远古三代科技史之西周王朝的科技成就
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西周王朝的科技成就
西周王朝(公元前 11 世纪—前 771 年)是我国青铜文明的鼎盛时期。社会经济的发展,使物质财富得到进一步增长,促使社会分工更细,从事脑力劳动的人数也更多了。在这种情况下,我国古代的科学技术得到了进一步的发展,出现了冶铁技术,并在东周时代实现了向铁器时代的过渡。
(一)农、牧业的发展与养殖业的出现
周人发源于中国西部的黄土高原。早在史前时期,他们即以粟、稷为主要种植作物,对农业的发展十分重视,周人灭商以后,入主中原。西周时期的农业生产工具虽然仍以木器、石器、骨器、蚌器为主,但金属农具的使用也逐渐增多。《诗经?周颂?臣工》中有“命我众人,庤乃钱镈,奄观铚艾”的记载,所述钱镈为铲类、锄类工具,铚艾是收割工具。有人认为它们都是青铜工具。《诗经》是西周时期传下来的诗歌集,其中描写农业生产的诗篇就有十余篇。当时耕作的规模很大,所谓“千耦其耘”、“十千维耦”,反映了有成千上万的人同时从事农田劳动的情景。收获的粮食也很多,贮粮的仓廪如同山丘一样。
全国的土地名义上都属国王所有,即所谓“普天之下,莫非王土;率土之滨,莫非王臣”。周王又把土田和生产者一起赏赐给诸侯、贵族和官吏,他门得到土田后再分给自由民和奴隶们耕种。当时实行井田制,即把土田划分为一块块方田,每一方块都有一定的亩积。这种方块田,对诸侯、百官来说是计算俸禄的等级单位;对直接耕种者来说是作为课验勤惰的计算单位。据研究,当时一田约为 100 亩,合今 31.2 亩。
西周时期种植的农作物仍以粟、稷为主,这在西周遗址中时有发现。此外,还有麦、稻等谷类作物和大豆、大麻、苎麻等等。近年,考古工作者在陕西省长武县碾子坡遗址的发掘工作中,在一座房舍基址的窖穴中发现了大量炭化的粮食,经鉴定为去皮的炭化高梁。这个遗址是灭商以前周人居住和活动的一个聚落。在这个聚落中发现炭化高梁遗存,说明周人当时已经种植高梁,并作为食粮之一而加以贮藏。
西周时期,在耕作技术、土地整治、农田水利、农作物选种和田间管理等方面都已积累了一定的经验。将土地整治成规整的一块农田,道路与沟洫纵横其间,形成原始的道路与灌溉系统,这对提高农作物产量是很重要的措施。同时,在总结几千年耕作技术的基础上,人们已经懂得了选择种子对作物生长的关系,开始重视留下好的种子的工作。在除草和施肥等方面积累了知识与经验。《诗经?周颂?良耜》中就记有用工具“以薅荼蓼”的除草方法,而且知道了田间杂草腐烂以后可以变成肥料的道理。所谓“荼蓼朽止,黍稷茂之”,正是从长期实践中得到的经验,于是就出现了不必让土地休闲来恢复地力,而可以持续进行耕种的“不易之田”这是农业耕作史上的一大进步。周人在重视对“公田”进行耕作的同时,也鼓励农人去开垦荒地,被称为“私田”。公田有一定的规格,不能买卖,且要给公家交税;私田的大小形状无一定规格,它是开垦者真正的私有财产,最初还完全无税。因此这种私田的数量越多,向社会提供的产品也越多。
园艺业在西周时期也有发展,《诗经》中记述的蔬菜、果树的种类不少,只是还难以区分哪些是采集的野菜、野果,哪些是栽培在园圃里的。但瓜、瓠、葵、韭以及桃、梅、李等等应属引入栽培的种类。桑树的种植与桑蚕的饲养规模比商王朝时有所扩大。《诗经?七月》中有“蚕月条桑,取彼斧斨,以伐远扬,猗彼女桑”的记载,讲的是用斧斨对桑树进行整枝的事,反映了当时人们对桑树的栽培、管理积累了一定的知识。
西周时朗农业生产的发展,是西周王朝社会发展的基础。由于农业提供了丰富的粮食,使西周社会的分工更加细致,各种行业的专业化生产比商王朝时期都进了一步。作为西周社会的缩影,出现了周原、丰镐和洛阳王城这样具有很大规模的都城。城里建有巨大的宫殿和各种作坊。这种情况,为早期科学与技术的发展创造了良好的环境,因此,西周时期的科学技术又获得了新的进展。
