远古三代科技史之旧石器时代的科技萌芽

旧石器时代的科技萌芽
　　旧石器时代是人类使用打制石器进行生产劳动的时代。根据古人类的体质特征，将其分为直立人（猿人）、早期智人（古人）、晚期智人（新人）３个阶段。这 ３ 个阶段和旧石器时代的早、中、晚三期的划分大体是一致的。旧石器时代的年代约自距今 ３００ 万年至 １ 万年前。旧石器时代的先民以采集果实和渔猎为生。这一时期的人们只能利用天然物品作食物。
　　严格地说，在旧石器时代实无科学可言，就石器制作而论，它的打制技术也是很原始的。不过，科技自有其发生、发展的过程。人与动物的最大差别在于人能制作工具并用于生产劳动，目的是明确的。正是这种有意识的活动，使人类从猿人进化到新人的漫长岁月中，不断改进打制石器的技术，以使他们自身在与自然界的斗争中逐渐改变软弱、被动的地位。在这 ３００ 万年的漫长岁月中，原始人一直在恶劣的环境中探索与改进石器打制技术。到了旧石器时代晚期，他们制作的石器已从粗大、厚重和一器多用的状况向小型化和多样化方面发展。
　　（一）打制石器的出现对人类进化的意义
　　我国发现的旧石器地点约有三、四百处，研究者将它们分为旧石器时代早、中、晚 ３ 个时期。属旧石器时代早期的，有发现于云南元谋县上那蚌村附近的元谋人地点，距今约 １７０ 万年；山西芮城西侯度发现的遗存，距今约１８０ 万年；陕西蓝田公王岭发现的蓝田人，距今约 １１０ 万年；北京周口店的北京人，距今约 ５０ 万年，等等。这时的人类生产力十分低下，过的是群居生活。木器与石器是他们经常使用的工具。只因木器容易腐朽，今天很难发现，能见到的只是打制石器。它们大多用砾石制作，种类很少，制作粗糙。一器多用是这一时期的一个特点。打制石器的方法有砸击法、锤击法、碰砧法等等，少数石片有第二次加工的痕迹。北京人时已能打制刮削器、尖状器、砍砸器、雕刻器等器类。这些居民都能使用火，大约在北京人时已经具有管理火的能力。有的学者认为，北京人时已能制作和使用骨器了，如截断的鹿角根可能被用作角锤使用，截断的鹿角尖可作挖掘工具等。
　　在山西襄汾丁村、阳高许家窑、陕西大荔甜水沟等地都发现了旧石器时代中期的人类化石和较丰富的文化遗物。广东曲江发现的马坝人、湖北的长阳人也属于这一时期的遗存。这一时期打制石器的技术有所改进，修理台面的技术得到广泛的应用，还出现了“指垫法”修理石器的技术。石器的种类增多了，功能也进一步分化。用石球与皮条制作的“飞石索”已经出现，石器的地域性特征也越来越明显。丁村出土的大三棱尖状器很有特色，可能是挖掘用具；小型尖状器可能是刮割兽皮的工具。此外还制作一些小石器。许家窑文化中的石片一般比较小，刮削器数量最多，占总数的 ５５％，有 ７ 种不同形状：如直刃、凹刃、凸刃、两侧刃、复刃和短身圆头刮削器等。另外还有石球、尖状器、雕刻器等等。１９７６ 年发掘出土的石球有 １０５９ 件，最大的１５００ 克以上，最小的不足 １００ 克。小石球可作狩猎工具“飞石索”上的弹丸。这一时期骨器的制作也有所发展。用火的经验比较丰富了，已掌握了人工取火的技术。大荔人距今 １０ 余万年，许家窑遗址距今 １０ 万年左右。
