面對出土四千年前的銅器，人們不由得心生敬意。這些中國文明最早的遺存盡管遭受歲月的侵蝕，改換了面目，但借助現(xiàn)代科技和儀器，它們所攜帶的文化和技術(shù)基因，卻能夠清晰地呈現(xiàn)在現(xiàn)代人面前。

“學(xué)會冶煉銅，是人類進(jìn)入文明時代的一項重要標(biāo)志。因為銅的冶煉鑄造非常復(fù)雜，不是小打小鬧，復(fù)雜化的社會才能支撐。”北京科技大學(xué)冶金與材料史研究所所長梅建軍說，銅的冶煉需要一個專業(yè)的工匠階層來操作，這只有生產(chǎn)力很發(fā)達(dá)的時候才能實現(xiàn)。中國商代擁有燦爛的青銅文明。而中國復(fù)雜的冶銅技術(shù)是如何起源和演變的，人們知道得很少。

最近幾年，在國家文物局的重視和指導(dǎo)下，“文化遺產(chǎn)保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)研究”、“中華文明探源工程”、“指南針計劃專項”等一批重大科研項目的組織實施，科技人員在冶金技術(shù)起源以及金屬與礦冶文化遺產(chǎn)的保護(hù)方面，取得了一批重要成果。在保護(hù)文物完整的前提下，一些我國早期金屬器物攜帶的寶貴信息陸續(xù)被人們所知，這為揭示中國早期冶金技術(shù)的演變提供了線索。

作為近年來參與此項工作的專家之一，梅建軍告訴科技日報記者：“我們主要研究三類對象：一是考古發(fā)掘出土的早期銅器；二是在考古遺址上發(fā)掘出土的或采集的礦冶遺物，主要是冶煉爐渣及冶煉的中間制品；三是發(fā)掘出土的或采集的鑄范資料，包括石范和陶范。研究的絕大多數(shù)標(biāo)本和樣品的年代，均落在公元前2300年至公元前1500年間。”

從古代地層里掘出的那些顏色晦暗的金屬渣，很不起眼，卻有助于回答中國金屬文明的起源。“以前考古上主要關(guān)注的是出土的銅器，現(xiàn)在我們對冶煉遺址研究也投入了很大精力。”梅建軍說。

研究人員利用金相顯微鏡和掃描電子顯微鏡等理化分析手段，來檢測特定地區(qū)出土青銅器和冶鑄遺物的成分及顯微組織等。

在那些宛如現(xiàn)代抽象美術(shù)，或遙感圖像的金相組織照片里，色塊和線條截然不同的組合，透露出不同的鑄造和鍛造工藝。

通過探討各地區(qū)冶銅技術(shù)和青銅合金配比等冶鑄工藝，以及銅器的制作加工工藝、陶范和坩堝材料的選擇和制作技術(shù)，研究者就可以歸納、總結(jié)和比較各地區(qū)早期冶金技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)。

比如說，位于河南偃師二里頭村的二里頭遺址發(fā)掘出的大量銅器，以及鑄銅遺址出土的陶范、石范、坩堝和煉渣等遺物，就在現(xiàn)代儀器的偵測下，吐露出一些重要信息。

科技人員分析了30件銅器標(biāo)本和6件銅渣標(biāo)本。現(xiàn)代科技揭示了這些銅質(zhì)文物的內(nèi)涵：22件銅器是鑄造品，另外8件的金相組織表明它們經(jīng)過了加工。從成分上看，銅器中有純銅、砷青銅、錫砷青銅、鉛錫砷青銅、錫青銅和鉛錫青銅等6種材質(zhì)。

對銅渣樣品進(jìn)行金相組織分析后，科技人員得出以下認(rèn)識：二里頭遺址的出土銅器，雖然對銅、鉛、錫和砷的配比與金屬器物功能的關(guān)系有一定認(rèn)識，但合金比例不穩(wěn)定，當(dāng)時錫和鉛已經(jīng)有意識地加入。

二里頭遺址的年代在公元前1780年到1529年，正好在商代之前。人們認(rèn)識到，中原地區(qū)在合金熔煉、合范鑄造等方面，在二里頭時期已經(jīng)達(dá)到了較高的水平。

包括二里頭文化遺址在內(nèi)，研究人員總共分析了分別出自中原、北方和西北的18處早期文化遺址。其中，西北地區(qū)出土的金屬文物是分析數(shù)量最多的。研究人員發(fā)現(xiàn)，多屬于齊家文化的這些銅器材料和工藝十分豐富，這進(jìn)一步表明西北地區(qū)在中國早期冶金發(fā)展的進(jìn)程中，扮演了十分關(guān)鍵的角色西北地區(qū)銅器技術(shù)創(chuàng)新十分活躍，對于中原和北方有明顯影響。

先進(jìn)的儀器不光能金屬器物本身的性質(zhì)，還有可能說清它的材料來源。“比如我們可以對青銅里的鉛做同位素分析，看鉛是從哪個礦區(qū)運(yùn)來的。”梅建軍說。這樣就有助于我們了解從采礦地到冶煉地，再到使用地的路徑。現(xiàn)在這一類工作還在繼續(xù)，更多重要的歷史秘密將被揭示。

隨著先進(jìn)科技手段的普及（主要是各種光學(xué)儀器的應(yīng)用），近年來發(fā)現(xiàn)的很多銅采冶遺址，就具備了更高的價值。據(jù)梅建軍介紹，加強(qiáng)對生產(chǎn)性遺址的重視，整合研究與保護(hù)功能，已成為早期金屬文物保護(hù)的必然思路。