西周时期的畜牧业生产也获得了较快的发展。当时六畜的饲养已相当普遍,其中饲养大牲口的数量有很大增长,所以在墓葬和遗址中能经常发现它们的骨骸。特别是墓葬中出土的牛头、牛腿及猪、鸡的骨胳比较常见,许多是作为祭食而被盛放在器物之内或棺椁之中的。狗则被整只杀埋,以便在另一个世界里继续起到警戒与护卫主人的作用。牛的饲养相当普遍,以民间散养为主,也有成群放牧的。牛的种类包括黄牛和水牛两种。马是狩猎和战争中的重要工具,受到王室贵族的特殊重视。马的饲养已形成规模。
大牲畜的饲养情况是衡量社会中畜牧业发达与否的标志之一。当时饲养大牲畜的规模究竟有多大,今天已难知晓。但考古工作者提供的一些情况,给人们留下了很深的印象。例如陕西扶风云塘发掘的一处制骨作坊遗址中,发现了一个直径 9.5 米、深 4.2 米的圆形窖穴。这个坑中堆放了许多制骨后割锯下来的废料。仅半个坑(按:考古工作为从剖面了解坑中堆积的情况,发掘时常常分两半清理)中出土的废骨料就有 4000 多公斤。经鉴定,这些废骨料中有牛的左距骨 948 块、右距骨 621 块、左跟骨 1222 块、右跟骨 1306块;马的左距骨 21 块、右距骨 27 块。上述数字说明,这个坑中堆放的废骨料,至少包含了 1306 头牛和 21 匹马的个体。这个坑的另一半堆放废骨料的情况未见报导,坑中实际埋放的牛马个体究竟有多少,虽不确知,但有可能倍于此数。这种堆放废料的垃圾坑,使用的时间一般都比较短。它的发现反映了在一个特定条件下,使用大量牛、马等大牲畜的情形。为了制作骨器而在较短的时间内使用上千头牛、马的个体,从这个实例中可以看出当时饲养大牲畜的规模是不小的。
六畜是我国古代居民获取动物脂肪与蛋白质的主要来源。若这种来源越充足,对提高人体体质、促使大脑的发育都会有很重要的作用。同时,牛可耕地,马可架车,是当时最重要的运输工具。战车又是重要的武器装备,在战争中能发挥重要的作用,所以马的数量又是与国力强盛联系在一起的。当时,诸侯国的实力往往以战车的数量来衡量就是很好的证明。奴隶主贵族死后还要用车、马来陪葬,以显示其身份与地位。目前,在陕西长安圭镐遗址和河南洛阳、浚县、陕县及北京房山琉璃河等地的西周遗址中,都发现了为大贵族墓陪葬的车马坑,少者一车二马,多者十数辆车,数十匹马。此外,牛、马骨骼又是骨器生产的原材料。无论是骨铲、骨锥、或骨刀、骨笄、骨珠等等,无不取自这些动物。甚至占卜和记录卜辞的原料之一——肩胛骨,也是取自这些大牲畜。所以畜牧业在西周社会中仍居于重要的位置。
有关当时饲养马匹的情况,《周礼》中有较多记载。如春季发情交配的时候,要把未成年的牡驹管束起来,不得混于母马之中;母马受孕以后,要分群放牧,以保护母畜;马群中要选育良种,并把劣质马匹适时淘汰掉等等。另外,阉割术已经发明。大牲畜做过去势术后,可使牲畜的性情温顺,且膘肥肉壮,既便于役使,又可提高经济价值。
我国的养殖业起于何时,这是科技史上的一个问题。鱼作为食物被人类捕食,早在旧石器时代就已发生了,所以遗址内常常发现鱼的化石。新石器时代捕捞龟类时,可用鱼叉叉鱼、鱼钩钓鱼、鱼网捕鱼。故在考古发掘中经常出土骨制的鱼叉、鱼钩,石质和陶质的网坠等捕捞工具。由于大自然赋予的鱼类资源十分丰富,人们选择的棲息地和聚落,大多在离水源较近的地方,所以在很长一个时期内,人们只要向江河湖海去索取,就足以供他们食用,不需要通过饲养的方法来提供鱼类资源。随着人口的增长,人们在生活实践中又逐渐认识到鱼类的繁殖与生长的情况。当他们一旦发现在聚落附近的水塘中放养的鱼类能自然繁殖更多的鱼时,就引发出有目的养殖鱼类的动机。
考古发现的材料证明,至少在西周时期,我国已经有了养殖业。在河南省信阳市孙砦遗址考古发掘中,发现了一处西周时期养殖鱼苗的遗迹①,这是迄今所知年代最早的一处水生动物养殖业遗址。已发掘出大方坑一个,长 42米,宽 16 米,深 4 米。在这个大坑内深约 2 米的部位出现了纵横的隔梁,把这个长方坑的下部隔成两两成对的两排小坑,即每排 5 个,每个小型长方坑长约 8 米,宽为 4.6—6.6 米,坑底距地表 4 米(即小长方坑的实际深度为 2米左右)。其中北端的 8 号坑中又有一个隔梁,将它分为南、北两个小坑。小坑的长度为 4 米多,宽不足 2 米,坑的深度只有 30 公分。这个大型长方坑及其小坑都是人工挖成的。