　　大约在距今 ５ 万年至 ４ 万年间，人类从旧石器时代中期进入旧石器时代晚期。人类在体质形态上，由早期智人发展到晚期智人（新人），与现代人已十分接近了。旧石器时代晚期延续的时间虽然只有四、五万年，但因生产力水平较前有明显提高，人口数量也有增长，所以分布范围也比较广泛。这时的制石技术也有了进一步发展。如修理台面的技术、第二步加工的“指垫法”等均广为流行。间接打击法在这时已广泛用于制作细石器，并经修理后制成工具和武器。这时还出现了投矛器、弓箭和鱼镖等复合工具。此外还出现了磨制与钻孔技术，因而出现了经过打磨的石珠、石块等。旧石器时代晚期制作骨、角器的技术也有了明显的进步，切、割、锯、削、磨、钻等方法均已使用，制作有针、锥、刀、铲等工具和用具。人们还应用钻孔技术将兽牙、贝壳、石块钻上孔，与骨管等串起来制成装饰品，有的还涂上赤铁矿粉末，染成红色，说明这一时期的人们，在物质生活得到改善的同时，精神生活的内容也开始丰富起来。
　　尽管人们今天所看到的这些打制石器是那样粗糙和笨重，但是打制石器的出现，对人类的进化与发展具有莫大的意义。人类制造石器既然是一种有目的的创造活动，那么自第一把手斧诞生之日起，就在人与动物界之间划了一道分界。因此古人类学家指出：人类的历史是从制造石器开始的。自从人类开始制作石器，人的上肢首先从爬行的功能中解放出来，最终导致直立人的出现。人们在打制石器中为使它的功能符合人的需要，不断思索与琢磨，这使人的大脑更加发达了。原始人在改进制作石器的方法时，虽然并不完全意识到他们的行为是为了在与自然界的斗争中逐步摆脱无能与被动的状态，但从长过程看，在这 ３００ 万年间取得的每一个进步，都使人类在与自然界的抗衡中不断地取得了改造自然的主动。因此，到旧石器时代晚期时，人的脑容量为 １２００—１５００ 毫升，比周口店发现的北京人的脑容量（平均为 １０５９ 毫升）明显增大，已达到现代人的脑容量变化的范围；北京周口店发现的山顶洞人的身高，男性为 １．７４ 米，女性为 １．５９ 米，与现代华北人的体高相近。这时人的智能达到了新的境界，因而出现了弓箭、投矛器等远射程的复合工具。它使人们在狩猎过程中避免与野兽直接接触，有效地保护自己。同时他们还编织网罟等工具来捕捉飞禽、走兽、鱼虫。男女之间出现了分工，男性从事渔猎，女性进行采集。人们开始用骨针缝制皮衣以抵御寒冷的侵袭。他们还懂得了将死者掩埋，把一些装饰物品作为随葬品放入墓中，还将墓葬与居住地分开，以避免腐尸的污染与疾病的传播。正是由于生产手段的改进，才使人们开始走出山间洞穴，向平原迁徙。湖北江陵鸡公山发现的旧石器时代晚期遗存，距今约四、五万年，在发掘的 ４２５ 平方米面积内揭露出有打制石器的加工场、屠宰野兽的场所等等。这是我国发现的第一个旧石器时代晚期居民在平原地区建立的居民聚落，说明人类在四、五万年前就开始了向平原地区发展，并在这一广阔领域中开创新的天地。
　　（二）火的利用及其作用
　　火的利用对人类的生活和生产都有巨大的意义。尤其是在旧石器时代，它对人类的生存和生理上的进化、发展，都起到了至关重要的作用。
　　人类从发现火到利用火，这中间是有个过程的。最初，原始人对自然界因雷电或其他原因引发的熊熊燃烧的火是无知的，甚至是恐惧的。但当原始人从野火燃烧过的地方拣到了被火烧过的野兽和野果、野菜等物品，食用以后发现不仅不生病，还容易咀嚼，口味也比生食更好的时候，就朦胧地意识到了火的好处。于是人们渐渐地敢于接近它了。在夜间，人们借助火发出的光亮可以寻觅食物，同时人们发现火发出的热能使他们感到温暖。这洋就使人们萌发出保存和利用野火的动机。因为对于原始人来说，在巨大的山洞中居住，有一堆篝火，对他们抵御严寒或防范野兽的侵袭都实在是太重要了。
