字圆环之上,他生活在图特摩斯三世前600年。

埃及人制作金属丝线的技艺达到了炉火纯青的地步。丝线细得可以织成金缕衣料和装饰之用。一些精致的阿玛西斯亚麻布,上面用金线绘有许多动物图案,这需要有细腻精湛的工艺。

古埃及的金属制造科技闻名遐迩而至臻完善,能够大批量生产各种金属合金。 下面几例表现出他们丰富的知识。

 

2. 金银制品

古埃及人利用在埃及开采的黄金。他们还使用了埃及未曾发现而从伊比利亚半岛进口的银。他们单独用银或使用金银合金。古埃及的记载表明,尼特鲁(神)就是用宇宙能量源的银金矿所造。除了制作诸如雕像、护身符等宗教物品之外,这种合金通常用来制作个人饰品和赏瓶。黄金与白银的比例一般为2比3。图特摩斯三世(公元前1490年-前1436年)时期的古埃及纸莎草文献表明,一名官员收到一“大堆”银金矿,重达36,392 uten,即7,286磅(3311. 672千克)。

金和银也像铜一样铸成小雕像。通常能发现这两种金属制成的实心珠子,其至少有6,000年的岁月。

中王国时期贝尼·哈桑(Beni Hassan)陵墓中的一些场面描绘了金匠贸易活动的概况。这些墓葬中展示了洗矿、借助吹管熔炼金属、用于装饰成型、称重、盘点存货等金匠的活动。

在不铸成金锭时,金子就被锤堞成厚度均匀的箔片。金箔可以用来装饰木制家具。较厚的金箔被直接锤堞在木头上,由小金铆钉固定。较薄的金箔可以用胶类的粘合剂粘贴在石膏基材上。非常细的箔片可覆在雕像、木乃伊面具、棺木和其他物品的外面。它被应用在石膏层上,但埃及工匠使用何种粘合剂尚不明了。

大型材料的加工能力在300磅(136公斤)的图坦卡蒙(Tantankhamen)金棺材上展露无遗,它现陈列于开罗博物馆。

 

3. 铜器

古代埃及缺乏生产铜和铜合金(铜、砷和锡)的矿产,这些都是从国外获得。古埃及人在5000多年前制造了大量此类合金。

埃及生产的铜通过添加砷来硬化。铜合金中砷含量随用途而变化。已经发现的成份变化有:例如匕首和戟有锋利的切削边缘,含有4%的砷化铜,而斧子和箭头的砷化铜含量为2%。砷化铜从前王朝时期(公元前5000年)开始使用并一直延续到中王国(公元前2040年-前1783年)时期。

古埃及石(被称为“巴勒莫石”,现在陈列在巴勒莫博物馆)记录了第二王朝时期(公元前2890年-前2649年)的卡塞凯姆威(Khasekhemw)铜像的制作过程。幸存最早的金属雕塑是佩皮一世铜像(公元前2289年-前2255年),目前陈列于开罗博物馆。毫无疑问,埃及所有金属的珍贵属性恰恰说明了其早期的稀有性,因为大部分金属被融化并重复使用多次。

除了制备砷化铜外,古埃及人还制造青铜制品。把少量锡加入到铜中制成青铜,降低了熔点,增加了硬度,而且更容易铸造。锡含量在0.1%〜10%之间波动甚至变化更大。许多很早期的青铜器被发现。带有佩皮一世名字(公元前2289年-前2255年)的圆筒,显示与其它同时期青铜器一样有清晰轮廓线,说明青铜器的铸造时间早于公元前2200年。

青铜工业对国家至关重要。在埃及,青铜用于大型船只以及工具和武器。古王国(公元前2575年-前2150年)时期往后各个时期都有众多完美的青铜器,例如现在陈列于巴黎卢浮宫的波斯诺收藏(Posno Collection)。

古埃及形形色色的钟被发现都小心翼翼地包在布中,然后再放在墓中。现在,许多钟被陈列在开罗博物馆。

钟的主要成份是青铜,不过偶尔也有金或银制的。形式各有不同。在众多类型中有喇叭口型的,代表花萼。大量古埃及青铜钟模具(现在在开罗博物馆,cat. #32315 a,b)成为古埃及金属铸造技术的有力证据。从这些模具中可以清楚地看到液态金属的浇注口。通过对古埃及典型青铜钟进行化学分析发现,铜占82.4%,锡16.4%,铅1.2%。