大坑的坑壁平整光滑,所有小坑的布局也很有规律。坑内堆积的除了西周时期的陶器、石器等遗物外,还有木棍和豆、匕、钩、槌、桨、橹等木器,鱼罩、鱼篓、竹筐等竹器,草鞋、草绳等编织物和水草等遗物。各坑底部普遍有一层厚 20—60 厘米的青灰色淤泥,还发现不少完整的鱼骨架、小鱼和虾的遗骸以及菱角等水生物。据研究,这是一处养殖鱼苗的坑池遗址。在大坑中又套挖 11 个小坑,主要是为育种过程中分池饲养和鱼类越冬时防寒的需要。坑中池水的深度经常保持在 1.66 米以上,可以保持鱼池水温。若在小坑上面覆盖草席之类植物,冬天可以防止水面结冰,盛夏时可避免水温过高而影响鱼卵孵化,也可防止鸟类衔食幼鱼。至于坑中出土的许多水草、草绳、带杈的木棍、竹杆等物品,可能是为鱼类产卵而放置的。因为,像鲤鱼类在产卵时必须找到鱼卵的附着物方肯产卵。坑中出土的鱼罩、鱼篓、竹筐等用具也与渔捞作业有关。这些用具的网眼形状与大小都和捕捞对象的形体大小有关,这些情况反映了当时这个养鱼池中的养殖情况。
① 河南省文物研究所:《信阳孙砦遗址发掘报告》,《华夏考古》1989 年第 2 期。
信阳孙砦遗址地处大别山北麓,今天的年平均气温为 14.6℃。1 月份的平均气温为 1.7℃,绝对最低气温为零下 10.3℃;7 月份平均气温为 25.2℃,绝对最高气温 35.3℃。年降水量平均为 1005 毫米,多集中在 6、7 两月。全年无霜期为 212 天,渔业相当发达,盛产鲤鱼、草鱼、鲢鱼、鳊鱼、鲫鱼等等。西周时期这里的气温与雨量同今天相近,因此,鱼类养殖业在这里出现,应与其合适的自然条件有关。从坑中出土的木桨、木橹等工具看,当时有小型的渔舟,穿梭在这个淮河上游江河湖沼密布的多水区域,从事捕捞与运输。信阳孙砦遗址中出现这样大型的鱼类养殖池,还说明当时对鱼类的养殖已掌握了比较成熟的技能,并有一定的规模。因此,我国古代养殖业的年代或许比这个遗址的年代还要早。
养殖业的出现,是人类从依赖自然资源,在捕捞中获取鱼资源,转向有目的地养殖鱼类,人为地发展鱼类资源的一个创举。在距今 3000 年前后出现的这一创举,表明古代先民在与自然界的斗争中又迈出了重要的一步。
(二)西周建筑技术的新进展
反映西周时期的建筑技术及其水平的,仍然是当时的宫殿与宗庙建筑。1976 年在陕西岐山县京当公社凤雏村发现的一组大型建筑基址和扶风县法门公社召陈村发现的建筑基址群,是这一时期的代表。这些基址都在周原遗址的范围之内。
周原遗址是周人的发祥地和灭商以前的都城遗址。它包括岐山和扶风两县的一部分,面积约 15 平方公里。周文王的祖父古公亶父自邠迁至此地,开始营建城郭,成为周人的早期都邑。公元前 11 世纪后半叶,周文王迁都于丰,武王建镐京后,这里仍是周人重要的政治中心。
凤雏的大型木构建筑座落在一个夯土台基上,台基南北长 45.2 米,东西宽 32.5 米,面积约 1500 平方米。由于原来的地面北高南低,所以建造时南端曾经垫高,使台基的表面处于同一水平面上。台基高约 1.3 米。整座建筑坐北朝南,方向北偏西 10 度。当时建造用的木构件早已不存在了,但它的基座与柱洞保存相当完好,所以仍可看出这座建筑物的布局是以门道、前堂、过廊、后室为中轴的。在东、西两侧则配置厢房,形成一个前后两进、东西对称的封闭性院落。
这座建筑的门道在南面正中,正对门道的是影壁,即所谓屏。门道的两侧有东、西两塾(门房),门内堂前有中庭。中庭的两侧各有两个台阶通向东、西厢房,北边则有 3 个斜坡状台阶直通前堂。前堂是这组建筑的主体,其台基比周围高出 0.3—0.4 米。地面的柱洞排列有序,计东西 7 排,南北 4排,可知原建筑物面阔为 6 间,进深 3 间。前堂的后面与后室之间又有两个8 米见方的小院,为东、西天井。它们的北侧各有一个台阶通往后室。后室在台基的最北部,东西一排有 5 间房舍。台基东西两侧的厢房各有 8 间,大小不等,但东西对称。东、西厢房和后室有走廊相通。