　　火的利用，使人们逐渐改变了生食的习惯。熟食能缩短消化过程，更多的养料容易被人体吸收，并使血液中的化学成分有所改变，促使人的体力增加，脑髓更加发达。所以，火的利用，对人体的进化也是极有意义的。
　　火本身是发光的。从人们学会利用火的时候起，也就摆脱了夜间黑暗世界的威胁，减轻了人们对黑暗的恐惧，并且利用篝火或燃烧着的树木等照明，可以做许多在黑暗状态下无法做的事情。
　　１９６５ 年 ５ 月，在中国云南元谋县上那蚌村西北小山岗发现的猿人化石，被称为“元谋人”。在出猿人化石的地层中还发现了大量炭屑。炭屑大致分为 ３ 层，每层间距 ３０—５０ 厘米，分布很不均匀。炭屑常常与哺乳动物化石伴生。最大的炭屑直径可达 １５ 毫米，小的在 １ 毫米左右。在一处面积为 １２ 平方厘米的平面上，１ 毫米以上的炭屑达 １６ 粒之多。１９７５ 年冬的发掘中，还发现了两小块烧骨。研究者认为，这些是当时人类用火的遗存。据中国地质科学院地质力学研究所用古地磁方法测定，元谋猿人的年代距今 １７０ 万年左右。在山西省芮城县西侯度附近发现的旧石器时代早期遗址，据古地磁断代测定，它的年代为距今 １８０ 万年。出土的化石中发现有颜色呈黑、灰或灰绿色的大哺乳动物的肋骨、马牙、鹿角，化验结果证明是被火烧过的。上述发现是目前在中国发现的年代最早的旧石器时代早期遗址。这两处遗址中都发现了原始人类用火的遗存，说明生活在中华大地上的原始人类，早在 １８０ 万年前就已认识了火，并将其用来御寒或烧烤食物。不过，当时利用的只是自然界的野火。
　　火是一种自然现象。在碳、氢或碳氢化合物和空气中的氧相遇，再受热使它达到一定温度时，就要发生急剧的化学变化，随之发热发光燃烧起来。这就是火的成因。在自然界，当天空中带正电与带负电的云相遇时就会发生闪电。在空中的电和地下的电，经过树木发生落雷时，就可能引起树木着火。在原始森林中，有些地方树木生长浓密，树枝交错，若遇大风，干枯的树枝因摩擦生热也可引起树枝起火，殃及森林。原始人将这种自然火用火把点燃后带回居住的洞穴之中，居住在周围的人们再到这里借火。这样的火叫火种。人们取回火种后要精心照管。即使外出狩猎或采集，也要留人守候在火种旁边，以防熄灭或造成火灾。北京人时期大概已经有了管理火的能力。当时人们对火的利用还处于被动状态，一旦发生火种熄灭的事，人们就要到很远的地方去借火或找火，否则就要等到再次出现野火时去引火。但这种机会不可能经常出现。于是人们根据自身的生活经验来试验造火。由于当时的石器是用石块与石块互相敲击制成的，在石块急剧碰撞时，会产生火星。如果火星落在旁边易燃物质上，例如落在柔软的干草或干树技、树叶上，有时也会燃着。在加工木材、长时间钻木时也会发热产生火星，如果火星落在木屑上也能引起燃烧。虽然这是人们在劳动中不自觉地引起的火，但正是这种实践引导人们创造了敲击、摩擦取火的方法。