埃及人使用各种青铜合金,从新王国时期文献中了解到,那里经常提到“黑青铜”和“六合铜”即六合金。这种变化形成不同颜色。黄铜是锌和铜化合物。白色(和更细)铜混合了银,用于制作镜子,现在也被称为“科林斯黄铜”。在化合物中加入铜就呈现黄色近乎金色的外观。

许多家用器物都以铜作材料,如铜锅、铜水壶、铜盆和铜勺,还有各种工具和武器也是铜制—匕首、剑、长矛、斧头以及战斧。在中王国时期,圆形和半圆形战斧数量繁多。

中王国时期(公元前2040年-前1783年)的记载—如贝尼·哈桑陵墓中所描绘的那样,显示古埃及各式各样的武器,如下面所绘的盾牌,有着不同固定方式。

新王国时期(公元前1550年-前1070年),古埃及人为了保护自己的边境而征募了大批军人。埃及人招募雇佣兵作战,埃及人则制造必需的战斗装备。

第18王朝时(公元前1575年-前1335年),一个繁荣、祥和的埃及制造了大量的金属物品。与产品数量的增加相呼应的是,采矿活动的繁忙,而且同时期的伊比利亚陵墓中埃及铜器数量的增加,下一章结尾将探讨。

5000多年前,古埃及对于铜、砷和锡的需求量很大。这三种矿石是从古代唯一知名的伊比利亚来源进口的。考古记录显示人们早期对伊比利亚南部的铜矿和砷矿资源开发利用。关于锡矿,我们都知道沿着伊比利亚半岛西海岸的“锡矿之路”,那里的锡来自加利西亚,可能还有康沃尔郡。斯特拉波在他的《地理》第三卷中告诉我们,

… …可以到锡而且卢西塔尼亚(Lusitania远蛮族居住地区和卡西特里德斯群岛都出产锡而且还有不列颠诸岛出产的锡运往马西利亚。

有关从东地中海地区(即古埃及)一路沿“锡矿之路”的早期往来接触的证据,在莫斯塔伐•葛达拉的书“Egyptian Romany: The Essence of Hispania有记述。

 

4. 玻璃釉制品(玻璃镶嵌工艺)

埃及人早在前王朝时期(公元前5000年)就制造出各种琳琅满目的玻璃釉制品。早期釉制品多为串珠,用石英或皂石为核心。皂石用于雕刻诸如护身符、吊坠和尼特鲁(神)小像等小物体,以及一些较大的物品,它被证明是玻璃釉理想基底。釉面皂石器物贯穿于整个王朝时期(公元前3050-前343年),釉面皂石是迄今为止最常见的圣甲虫用料。同样的上釉工艺还用于大规模生产殡葬器物(护身符、舍卜提像)以及房屋装饰(瓷砖、嵌花样式)。

古埃及上釉制品品种繁多、质量上乘,说明古埃及人冶金知识博大精深。埃及釉最常见的颜色是蓝、绿或绿中泛蓝色。颜色是加入铜化合物的缘故。使用铜和银混合可以达到锦上添花的效果。

猛火加热石英砂和泡碱,加少量着色剂如铜化合物或孔雀石混合物,就可以产生蓝绿色玻璃。另外还利用进口的钴料。各种配料熔化后,物料达到所需性能时停止加热。待物料稍冷,将其倒入模具中,滚轧成细棒或杆或其他想要的形状。

玻璃吹制工艺在塞加拉的缇(Ti)(公元前2465年-前2323年)墓、贝尼·哈桑(四千多年前)和其他后来的墓葬中都有表现。

由于釉料配料熔化方式和玻璃相同;所以,埃及人制作玻璃的时间甚至更早。光亮硬釉与玻璃同质。制造玻璃器皿工艺是制釉工艺的自然延伸。

埃及玻璃瓶形象出现在第四王朝(公元前2575年-前2465年)的石碑上。埃及色彩斑斓的玻璃瓶出口到其他国家,如希腊、伊特鲁里亚、意大利等地。

古埃及人在玻璃染色工艺中展现出他们对各种材料性质驾轻就熟,卢克索(底比斯)墓葬中发现的各种碎片就是明证。他们在如此复杂工艺中展露的技术,使玻璃散发出堪比宝石的光辉。一些仿制珍珠仿的水平之高,即使现在高倍镜头也难以将其与真正的珍珠区分开来。普林尼证实,他们的仿制水平达到了登峰造极的程度,