这座建筑的规模较小,它很可能是奉祀祖先的宗庙建筑,但因宗庙建筑的布局与当时起居的宫室基本相同,所以它究竟是宫殿,还是宗庙,目前还难以推定。尽管它建成前、后两进的四合院形式,仍可看出与偃师二里头宫殿建筑有继承关系。它的发展途径是:环绕中庭的庑向庭内紧缩,庑与门、堂、室等联接在一起,从而形成前后两个庭院。后世四合院的基本特点,如四面用建筑封闭,中为庭院,在中轴线左右的两厢对称等等,在这座建筑中都已出现。这说明我国建筑布局采用四合院形式至少已有 3000 年的历史了。
在这座建筑中,院内外都有斜坡散水装置,还发现了两处排水管道。一处从中庭经由东塾的台基下流向院外;另一处由后庭西天井通过过廊、东天井、东厢房的台基下流向院外。排水管道用陶水管套接,或用卵石砌筑。建筑物的地面和墙壁都用泥浆掺合细砂和石灰涂抹,表面光洁,质地坚硬,具有较好的防湿性能。另外,在房屋堆积中发现少量的瓦,说明房顶的某些部位已用瓦覆盖。这座建筑为防潮而设置的散水和排水系统,比商代的完备和复杂,有较大的进步。
扶风召陈发现的一处西周建筑基址群,已发现夯土台基 15 座。其中 3座保存较完整,面积也较大,都超过 2000 平方米。如 8 号基址东西长 22.5米,南北宽 10.4 米,台基残高为 0.76 米,系用黄土夯筑而成。台基周围有宽 0.5—0.55 米的一周散水,全用卵石铺筑而成。台基面上由南到北排列 4排柱础,间距为 3 米。自东到西,有 8 排柱础,间距大多为 3 米,只有第 2个柱础与第 3 个柱础之间,第 6 个柱础与第 7 个柱础之间的距离稍小,只有2.5 米,而且各有一道南北向的、宽约 0.8 米的夯土墙,将基址分隔为 3 部分。这两垛夯土墙的中央,各增加一个柱础。台基中部的 4 个柱础减为两个,它们的位置也移至中线。这些柱础穴的直径达 90—100 厘米。另一座 3 号基址,东西长 24 米,南北宽 15 米,残高 0.73 米,也由黄土夯筑而成。这个台基面上,自东到西有 7 排柱础。中间 3 排柱础的间距为 5.5 米,两则的两排柱础间距为 3 米。在第 2、3 柱和第 5、6 柱之间也有一道南北向的宽 0.8 米的夯土墙,这两堵墙的中部各增加 1 个柱础。中间 3 排由南至北各有 5 个柱础,两侧两排则各有 6 个柱础。这些柱础直径为 65 厘米左右。这两个建筑基址的形制基本相同,但它们的开间不同,一座的开间为偶数(6 间),另一座的开间为奇数(7 间)。
召陈发现的建筑基址群不像凤雏发现的建筑基址那样自成院落。这 15座台基中,有两座建筑为西周中期所造,到西周晚期才被废弃。其余 13 座的年代比它们略早,约当西周早期。由于它们中多数保存不好,关于它们之间存在怎样的组合关系,已不易确定。不过,从每座台基面上存留的排列有序的柱础可以知道原来都有木构建筑,而且柱距较大,如 3 号基址的最大柱距达 5.6 米。立柱的直径一般为 50—70 厘米。立柱粗,跨度大,无论从总体现模还是从建筑物的体量上看,都比凤雏发现的建筑基址要大。它的结构可能已相当复杂。
木构建筑越高大,越需要有一个坚实的地基。如果地基过浅,对节点不牢的早期栽柱构架来说就不能稳定,柱基在春天解冻翻浆时,柱脚要大幅度及不均匀地沉陷,这势必会影响建筑物的安全使用。因此,经验告诉人们,在荷载较大的情况下,栽柱暗础的基底必须座落在冻不透的土壤上才能确保无虞。但对高大的建筑来说,立柱埋得越深,要求粗大柱料的长度也越长,在缺乏机械的情况下立柱的难度是很大的。为此,只有改善柱基的做法,即在安放柱子的位置,着重加夯,筑成一个坚固、防潮、可以不受冰冻影响的地基。召陈发现的 3 号、5 号、8 号基址的柱础不仅大而深,且加入砾石夯筑。3 号基址的柱础直径最大,柱础石下铺垫的大砾石有 7、8 层之多、与黄土一起夯实成为立柱的柱基。这在结构上可以加大柱脚承压面,减少压应力,在构造上还可起防潮的作用。这是一个进步。同时,召陈发现的柱础,虽然仍在地表面以下,但立柱埋下的深度已减至 10 厘米左右,实际上已不是栽柱,近乎在台面上立柱。这也反映了当时营造的木构建筑,其梁、柱构架的整体性又有所提高。这一技术在东周时期的建筑中被因袭使用。
西周时期建筑技术的另一个进步是瓦的使用。屋瓦最早发现于丰镐遗址,当时在窖穴中出土还难以推断其用法。后来凤雏、召陈都发现了屋瓦,特别是召陈建筑基址发现较多,有板瓦、筒瓦及半瓦当等,可知当时的建筑屋顶已经用陶瓦覆盖。
