金属的发现和性质的应用对社会的发展起着怎样的作用

人因为会制造和使用工具而从一般动物中分离出来，而成为唯一的智能群体。在人类文明发展史上，经历了一个由石器时代到金属时代的过渡。金属时代（包括青铜时代和铁器时代）的到来为人类文明带来了新的曙光，人们发现了七种至今仍然广泛应用着的七种金属，它们是金银铜铁锡铅汞。下面讲讲这七种金属的发现过程及对人类发展的影响。

黄金时代

大约在5000多年前，即公元前3000年，四大文明古国的埃及已经建立起来，首都开罗已经是一个繁华的城镇了。每逢赶集的时候，这里的人群熙熙攘攘。一天中午，安静而有序的城镇却出现了骚乱，人们争相涌向一个地方，透过围得密密的人群，人们发现开罗有名的旅行家里希尔正拿着一块黄灿灿的东西，里希尔说这是神赐予人类的宝物，他把它称作黄金。很快，开罗城拥有黄金的人都变得富有起来。人们纷纷去寻找金子，河滩上的沙地里站满了寻找金子的人群，开始只有很少几个幸运儿找到成块的金子，后来人们注意到沙子中混着一些金沙，人们就发现了“披沙淘金”的方法。后来人们又发现了平地掘井开采山金的方法，使得金子的产量更大了。

就在里希尔发现金块后不久，他又发现了银子。一个寒冷的夜晚，里希尔和同伴围着一堆篝火聊天。第二天，就在他们快要启程的时候，里希尔扒拉一下火堆，他是一个细心的旅行家，每次出发前他总是要检查自己住的地方以免有东西丢失，这次检查他不但没有发现丢失的东西，火堆里的扒拉出来一些亮闪闪的东西却引起了他的注意，一个伟大的发现意外地产生了。里希尔发现这种新的金属与金子的特性十分类似，也是沉重而柔软，用手捏捏就能使它变形，他把这种金属命名为白银。后来人们沿用了里希尔意外发现的这个方法，即用篝火灼烧银矿石而得到银，这实际上是一个简单的化学还原反应，木炭把银矿石中的硫化银还原成银。

青铜时代

1939年正值我国抗日战争最艰苦的一年，这时考古界的一件重要发现在战火中诞生了，在安阳市武官村出土了一个殷代的庞然大物：司母戊大方鼎。这个大家伙重达875公斤，需要十二个强壮的成年男子才能抬得起来，可见当时铸造之不易。司母戊鼎是目前世界上出土的最大的青铜器。经检测，铜占84.11％，锡占11.64％，铅占2.79％。这个青铜器是我国青铜冶铸鼎盛时期的产物，从它的纹饰、构造等都反映了这个时代青铜冶铸的高超技术。

人类对铜的使用并非是从青铜而是从纯铜开始的。考古学家在伊朗西部的一些地区发现了大约公元前7000年前使用的小型铜器件，如小针、小珠和小锥等等。大英博物馆里收藏有5000年前苏美尔人铸造的铜牛头和3500年前埃及人制作的铜镜和铜制工具。在西亚地区，铜矿石裸于地表，人们在铜矿石上燃烧炭火，便会还原出与绿色矿石颜色不同的红色铜来。

由于纯铜硬度低，并不太适合于制作生产工具，后来，人们就有意识地在炼制铜矿石时掺入其他矿石，以制成铜的合金来提高工具的硬度。在我国，先秦的古籍《考工记》中记载了有名的“六齐”规则，即是青铜的六种配方，这套配方规定了铜和锡的不同比例造成的青铜的不同用途，其实质是比例不同硬度不同。据考古推测，这时人们已经能够制得纯铅和纯锡了。从商代的墓葬中先后发现了铅爵、铅戈和铅斛等纯铅制品。