与真宝石真假难辨                                             

这些准宝石的色谱令人着迷—从清澈的青金石蓝到绚丽的绿松石蓝再到红玉髓的斑点金,这三种是埃及珠宝工艺中最具代表性的宝石。还有玛瑙、紫水晶和赤铁矿。此外就是埃及的工匠运用珐琅工艺创造的奇迹,用象形文字或雕刻装饰的大牌匾。

玻璃镶嵌由不同部分制成,各部分分开制作,然后用加热的熔剂粘合。古埃及玻璃镶嵌色彩亮丽、美仑美奂。

玻璃常见于通常称为埃及掐丝珐琅彩绘工艺中,这个术语指的是一种镶嵌工艺,金属掐丝网格中镶嵌玻璃、彩瓷或宝石等,用粘合剂固定。该工艺将粉末状玻璃填于网格中,并加热熔化粉末,直到融合。

釉面瓷、瓷砖等陶瓷是古埃及的主要产业。一些瓷砖为高釉和深蓝色图案。他们还生产有金属色泽的陶瓷。

一只精致的珐琅瓷碗,现藏于柏林博物馆,带三鱼一头和三朵莲花纹饰

 

一些瓷砖上的涂料是将金属氧化物(铜、锰、钴等)和碱性硅酸盐与水混合而成。高质量的釉面砖发现于大约4500年前的塞加拉。1924 – 26年,在塞加拉距离阶梯金字塔只有700英尺(300米)的地方,劳尔和弗斯发现“南方墓葬”。墓葬有几件墓室中饰有蓝色瓷砖,就像阶梯金字塔里墓室一样。

 

5. 铁器

虽然金字塔建于“青铜器时代”之前,但是金字塔时代的埃及人却知道陨铁。古埃及的铁叫做bja,在塞加拉一带(大约4,500年前)发现的乌纳斯葬礼文(金字塔)中被反复提及,与星星之王们的“骨头”有关,

我是纯洁的我把自己的铁(bja骨带身上伸出我不的四肢它们在努特Nut的子宫里… [UFT 530]

我的骨头是铁(bja),我的四肢是不的星星。 [UFT 1454]

[UFT 2051] 国王的骨头是铁(bja),他的四肢是不的星星… …[UFT 2051]

古埃及会使用铁,在埃及沙漠中可以找到铁矿。希罗多德提到金字塔建造者使用了铁制工具。希罗多德的描述被19世纪埃及学家在不同地方发现的古老建筑中留下的铁器所证实。此外,卢克索(底比斯)的遗迹,甚至约四千年前的孟菲斯周围的墓葬中都有屠夫在系在围裙上的金属棒上磨刀的场景,从它发出的幽幽蓝色看只能是钢铁。拉美西斯三世陵墓中区分青铜和铁制武器,一个画成红色的,另一个画成蓝色,毫无疑问它们在同一时期被使用。

荷马在《伊利亚特》(xxiii, 261)中明确提到了铁矿的使用,以及炽热的红色金属浸入水中时发出嘶嘶的声音。

学术界对“金属的发展”(铜、青铜、铁等)时期的武断断言毫无根据。各国一直都在使用剑、匕首、其他武器和盔甲等青铜器,很久以后铁才为人们了解和使用。西方学术界傲慢地否定埃及人对铁器的了解和使用,就因为古埃及人从未放弃使用青铜器。 然而,由西方学者却从未因为发现古希腊和罗马使用青铜武器和工具就宣称过古希腊和罗马不了解铁器。因此,不能随意漠视古埃及对铁器的了解和制造。

 

6. 埃及人的采矿经验

传承有序的古埃及文明史中,他们保留的书面记载记录了他们的勘探和采矿活动。存留的古埃及记载表明,在5000多年前,在埃及国内外许多地方有大规模有组织的采矿活动。

位于西奈半岛的沙拉别艾卡锭(Serabit el Khadem)绿松石矿场是一个典型的古埃及采矿场,包括洞穴、带拐角的水平和垂直通道—和所有时期的古埃及采石场一样。古埃及人用适当的支柱支撑挖掘的井和隧道,可以深入山体。渗入隧道和井中的地下水被安全抽到地面。这种埃及泵世界闻名,还被用于伊比利亚的采矿活动,正如斯特拉波在他的《地理》(3.2.9)中所讲述的:

波塞多尼奥斯(Poseidonius同样赞扬了图尔德塔尼亚(西班牙南部热情和辛劳因为他们挖掘的矿井倾斜而深,至于积水问题,在矿井中出现的积水常常用埃及螺旋抽水机把们抽出去