西周遗址出土的瓦是迄今发现的我国年代最早的陶瓦,它用泥条盘筑法制作,经过烧制而成。少量瓦上有环或钉,这是为把瓦固定在屋面上防止滑动而制作的。瓦钉有两种形式:一种是帽钉形,可以系绳,也可压入屋顶的泥背中;另一种是锥形,是插入苫背泥中的。由于发现的数量不多,可能当时只有在脊、檐口等部位使用,不是覆盖全部屋顶。即使如此,陶瓦的发明在建筑技术上也是一个重要的进步。
周兴之初,文王作丰,武王作镐。丰镐两京是西周时期的都邑,位于陕西长安县的沣河两岸,面积达十余平方公里。在丰镐遗址也曾发现了十余处大型建筑基址,附近也出土过陶瓦等建筑材料。这种大型建筑基址的发现,为了解这类都城遗址的布局及居民们的生产、生活状况提供了极好的素材。
湖北蕲春发现的干栏式建筑基址,在发掘时还可以看到保留的大量木柱、木板、方木及木制楼梯的残迹。一些木构件上也有榫卯。在一座房屋的西部发现一块长方形的木条,可能是作榫接板柱用的。有一处木板,由 3 块长方形木板和一条木棍组成,木板平行排列,东部有榫槽穿以木棍将木板连接在一起,可能作地板之用。可惜这处木构建筑保存不好,很多构件已经朽坏,已难以深入研究。但以当时的建筑水平而言,这类建筑比起以前的(诸如河姆渡发现的干栏式建筑)有较大的进步。
(三)天文历法与地学
西周时期对年、月、日的记录已十分明确,有时还记有月相,这在青铜器铭文中记载很多,如牧簋铭文即用“七年十三月既生霸甲寅”等文字来记录当时的事件。当时记录的月相有 4 个不同名称,即“初吉”、“既生霸”、“既望”、“既死霸”。这 4 种月相是概括月亮绕地球运转时,从地球上看到的月球盈亏的变化所作的四分法。它的出现表明人们对月亮的盈亏变化的规律性有了一定的认识。
西周时期的天象观测有了不少新发现。二十八宿是春秋时确定下来的。所谓二十八宿,是把天球黄赤道带附近的恒星分为 28 组,其名称为:角、亢、氐、房、心、尾、箕、斗、牛、女、虚、危、室、壁、奎、娄、胃、昴、毕、觜、参、井、鬼、柳、星、张、翼、轸。一组即是一宿,每一宿中都取一颗星作这个宿的量度标志,称为该宿的距星。这样就建立起一个便于描述某一天象发生位置的较准确的参考系统。但这个系统的确立是经历了很长的历史过程的。从《诗经》中可以看到,二十八宿中的一些名字已经出现了,例如火(心)、箕、斗、定(室、壁)、昴、毕、参、牛、女等等;甚至还出现了银河(天汉),说明当时对恒星已有了较多的认识。同时《诗经》中还有将恒星的出没所反映的季节变化与社会生产、人民生活的关系清楚地表达了出来,如“七月流火,九月授衣”;“定之方中,作于楚宫”等等。此外,人们对于行星也已有所认识,如《诗经》中提到的“启明”、“明星”、“长庚”,指的都是金星。
周代已经使用十二地支来记时了,把一天分为十二时辰,使记时更加定量化了。有关测时的仪器,大概在周以前就已发明了漏壶这种计时工具了,因为在《周礼?夏官》中记有“挈壶氏掌挈壶……以水火守之,分以日夜”,这种仪器不论阴雨、夜晚都可以使用。周人继续使用这种计时工具是没问题的。周人还发明了用圭表测影的方法,确定冬至(1 年正午日影最长之日)和夏至(正午日影最短之日)等节气。这样再配合以一定的计算,就可使回归年长度的测量达到一定的准确度。周代历法的另一个进步是能定出朔日。《诗经?小雅?十月之交》记有“十月之交,朔日辛卯,日有食之,亦孔之丑……”,这是我国古籍中最早出现的“朔日”的记载,也是我国有明确日期记载日食的最早记录,据推算应是周幽王六年十月初一日。这说明西周时期我国的历法已达到相当高的水平。
周人在继承商代文化的基础上,对地学知识的认识也前进了一步。他们对不同地形的观察更加细致了,所以在《诗经》里,不同的地形有不同的名称,如山、岗、丘、陵、原、隰、洲、渚等等。此外,还根据其他特点而出现了许多名称。如丘是与平原相对而言,但单独的一个丘称作“顿丘”,四周高而中央低的称作“宛丘”;对于山,则把山上有草木的称为“屺”,没有草木的称为“岵”等等。