　　生活在中华大地上的原始人究竟在什么时候掌握了人工取火的方法？这个问题还难以详考。但是，迄今发现的旧石器时代遗址中，几乎都发现了用火的遗迹，包括灰烬、烧骨等等，说明火与原始人类的生活已经十分紧密地联系在一起了。用火已成为他们生活的一个组成部分。由于原始人经常打制石器，所以击石取火的方法出现的时间不会很晚，很可能在旧石器时代的中期或稍早一些时候就已出现。这种方法一旦被人们发现，就会给原始人取火、用火带来很多方便。人工取火方法的出现是原始人在与自然界作斗争中取得的一个具有深远意义的胜利。
　　钻木取火的方法比起两石打击取火的方法又进了一步。这种方法与钻孔技术的出现有关。这种方法出现的时间也很早，因为旧石器时代晚期的遗址中已经出现了钻孔的石珠、钻孔的砾石、钻孔的兽牙及钻孔的骨针等等，说明这一时期钻孔技术的使用已相当普及。钻孔方法最先使用的对象是木材，后来才移植到石、骨、牙等原料上。不过，今天已难以搞清原始人是从什么时候开始在木材上钻孔以及如何钻孔的了。但是，一旦在木材上以较快的速度钻孔时，因钻孔生热引发出火花的现象出现，人们也就比较容易地发现这种方法取火的实用意义而加以利用。传说燧人氏始钻木取火，炮生为熟，令人无腹疾。其实燧人氏未必确有其人，只是由于这种方法的发明，给人类取火、用火带来了极大的方便。人们为纪念这一伟大创举，于是创造了“燧人氏”钻木取火的传说。从这一传说中也可以看出，钻木取火方法的出现也是很早的，很可能在旧石器时代晚期已被发明了。
　　总之，火的使用，第一次使人类支配了一种自然力。它对人类的生产和生活有着重大的意义与影响。弓的制作、“刀耕火种”的原始农业的出现，以至烧制陶器、冶铸铜器的发明等等均离不开火的应用。因此，火的利用，对生产力的发展和社会的进化都起到了很大的作用。
　　（三）原始人打制石器的技术
　　石器的出现与原始人砍伐树木、制作木器有一定关系。不少学者提出在旧石器时代之前应有一个木器时代。但因木器的保存十分困难，至今已无法找到这类遗物。包括旧石器时代人类如何加工木材、制作工具的情况都已无法搞清楚了。不过，石器作为制作木器的工具，对它的研究在一定意义上是可以反映原始人的技术水平的。
　　不少人曾对考古学家手中的石器提出疑问：这些从外形上看与普通石片并无多大差别的东西，你们根据什么去断定它是人工加工过的而不是因自然力碰撞所引起破裂的普通石片呢？
　　所谓石器，一般是从石料上打下石片，再经过加工而成的。它是原始人依其需要而制作的，制作的过程是一种有计划、有目的的行为。所以从出土的石片和石核上可以看出，凡是经过人工打制的，它们都有台面、打击点和在石片上出现凸起的半锥体等特征。这些特征只有在人工打击时才能出现。因自然力碰击而破裂的石片上是不可能出现这些特征的。
　　据研究并经模拟实验证明，若选一个圆形或椭圆形砾石为原料，打制人们需要的石片，第一步是在砾石上打出一个平面。这个平面被考古学家称作台面。第二步是沿着台面的边缘打下石皮。然后再选择合适的部位，用石捶打击，即可打下石片。它的劈裂面出现微凸的半锥体，且有许多波浪样的弧形纹理。被打击而产生石片的那块石料这时称为石核。石核可以不断地被打击，打击出一块块的石片。这些石片依人们的需要作些必要的加工，就成了一件件石片石器。
