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在寫《大英帝國崛起與第一次工業革命》時，我在整理資料時發現自然界中的各種金屬元素對整個人類社會的發展有着極其深厚的影響，就把這些信息重新整理成了這篇文章，和大家一起分享一下。

有關人類文明的發展史，有幾個我們經常聽到的詞彙：石器時代，青銅時代，鐵器時代，這幾個時代的定義就是根據人類當時所能掌握的工具、材料進行分類的。

在距今大概有300萬年的原始社會，人類為了能夠好好活着，需要防範大自然同一時期的其他大型食肉動物，學會了利用石頭來制作工具，這就是我們常說的石器時代。在大約100萬年前，人類祖先開始學會了使用火，點中了燒烤技能。從此擁有了征服大自然的重要工具，火焰不僅可以防範其他野獸，被火加工之後的熟食吃起來也更加好吃、更容易被消化，這在另一方面加速了人類智力的進化。

那個時候人類是沒有任何容器的，隻能把一些泥土與水摻和後制成各種形狀的器物，放在太陽下曬幹，然後把這些幹泥巴當做容器，用來煮肉湯。

早期人類陶器時代

但是很快人類在使用火的過程中，發現一些泥土被燒制後，會變得異常堅固，于是人類就把這種方法用在了生活當中，做出了各種各樣的容器：碗、罐，就是人類社會早期的陶器。

在距今4-5千年前，世界各國的制陶工藝逐漸成熟，現在考古發現的大多數陶器基本處于這一時期。

制備陶器需要用到泥土，而泥土中含有着大量的金屬元素，随着人類燒制陶器技術的進步，意外地發現燒灼後的某些陶器表面，會附帶着一種具有神秘光澤的金屬物質，這就是人類最早發現的金屬--銅。

其實在銅之前，人類已經接觸到了一些其他金屬了，比如說金，鉑。這些金屬材料都是以單質形式存在于大自然的，隻不過這些金屬非常稀少，無法被用來大量使用，即使被發現了，也會被忽略掉。但是銅不一樣，銅的熔點是1083℃，人類燒制陶器用到木材，燃燒的火焰焰心溫度在700℃左右，外焰可達1200℃，這個溫度已經足夠熔化銅。

同時人類還注意到，高溫下的銅有着很強的可塑性，比石頭、陶器更容易成型，做成工具後的硬度也很高，實用性遠超陶器，于是早期各個部落的人類開始研究起了銅的冶煉。

青銅制造的器皿

當時人類的冶煉技術比較落後，所以制得的銅器純度不高，總是會含有各種雜質，比如大家經常聽到的青銅就是大約90%的銅和10%的錫的合金，但這也是一個巨大的進步，因為青銅的強度和剛度都比較好，早期十分适合被用來做各種容器，很快就被人類大量地應用在生活之中：古代各種祭祀物品、鼎、酒杯、以及一些早期的兵器，人類就此正式進入青銅時代。

銅這個玩意，大家都清楚，用來做容器還行，但是用來做兵器嘛，實用性就差了那麼一點點。随着人類社會的發展，早期的一些部落不斷地發展、壯大。為了争搶更多的地盤、資源，部落之間自然就少不了爆發一些矛盾和沖突，這個時候銅作為武器，硬度不足的弱點就暴露出來了。于是為了提高自己的武力值，人類很快又開始研究起了新的金屬--鐵。

其實人類一直都知道鐵的存在。地球在宇宙中運行時，偶爾會從天上降下正義隕石，而隕石之中有一類就是鐵隕石，那個時候人類就發現這種黑黑的石頭堅硬無比，适合用來做武器。問題在于這玩意太稀少了，就跟金子似的，屬于奢侈品，隻供貴族使用。平民總不能天天等着它從天上掉下來吧？

但是好在鐵礦石的還原溫度在1200℃，鐵的熔點隻有1150℃，其實和銅差距都不大。人們很快就發現在煉銅的過程中，偶爾會在爐渣中發現被還原的鐵，而且都是出現在在局部高溫區，于是就有人意識到了煉鐵比煉銅需要更高的溫度。人類開始改良熔爐，來讓它達到更高的溫度，終于突破了工藝上的瓶頸，成功煉出了鐵。