周代可能已有地图。据文献记载,周武王灭商回到京城以后,深感丰镐离商殷故地距离太远,难以实行有效的统治,于是决定在伊、洛河流域建一个新邑。他未完成此愿就去世了。成王即位以后,为实现武王的遗愿,先派召公去今洛阳一带进行考察,以后又派周公去卜问选址。周公选好地点以后,把占卜的情形和图献给了成王。成王时建造的这个“新邑”在金文中多次有记载,特别是陕西宝鸡贾村出土的何尊,有铭文 122 字,记录的就是武王克商之后决定“宅兹中国”和新邑建成以后成王“迁宅于成周”的事,这与文献中记载的是一致的。因此,《尚书?洛诰》中提到的周公把占卜的结果连同图献给成王的事,很可能是存在的。此外,《诗经?周颂》中说周武王得天下以后,巡视四方是依据绘有山川的图,依次对高山大川进行祭祀的。从这些情况看,当时不仅已有了绘制的地图,大概这种地图已有一定的规格和要求。
由于至今未发现西周时期的地图,所以上述说法只是一种推论。不过岐山凤雏发现的建筑基址,以门道、前堂、过廊、后室为中轴,东西配置厢房,形成一个前后两进、东西对称的封闭式院落。其格局严密、对称、规范,或可说明当时建造这座大型建筑时是先有设计蓝图,然后由工匠们按图施工营造的。
地学知识的积累是与对地形、地貌的观察分不开的,而地形,地貌也不是静止不变的。很早以前,人们就注意到这种变化了,所以《周易?谦卦彖辞》中有“地道变盈而流谦”之说,即地表的起伏形状不是一成不变的,有的地方高山会逐渐降低,而低地也会逐渐升高。特别是黄土高原地区,这种变化是经常的,暴雨的侵袭,河流的冲蚀,都会不断地改变地形,地貌。我国又是多地震的国家,自古以来,地震给人们带来了灾难与恐惧,更引起人们的注意,所以,地震的记载,很早就出现于古籍之中了。如《诗经?小雅?十月之交》中就有“烨烨震电,不宁不令,百川沸腾,山冢崩,高岸为谷,深谷为陵”等等,记的就是地震引起的地动山摇,使人不得安宁。出现山崩地裂之时,有的地方塌陷,有的地方隆起,地形地貌出现了新的变化。至于《史记?周本纪》所记的周幽王二年时,“周三川皆震……三川竭,岐山崩”,应是一次大地震的记述。
(四)螺钿漆器的制作与纺织技术
漆的发现与使用虽然早在新石器时代就已出现了,但是漆器制作从木器加工业中分离出来可能是在商周时期。考古工作者在偃师二里头、安阳殷墟和藁城台西等遗址中都发现了红地黑彩的残漆片。台西发现的漆片上还镶嵌绿松石作为装饰。安阳出土的漆器上有的使用石片、蚌片、龟甲等组成图案花纹镶嵌,可惜尚未发现完整的漆器,所以对它的工艺尚难作分析。
西周时期的漆器,在河南浚县辛村、洛阳厐家沟、湖北蕲春毛家咀、陕西长安张家坡、扶风云塘和北京房山琉璃河等地均有发现,其中以琉璃河发现的数量为最多,计有觚、罍、豆、簋、盘、方彝等器类。它们大多绘有装饰图案,有的还镶嵌加工过的蚌泡、蚌片。如一件漆豆的豆盘外表用蚌泡和蚌片镶嵌,与上下的朱色弦纹组成装饰纹带;豆柄则用蚌片嵌出眉、目、鼻等部位,与朱漆纹样组成兽面图案。在一件漆罍上,除在朱漆地上绘出褐色云雷纹、弦纹外,还在器盖上用细小的蚌片嵌出圆涡纹图案;在颈、肩、腹部用加工成各种形状的蚌片嵌出凤鸟、圆涡和兽面的图形;在附加的牛头形、鸟头形器把上也用蚌片镶嵌,使牛头和凤鸟的形象更加突出和醒目。这些漆器的制作,集漆、绘、雕、嵌等技术于一身,巧妙地将几何图形与动物形象和谐地统一了起来,庄重而华丽,是罕见的艺术珍品。这种以蚌泡、蚌片镶嵌的漆器即是螺钿。
《髹漆录》云螺钿“即螺填也。百般文图,点、抹、钩、条,总以精细密致如画为妙。又分截壳色,随彩饰缀者,光华可赏。又有片嵌者,界郭理皴皆以划分。又有加沙者,沙有细粗”。这是专指用蚌壳截切成各种形状的小块,嵌拼成图案装饰的漆器。过去有人认为螺钿起源于日本,或从印度传到中国。这些发现证明,这一技术最晚在 3000 年前的西周初期,就已被中国的古代工匠所创造了。
当时除用蚌片、蚌泡等镶嵌外,还用其他原料镶嵌。如北京琉璃河出土的一件朱地褐彩的漆觚,除在腰部浅雕三条变形夔龙(内髹褐漆)组成花纹带外,上下还贴有 3 圈金箔,并用绿松石镶嵌在夔龙的眼部。这件漆器将朱、褐、黄、绿 4 种颜色很好地协调起来,即使在今天看来也不失为上乘之作。当时的工匠们能制作这样精美的漆器,反映了西周时期漆器生产已相当发达了。
