神奇“黑科技”，史前玉器的千古之謎

原標題：0.17毫米的微型管鉆，8000年前的輪軸機械（引題）

(資料圖片僅供參考)

神奇“黑科技”，史前玉器的千古之謎（主題）

齊魯晚報記者 張向陽　? ? ?

在中國近萬年的玉文化發(fā)展史上，先民制作了大量精美華貴的玉器，品種豐富，刻紋神秘而絢麗，從技術到工藝都令人嘆為觀止。令人不解的是，在生產力極低下的石器時代，沒有金屬、沒有現代加工機械，用什么方法才能將堅硬的玉石雕琢成如此精美的傳世之寶?

15節(jié)琮每節(jié)誤差0.1毫米

玉璧、玉琮、玉鉞……四五千年前的良渚文明以出土大量玉器著稱。在良渚，僅反山、瑤山兩處遺址就出土玉器2000多組，若以單件計則超過6000件?？脊虐l(fā)現，良渚玉器的制作工藝大致有切割、打樣、鉆孔、琢紋、研磨、拋光等工序，已經具備了后世玉器加工所有的技法。

良渚玉器上紋飾雕刻十分精細，有淺浮雕、鏤雕、微雕等多種方式，玉匠們已經能十分熟練的運用這些技法。鎮(zhèn)江出土的一件良渚玉器上，獸面的眼睛直徑與圓珠筆芯相當，用放大鏡觀察，竟然是由16根切線組成的。匯觀山出土的一件玉鐲，在3.5毫米寬的凸棱上刻有14條細密的凹弦紋，要用高倍放大鏡才能看清線條之間的界限。江蘇武進寺墩3號墓出土了32件復式節(jié)高琮，最多的有15節(jié)，器形最高的33.5厘米，各琮節(jié)高的誤差在0.1毫米左右，極其精準。考古人員分析，“當時已經完全具備了精細測量的幾何工具和大家認可的原始度量衡。”

值得一提的是良渚琢玉的陰線微雕刻工藝。在余杭反山遺址12號墓坑中發(fā)現的玉琮重達6.5公斤，堪稱“玉琮之王”。琮上刻有八個完整的神人獸面圖案，這些又被稱為“神徽”的圖案面積僅有火柴盒大小，上面竟有上千條細密的刻紋。神人獸面圖案的陰線構圖繁密，線條之間密不容針，最細的地方1毫米竟刻了五六條紋路，比頭發(fā)絲還細，而且雕線互不重疊，在堅硬的玉石上雕刻如此精密的線條，令人驚嘆。

良渚玉匠是用什么方法加工出數量龐大、制作精美的玉器?

玉器加工，首先要將大塊玉料切割成毛坯，從大型玉璧表面的切痕可知，良渚人已經能熟練解剖大件玉料?？脊湃藛T對良渚玉器上的痕跡分析發(fā)現，當時切割主要有兩種技術:一種是砂繩切割又稱線切割，另一種是片切割。所謂線切割，就是以繩子或筋條附帶解玉砂來回運動進行切割；片切割是用竹片一類的工具粘上解玉砂來回縱向切割，以保證平直的切割方向。這兩種切割方法運用的材料都是高硬度、顆粒細小的解玉砂(石英砂)。

砂繩切割技術，最早出現在9000年前黑龍江饒河縣的小南山遺址，這里玉器上多見砂繩切割技術留下的彎曲條形痕跡，為目前世界發(fā)現最早的砂繩切割痕跡。這項技術影響深遠，此后幾千年間新石器時代的玉器，像著名的興隆洼——查海、紅山、凌家灘和良渚玉器，玉匠均大量采用砂繩切割技術。

5毫米弧面刻了50條線

早于良渚的安徽凌家灘遺址(距今5800—5300年)出土的玉器，在制作工藝上也充滿神秘色彩。凌家灘玉器雕琢精美異常，展示了高超的技術水平，自1985年發(fā)現以來凌家灘遺址先后出土玉器1200多件。