铅属于重金属，因而铅及其化合物都有毒，古人开始因不了解这一点而大吃苦头。古罗马人曾经就喜欢用铅制的水管，考古发现古罗马人的尸骨上常常有黑色的硫化铅斑点，这就是由于使用了铅管里的水而导致的慢性中毒。后来人们渐渐认识到这一点，就不再使用铅制的器具作为饮食用具了。

锡由于其延展性好而易制成薄片，而且在常温下不易氧化，所以自古以来就被用来包裹器具。我国曾出土国几具殷代的虎面铜盔，其中一具很完整，内部红铜相当完好，外面镀了一层很厚的锡，锡层精美，至今仍光亮如新。这说明当时的人们不但认识到锡层美观，而且可以防腐。纯的锡器没有保存下来的，这是因为锡很怕冷，周围温度一旦低于13℃就会发生相变，变成粉末状的灰锡，这种现象被称为“锡疫”。

铁器时代

人类对铁的最早知识来源于从太空降下来的陨铁，埃及人称它为“天铁”，在西亚的一些游牧部落里还有一种有趣的传说，他们说铁既然是从天上降下来的，那么天空一定是个大铁盘。人们发现铁的硬度要比铜或青铜都大得多，尽管四处传说铁只有天上才有，但还是有一些不遵从祖训的年轻人企图在人间发现铁。大约在公元前2200 年，西亚的赫梯人已经会冶炼和使用铁器了。公元前1290年，埃及国王致信赫梯国王要求提供一些铁，赫梯国王回信答应给他提供一把钢剑，但要求用黄金来交换，可见当时铁还是一种贵重的金属。赫梯国王还在信中炫耀说：“在我们的国土上，铁和尘土一样平凡。”

早期的冶铁技术也大多是采用固体还原法，冶炼时，将铁矿石和木炭一层一层地堆放在炼铁炉中，点火燃烧，产生一氧化碳，从而使铁矿石中的氧化铁还原为单质铁。早期的铁由于冶炼温度很低而性能很差，是含大量碳氧杂质的合金，古人称之为“恶金”。我国在解放初期大炼钢铁的时候，由于地方上不少“土高炉”温度上不去，而生产了不少没有价值的 “恶金”。后来人们逐渐发现了升高炉温的方法而炼出了性能较好的生铁，继而发明了用退火的方法“柔化”生铁而得到低碳钢。后来人们进一步发明了熟铁和钢的冶炼方法，铁在生产中从得以广泛应用。

汞和炼金术

七种金属为人类文明带来了新的曙光，但也是这七种金属，使人类陷入了某种神秘的境地，古代的人们天真地认为世界上只有这七种金属。他们认为金属起源于水银（汞的俗名）和硫磺，实际上，水银是一种银白色的液体金属，颜色和外观与银类似，铜铁锡铅都能溶于水银形成与金银类似的合金——汞齐；水银与硫磺化合后会生成黄色的硫化汞，与黄金类似。

基于水银和金属的这些特性，同时人们也认识到水银的化合物并非金银，炼金家们认为应该有一种特别方法可以使便宜的金属铜铁锡等变成贵重金属金银，他们称转变的秘方是一种叫“哲人石”的东西，但千百年来，“哲人石”只是炼金家的一种幻想，谁也没有发现这种东西。俄国学者莫洛佐夫写了一首题名为《七种金属》的诗歌来描述炼金家的这种思想，诗的译文如下：

世界由七种金属造成

宇宙啊，她赋予我们

铜铁银 锡铅金

各种金属之父是硫磺

水银则是他们的母亲

这种被科学史界称为“化学萌芽”的炼金术虽然给化学发展积累了一些资料，但由于他们远离生活和实践，一味地靠逻辑推理，从而导致了这种科学探索的失败。一直到九十年代的今天，在我国仍然有不少人存在着一些关于科学的天真幻想，这就给一些科学骗子以得逞的机会。八十年代的永动机，九十年代的“水变油”，就是很明显的科学骗局。从历史到现实，都很好地说明了，科学不能以幻想为基础，而只能以正确理论指导下的实验为基础。

(科技之光 2000-09-18)