西周时期的漆器仍是木胎,大多用整块或整段木料雕凿成形,造型别致。如琉璃河出土的漆器,鸟、兽形把手附件是用榫卯连接或用粘接的方法和器体接合在一起的。随着各种青铜工具的出现,促使细木工艺有所提高,所以漆器的制作也得以改进。漆器的胎骨变薄,器类逐渐增多。木胎成形后,要经打磨光滑,然后再髹漆。如有彩绘、雕花、镶嵌的,还需加上这几道工序。最后还要抛光,以使漆器表面更有光泽,与其他对比色彩相衬托,使之获得更好的效果。从出土的西周漆器看到,它们的造型庄重,装饰纹样的绘制,雕刻、镶嵌技术之精细,都达到了相当高的水平。其中,把蚌片磨成厚度为0.2 厘米的薄片,嵌成各种鸟、兽图案,开创了我国螺钿漆器工艺,使漆器生产的实用性与观赏性结合起来,成为人们十分喜爱的一种实用工艺品。
西周的纺织业仍以麻纺和丝纺为主,也有少量毛纺织品。麻布是当时多数人制作衣服的原料。麻的种植已较普遍,但在考古发掘中发现的麻布实物较少,多为麻布的痕迹。如在墓葬中死者身旁紧贴衣服的随葬品上常能找到麻布的印痕。有的随葬器物下葬前曾用麻布包裹,发掘时还能看到多层麻布的印痕。只是这种印痕多印在泥土上,很不容易保存。宝鸡茹家庄发掘的一座贵族墓中,在一柄青铜短剑的柄部有细线缠绕。在显微镜下观察,其单纤维横切面呈多边形,有明显空腔,纱线纵向呈纤维束之排列,被确认为是麻类植物(可能是苎麻)。
据报道,1990 年在河南陕县上村岭发掘的西周晚期墓中,还出有麻布和整件毛织衣物,这是很难得的发现,详细情况尚待进一步报导。
当时使用的纺织原料,除了麻以外,还有苎、葛、 (苘麻)、禇、菅、蒯等植物。人们已认识到麻纤维的长度和韧性比菅、蒯等野生植物要好。在这些植物中,麻和葛的纤维必须经过脱胶才能利用,所以麻在收割以后要浸沤,经过一定时间的发酵,使麻皮腐蚀柔软。从《诗经》中有“可以沤麻”、“可以沤苧”的记载看,说明两周时期人们已经掌握了这种技术。葛纤维的胶质不易脱解,非使用高温不可,需要用沸水烹煮。《诗经》中的“是刈是濩”,“濩”就是煮。
西周时期的麻纺技术有了明显的进步,麻织品的质量有所改进。据研究,这时已有了统一的纱支标准,计算纱支的主要单位叫“升”,每升为 80 根经线。人们可以根据不同的用途,按照纱支标准织造粗细不同的麻布。据《仪礼》等书记载,周代的麻布一般幅宽为周尺二尺二寸,约合今天的一尺五寸。最粗的布用三升,专供丧服之用;较粗的布用七升,专供奴隶穿着之用;最细的则用十五升和三十升,是供贵族、官吏们朝会宴享和制冕时使用的。用1200 根或 2400 根经线织成宽 2.2 尺的麻布,每厘米的经密约 24 根或 48 根。这种布的密度就很大了。这后一种布的经密已和近代较细的棉布相当接近了。
西周时期的丝织物在考古发掘中发现不多,见于文献记载的有绢、帛、纨、缯、绮、罗、绵、纱、縠等等。在西周初的金文中就已经出现有“帛”了,它常用来作为王赏赐给官吏、贵族的赏赐物。从东周时期出土的大量精美丝织品可知,西周时期的丝织技术应比商代有所提高,当时出现较多的丝织物品种是有可能的。
宝鸡茹家庄西周墓中出土过一些丝织品的印痕,它门都是包裹青铜器而附着于铜器表面的,这些印痕仍清晰可辨。它们多为平纹的绢。此外,在棺内墓主尸体之下的淤泥中还发现了刺绣制品的痕迹。这件制品可能是衾被之类。它的地帛为平纹丝绢,经密 30/厘米,纬密 25/厘米,刺绣方法为锁线绣,绣圈每厘米有 10 个,绣道宽每毫米为 1.5。这是目前发现的年代较早的刺绣织品的标本。河南信阳张砦遗址中发现的两块丝织物,鉴定者曾对纤维进行切片,观察到截面有明显的纯三角形状,被确定为家蚕丝纤维。但三角形截面间无明显的对应关系,推知在织造前已经精练,所以茧丝中的单丝自由松散。这两块织物都是平纹组织。据研究,织物的经纬线都是将丝纤维拈制而成,因而被称作“?”,即今人称作绵绸者。推测这是选用下脚茧,如鹅口茧、蛹衬之类,对它们进行精练后脱胶,然后将松散的茧丝拉出加拈成丝线(采用的是中国传统的 S 拈)再进行织造。不过,这块织物较残,已经无法对它的织造技术进行深入的研究,但从当时的技术水平推测,这种平纹组织的织物是在原始的腰机上织成的。