笃信宗教的埃及人总是在每个采矿点及附近建寺庙/神社和纪念碑。在埃及境外的采矿场也如法炮制,比如在伊比利亚半岛,从古以来就在那里开采银、铜等矿。

西奈沙拉别艾卡锭的古埃及采矿场是一个典型的采矿场,被称为“绿松石之女”的哈托尔神庙,从第四王朝(公元前2575年-前2465年)或更早以来就坐落在谷地上岩石高台之上。这座寺庙后来在新王国时期特别是在图特摩斯三世在位时曾扩建过。寺庙前面至少半英里以外,有一条大型石碑林立的道路,石碑四面都刻有纪念采矿考察的文字。这种讲述矿场活动的刻字石碑在埃及其它矿场也可以见到。

在西奈半岛瓦迪·马格哈拉(Wadi Maghara)矿山上,仍然留存有工匠住的石屋,以及小堡垒,用来保护住在那里的埃及人不受西奈贝都因人的袭击。离这些矿山不远有一口水井,城堡里有大水池蓄水。瓦迪•马格哈拉矿山采矿活动在整个王朝时代(公元前3050年-前343年)都很活跃。

雷德西埃(Redesieh)沙漠神庙的十九王朝字刻叙述国王塞提一世(公元前1333年-前1304年)令石匠挖井,为采矿作业和采矿工人提供水源。当井完成后,建了一座驿站和“一座有寺庙的城镇”。 他的继任者拉美西斯二世(公元前1304年-前1237年)改计划为将额外的水沿路引向采矿地。

每个采矿点都是经过深思熟虑和周密规划,并画出实际图纸。两份古埃及莎草纸文献,包括有位置图,是有关法老塞提一世和拉美西斯二世统治期间开采金矿的。一份残存的纸莎草文稿,反映的是东部沙漠黑石(Bechen)山金矿区,属于拉美西斯二世时期。纸莎草上的现场图描绘了大山之间相互平行的两道山谷。其中一个山谷,像沙漠中的许多大山谷一样,为植被和石块覆盖着,可以控制因地表水径流造成的土壤侵蚀。筹划的现场图显示了现场的主要细节,如矿区内的道路网及其与外部路网系统以及“通向海洋的路线” 的衔接。现场图还显示了矿石处理区(如洗矿等)、小房屋、仓库、各种建筑物、小寺庙、水池。采矿场周围区域显示为耕地,为矿场居民提供所需食物。

古埃及的记载还显示出采矿点人力的不同分工和专长。

古埃及记录显示了采矿作业的组织结构。古埃及保存下来的记录显示,在古代和中王国期间,在东部沙漠黑石矿区的哈马马特负责管理的各个官员的姓名和头衔。他们有工程师、矿工、铁匠、泥瓦匠、建筑师、艺术家、安全员和船长—他们负责在达到通航水域时复原船只。

在陆路和水路运输金属矿石前要进行现场处理,然后在层层护卫下运往尼罗河谷人口稠密地区。

埃及采矿活动组织得井井有条,有人员来回巡视现场,确保工作正常有效地进行,以及在采矿点频繁调度劳力,为这些重要地方提供物资。古埃及国王佩皮一世(公元前2289年-前2255年)时期的记录有采石场主管的姓名以及视察该场址的高级官员的姓名和头衔。铭文中提到了许多头衔,如:“所有作业的总监管人”和“总设计师”。此人两次视察哈马马特—一次是在副手的陪同下,一次因寺庙墙上的宗教文字问题和祭品委员会的主管来访。

拉美西斯四世(公元前1163年-前1156年)统治时期的文件讲述了在工程总监管人领导下在东部沙漠黑石山的勘探工作。整个勘察队共有8,368人,这些人中有五十多名土木工程官员和神职人员,还有来自各部门的200名官员。现场工作由矿工、石匠和其他相关劳工进行,有三名监督人,还有“总监管人”。工程由5000名矿工、铁匠、泥瓦匠等进行,还有2000名其它工种劳动力。至少有110名军官加800名雇佣兵负责安全。安全部队要保护矿场以及人员和物资运输。如此庞大数量人员管理非同寻常—8,368人在现在看来也是一个大规模社区。

古埃及人从其他国家寻找原材料,利用自己的专业知识在全世界勘探、开采和运输原料。古埃及的采矿特点在许多地方都有发现,如伊比利亚。

 

[摘录自 古埃及文化探秘 – 第二版  写的 莫斯塔伐•葛达拉(Moustafa Gadalla)] 

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