　　石器虽然是由岩石打制而成的，但并不是所有岩石都可以制作石器。据研究，旧石器时代的先民在选择石料时，已经注意到选择那些硬度大，又有一定韧性和脆性的岩石。地质学家根据岩石的软硬程度不同，分为 １０ 个级度。旧石器时代的先民往往选择 ６°u33267X ７°u30340X岩石作为石器的原料，使所作的工具具备必要的硬度。对韧性的要求，是为了避免太脆的岩石在使用时容易断裂，不能较长时间地使用它们。原始人选用这种硬度较高，又有一定韧性与脆性的岩石为原料，说明他们对石材的鉴别与选择已有了一定的知识。
　　燧石和火石是打击石器最理想的原料。因为它们的硬度达到 ７°u33267X ８°u65292X性韧而脆，打下的石片常常具有刀口那样的利刃。不过，燧石和火石在我国分布的范围很小，各地遗址中很少见到用这两种石料制作的石器。经鉴定，我国旧石器时代遗址出土的石器，所用的原料有数十种之多，但以石英、硅质灰岩、角页岩的数量为多。原始人制作石器都是就地取材。由于石英和石英岩在我国分布很广，量也很多，因此各地先民多选择它们作原料。石英的硬度较大，达到 ７°u65292X可分为结晶（水晶）和块体（脉石英）两种。石英岩是由砂岩变质而成的。北京房山周口店发现的北京人遗址出土的石器中，８８．８％是用石英作原料制作的。山西芮城匼河村一带出土的石制品，除少数为脉石英外，其余都是石英岩制成的。兰田人遗址中发现的石器，大部分也是用石英岩和脉石英打制的。
　　硅质灰岩和角页岩也是制作石器较好的石材，但这两种岩石在我国分布的范围不大，所以只在个别旧石器时代的遗址中大量发现。例如贵州黔西县观音洞发现的旧石器时代早期遗址，出土 ３０００ 余件石制品，其中约有 ６５％的石器是用硅质灰岩制作的。其他有脉岩、燧石等等。山西丁村发现的旧石器时代中期遗址，出土的打制石器中 ９５％是用角页岩制成的。其他有燧石、石英、石英岩、玄武岩等，但数量都很少。
　　打制石器的原料一般都采自河滩上的砾石（或称鹅卵石），它是山区的石块在自然力的作用下被搬运到较低的地方沉积下来的圆形或椭圆形的岩石。它包含各种各样的岩石，所以河滩地成了选择和制作石器的理想场所。丁村遗址 １９５４ 年发掘出土的石制品达 ２０００ 余件，１９７６—１９７７ 年间又发现了石制品 １０００ 余件，以石片和石核为多，具有加工痕迹的石器只有 ６．６％，说明这里可能是当时的石器制造场所。到了旧石器时代晚期，原始人对石器的需求增加了，于是又出现了从原生岩层中开采石料来增加原料的作法。广东南海县西樵山和山西怀仁鹅毛口等地，都发现了从原生岩层采掘石材制作石器的场所。
　　旧石器时代的石器制作一般都是用石块或砾石，直接打击石核，从石核上打下石片，再经过人为加工制成的。这叫直接打击法。据研究，我国旧石器时代的打制方法有锤击法、砸击法、锐棱砸击法、碰砧法、投击法等等。所谓锤击法是用椭圆形砾石作石锤，直接敲击石核边缘产生石片的方法。砸击法和锐棱砸击法都是先在地上放一块扁平的砾石为砧，再将石核置于石砧上用手握住，另一手握住石锤，砸击石核上端，产生石片。不同的是砸击法将石核（一般是脉石英）垂直置于石砧上。锐棱砸击法是将石核稍稍倾斜地与石砧接触，然后用石锤较扁的一侧砸击石核的另一端。用上述方法打击出石片，再经加工即是原始人使用的各种石器。加工修理工作，最主要的也是用锤击法，具体方法有两种：一种是用石锤直接敲击石片和石核的边缘使之形成刃口；另一种是将需要修理的石片或石核放在手上，用食指垫在需要加工部位的背面，然后用石锤轻轻敲击。用后一种方法修理，能使石器的器形变得比较规整，刃缘匀称。原始人主要用上述方法制成各种实用的工具。如用于挖掘块根和掬掘鼠洞的大尖状器；切割、刮削用的刮削器；用作砍劈、敲砸、挖掘等多种用途的砍砸器；作投兽捕猎用的石球等等。原始人用这些方法制作不同的石器，表明他们能依不同用途制作出不同形制的工具。这是１０ 万年前原始人萌发的智慧的火花。