(五)人工冶铁技术的出现
铁器的使用虽然比青铜器要晚,但它质地坚硬,适合于制作工具,武器等物品。铁金属在地球上的储量远比铜金属要大,分布也相当普遍,所以铁制品的成本比铜金属要低廉得多。在世界各民族的古代文化中,铁器出现以后,很快在工农业生产领域普及,在人类历史上起到了重大的作用。因此,在研究中国历史时,有关中国发明冶铁及使用铁器的问题历来为人们所关心。
考古发掘的材料证明,人类认识铁金属的时间是很早的。我国先民早在商代就已认识了铁。1972 年在河北藁城的台西遗址出土了一件铜钺,它的刃部嵌有铁质的金属。经鉴定,铜钺的铁刃中没有人工冶铁所含的大量夹杂物,含镍量在 6%以上,含钴量在 0.4%以上,并且保留了高低镍、钴层状分布,因此确定铁刃不是人工冶炼的铁,而是陨铁加热后锻成嵌入钺的刃部的。1977年在北京平谷县刘家河的一座商代墓葬中也出土了一柄铜钺,残长 8.4 厘米。它的刃部也是嵌铸在一起的铁金属,据鉴定也是陨铁。1931 年在河南浚县发现的周初铁刃铜钺和铁援戈,据鉴定,其铁质部分也是陨铁锻成的。这些发现说明早在公元前 14 世纪,先民们就已认识到铁,并能识别出铁与青铜在性质上差异。同时还懂得了铁的热加工性能,用简单的工具锻打陨铁,使之成为厚仅 2 毫米的薄刃与青铜铸接成器。这说明商代的工匠在金属加工技术方面已取得了一定的成就。
由于铁金属的熔点比铜金属要高,所以人工冶铁的出现比冶铜业的出现相对要晚。但是随着冶铜技术的不断改进,冶炼炉的温度也随之提高。当炉内温度达到铁金属的熔点时,铁矿石也被熔化而离析出铁金属。因此,冶铜过程中铜金属内往往含有微量的铁元素。1976 年在山西灵石的一座商代墓葬中出土的一件铜钺,通体有铁绣。经化验,刃部的含铁量达到 8.02%。这样高的含铁量是比较少见的。它不可能是铸造铜钺时有意掺进去的,应是冶铜过程中冶炼炉的温度达到了将伴生的铜铁矿石中的铁也部分地冶炼出来,在铸造铜钺时这些铁金属也一起铸进了铜钺之中。这种情况说明距离人工冶铁的出现已为时不远了。
我国何时出现人工冶炼的铁制品,这一直是考古工作者思考的问题,并在田野工作中到处寻觅答案。在本世纪 60—80 年代发现的冶铁制品,其年代上限只能推至春秋,所以一般认为在春秋时期,中原地区的先民们才开始掌握这种技术。不过,1990 年在河南陕县上村岭发掘的四周晚期墓葬中出土了一件玉茎铜芯铁剑,长约 33 厘米。剑身为铁质,先以铜芯与之相接,尔后将铜芯部嵌玉茎之内,剑首及茎身接合部分均镶嵌绿松石片。剑身外包裹有丝织物,剑装在用皮革制作的剑鞘内。此外,2009 号墓内还出有铁刃铜戈及其他铁器。这是我国中原地区迄今发现的年代最早的人工冶铁制品。这一发现,把我国中原地区人工冶铁的时间上推到了西周晚期,据研究,这柄玉茎铜芯铁剑的铁金属,是用低温固体还原法冶炼获得的块炼铁制作而成的。它不含陨铁中所含的镍、钴等金属。
纯铁的熔点为 1540℃,这在商周时期的熔炉中很难达到。所谓“块炼铁”,是铁矿石与木炭在炼炉中冶炼时,在较低温度下以固体状态被木炭还原的产物。这种铁的质地疏松,里面还夹杂有许多来自矿石中的各种氧化物,如氧化亚铁、硅酸盐以及未烧完的木炭屑等。这种块炼铁若在一定温度下反复锻打,可将夹杂其中的氧化物挤出去,使其机械性能得到改善。用块炼铁加工制作工具,则需采用热锻。如果铁块较小,而需要制作的对象体积较大,则可以放在锻炉内加热,经过热锻,将数块小铁块锻接成大块。如果铁块太大,则可切成小块,再经锻打而制造所需的工具或武器等物品。这种冶铁方法虽然比较原始,但因早在商代已有了热锻加工陨铁的技术,所以当块炼铁被人们发明以后,铁器就登上了历史舞台。上村岭发现的玉茎铜芯铁剑,正说明用这种方法冶炼的铁金属,已被制成工具而为人们所使用了。
这种块炼铁的冶炼方法在东周时期仍被工匠门延续使用。但东周时期又出现了生铁冶铸技术。由于生铁冶铸术的发明与发展,改变了块炼铁冶炼与加工比较费工费时的状况,提高了生产力,降低了成本,使较大数量地进行冶炼和铸造较复杂的铁器成为可能。这就为铁器生产的发展打下了良好的基础,并为我国古代冶铁业的发展开拓了一条独特的道路。