用鐵制作的武器

煉鐵的工藝大概在公元前1000年左右成熟，與銅相比，鐵擁有更好的硬度，用來做武器簡直不要太合适，同時因為地殼中蘊含着大量的鐵礦石，很快鐵的适用性就超過了銅，人類正式進入鐵器時代。鐵器時代似乎也是對世界各地文明的一次大考，進入鐵器時代的文明基本延續了下來，

而其他的，比如大家所熟知的瑪雅文明，曾經創造出了絢爛的文化，但卻最終滅亡。有一種說法就是可能因為他們那沒有過多的銅鐵礦，所以他們從始至終一直在用石器。所以他們在石器方面的成就很突出，但卻一直沒有進入銅器、鐵器時代，結果造成了文明的悲劇。（所以紅色警戒開局占礦很重要！）

這裡補充一個小知識：我們很少見到真正的純鐵，大家記憶中的鐵其實是一種合金（金屬與其他物質的混合物）。

早期人類是無法煉出純鐵的，因為古人在煉鐵的過程中要用到大量的木炭，木炭會和鐵發生氧化還原反應，不可避免地被殘留在鐵中。

真正的純鐵柔韌性特别好，本來這種材料是不能提供人類需要的強度的，但是偏偏幸運的是，古人煉出的鐵或多或少都含有雜質，碳含量大概在2%-4%之間。碳的加入讓鐵有了一定的強度，可以作為工具與材料，可謂歪打正着。

而且漸漸地人們發現，對鐵進行反複鍛造後，它的韌性和強度都能得到明顯增強，于是一種新的合金被制造了出來：鋼。

現代社會被打量使用的鋼筋

從元素組成來說，鋼與合金鐵一樣，都是由鐵和碳組成，隻不過鋼的碳含量要求在0.02%-2%之間，遠低于鐵。碳含量越高，鋼材越硬，碳含量越低，鋼材韌性越好，人類很快就利用鋼的這一特性，變動含碳量，得到了不同力學性能的産品：管道、設備主體、建築材料，簡直就是萬金油一般的存在。而且鋼材非常便宜，不同于銅，銀，金等稀有金屬，鐵礦是相當常見的，因此鋼也就成為了人類發現的最完美的材料。

到了18世紀中期，人類掌握了大規模煉鋼的方法，随後發現在鋼材的煉制過程中添加其他元素，可以改變其性能，比如不鏽鋼就是加入了鉻，能在鋼表面生成一層含有鉻氧化物的保護膜，這層膜薄且緻密，可以有效地抵抗空氣中氧氣與水分對鋼材的腐蝕。類似于這種，鋼的實用性不斷被提升，最終正式成為了新時期的主流金屬材料。

但是鋼材還是有有一些短闆的，比如密度太大。于是為了滿足新的需求，人類開始找尋更多的金屬元素來替代鋼在某些領域的作用。沒錯，就是鋁。

鋁作為地殼中含量最高的金屬，但卻因為化學性質活潑，容易被氧氣氧化，所以一直沒有被人類發現并使用。到了1808年，人類在發現明礬之後，才認識到了鋁的存在。并在1886年通過電解熔融的方法第一次制得了金屬鋁，為其以後大規模生産鋁奠定了基礎。

鋁合金闆

鋁的制作工藝雖然非常麻煩，但它的一些特性卻是很突出的：

耐腐蝕性比較好，遠好于碳鋼，不容易生鏽；

重量輕，相同體積的材料，鐵的重量是鋁的2.5倍，在對重量要求比較高的環境下，比如說航天領域，鋁合金明顯比鋼鐵更好用；

硬度低，延展性好，易于加工，可以做成各種各樣的精密零件。

而且自然界中鋁的分布非常廣泛的，在地球元素中的含量中排第三，比鐵還多，非常多的礦物都含鋁。人類在掌握了電解鋁工藝後，鋁的成本比鋼鐵又下降了很多。直到今天，各種鋁制品對我們的生活産生了形形色色的影響。

尾聲

人類社會從誕生之日起，與大自然界的金屬家族就産生了緊緊久久的牽絆。每一次人類社會的進化，總是少不了銅、鐵、鋼、鋁這些元素的發現與使用。在這個過程中，資源儲量和科學技術永遠是對新事物影響最大的兩個因素，而後者的影響要遠遠大于前者。

不禁感慨一句：科技是第一生産力啊！

（全文完，謝謝觀看，圖片來自網絡）

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