　　到了旧石器时代晚期，原始人制作石器的方法有较大的进步，出现了间接打击法。这种方法是在石锤与石核之间以木棒、骨棒或鹿角为中介，即将这些中介物置于石核的边缘，用石锤打击中介物，间接受力于石核，从石核上剥离下石片。用这种方法打制的石片，一般都较细小，多数石片薄而长，两侧边沿接近平行，背面有一条或两条纵脊，横断面呈三角形或梯形，刃口十分锋利。同时还出现了较先进的压制修理技术。它是将需要修理的石片握在手上或置于石砧上，用一根带尖的硬木棒或骨棒抵住石片边缘，靠手腕的力量挤压，使之形成非常规整的石器。用这种技术修理的石器，加工痕迹精细、小石片疤（修理过程中剥落小石屑的痕迹）排列有序。
　　用间接打击法打下的断面呈三角形的石片，经过加工可以制成箭镞。山西朔县的峙峪、阳原的虎头梁、沁水下川等旧石器时代晚期遗址中都发现了打制的石镞。峙峪遗址距今约 ３ 万年。它出土的石镞是迄今所知我国年代最早的打制石镞。石镞的出现，表明了人类已经掌握了弓箭这种复合工具。
　　弓箭的发明对原始人具有重大意义。它是原始人在制作工具方面积累了丰富的经验和掌握了较高技能的产物。它已具有了动力、传动和工具三个要素。所谓动力是指使用者借拉弦的动作将功转化为势能（拉开了弦），起到动力的作用。瞄准目标后，使用者将手松开，拉开的弦向前弹射，势能就转化为动能，把箭射向一定距离的目标，这时的弓弦起到了传动的作用。箭镞射中目标，达到了使用者的目的，这就起到了工具的作用。将这三种要素集于一身，使得狩猎者能在较远的地方向捕猎对象发动进攻。这种狩猎方法，既避免了人与兽之间的直接接触，又可在捕猎对象处于静止或不设防的状态下瞄准射击，命中率更高。因此，弓箭是原始人与自然界的抗争中一个有效的手段。在火器发明之前，人们一直将它作为重要的武器之一，正说明它的发明对人类具有重大的价值。
　　打制石器技术的改进，使石器的数量与品种都增多了，而且由粗笨趋向精巧。例如刮削用的石器，为适应不同需要而制作出端刮、凹刮、凸刮、边刮等等不同形状的刮削工具。
　　旧石器时代晚期出现的钻孔和磨光技术，也是原始人制作技术的一个进步。山顶洞遗址中出土的钻孔小砾石，中间的一孔是用尖状器从砾石的两面对钻而成的。它的钻孔不圆，两面的圆孔直径也不同，一面为 ８．８ 毫米，一面为 ８．４ 毫米。这一发现说明原始人对较厚的对象，已经掌握了从两面对钻的方法，以达到制作工具和装饰品的目的。山顶洞遗址中出土的七件穿孔石珠，制作相当精致。它是先将小石片的边缘打击成方形或多角形，再将一面或两面磨光，最后再用尖状器从背面钻孔制成装饰品。钻孔技术移植到骨器上，于是出现了骨针等用具，从而使缝制衣服成为可能。磨制技术的出现，为制作有棱有角具有特定形状的工具创造了条件。旧石器时代的磨制技术只见于小型装饰品。当磨制技术被用于生产工具的制作时，社会就进入了新石器时代。