安徽省文物考古研究所研究員張敬國等挑選了不同質地的凌家灘玉器，利用特制的偏光顯微鏡對玉器制作過程中的痕跡進行分析，探究其制作的工藝技術?？脊湃藛T對87號墓出土的一件7°水晶耳珰進行觀察，器呈扁球狀，放大至120倍，球體表面平整光滑，放大200倍觀察仍沒有毛糙感；對耳珰上的凹槽研究發(fā)現，要在堅硬的水晶上琢磨出凹槽，工具的硬度則必須大于7°，如此高硬度的工具是什么材料的?而凹槽磨擦線痕肉眼根本就看不到，說明是用極細的粉狀琢玉砂固定在高速旋轉的琢玉工具上琢磨的。按照現代人的理解，凹槽部位的琢制離不開“車床”和工夾具一類的裝置。先民們到底用了什么“先進”設備還是個謎。

還有一件石英玉鐲，內壁有二道斜弧面，在顯微鏡20倍下觀察，每道斜弧面的寬度約5毫米，斜弧面非常平直流暢，如同現代車床車過一樣。在顯微鏡下放大30倍，可見5毫米寬的弧面上整齊排列著約50條發(fā)絲一樣的細線，這些細線平行排列、紋絲不亂。這樣高的技術，令考古人員感到吃驚，在石器時代怎么會有如此高度的文明?

98號墓出土的瑪瑙斧，放大60倍觀察，斧面十分光滑平整，不仔細看根本看不到細微的磨痕。肉眼觀察瑪瑙斧的刃口，像現代車床車刀車過一樣整齊。60倍鏡下，發(fā)現刃口的磨制是由外部向里琢磨，即便是在斧刃弧處，琢磨的刃口寬度也與直線處寬度一致，而且弧刃的曲線非常流暢，如何掌握弧刃口的琢磨是難度較大的技術，而且不論是琢磨工具砣或是被琢磨的玉料，必須固定在一個牢固的位置，這應該是最早的原始車床。琢磨的工具砣必須高速平穩(wěn)，這也是難度較大的機械技術。這說明五千多年前的凌家灘人已掌握了數字、幾何、力學、機械學的基本原理，而且可以非常熟練地運用?？脊湃藛T發(fā)現，凌家灘斧鉞一類的玉器都有共同的特點，其刃口部位有一道相當于今天所說的刀具開口線，像用車刀車出來的一樣，而且連圓弧形的刃部也是如此，即使現在用電動砂輪打磨，沒有一定的技術也難以辦到。

經過研究還發(fā)現，凌家灘玉器的制作似乎有一套規(guī)范的制作程式，如琢磨紋線，一般皆由玉器外緣“進刀”內里“收刀”，且一刀琢成，表面磨光也是如此，就像一個師傅教出來的一樣，手法相同。這說明凌家灘玉器制作技術可能已經出現規(guī)律性傳承。

有學者認為良渚、凌家灘可能有類似車床的原始加工機械，故宮博物院原副院長、著名玉器專家楊伯達先生曾經指出，紅山文化、良渚文化和凌家灘文化玉器上復雜的花樣紋飾，都是用原始的石砣機制作的。但也有學者通過良渚玉器表面痕跡分析，否定砣具存在。

登峰造極的管鉆技術

玉琮、玉璧都要在玉料中心打孔，良渚、凌家灘玉匠已經熟練掌握了穿孔技術。當時玉器鉆孔主要有兩種方式，一種實心鉆，即用石鉆等鉆具帶動解玉砂完成鉆孔；一種為空心鉆，即用中空的管狀器加解玉砂蘸水進行鉆孔。

玉器制作離不開穿孔技術，考古發(fā)現早在約四萬年前舊石器時代晚期就已經出現了。從鉆孔痕跡來看，9000年前的饒河小南山玉器存在成熟的鉆孔技術，使用的是實心鉆，可能存在加速鉆孔的弓鉆。研究發(fā)現遼寧查海遺址出土的距今七八千年前的玦飾出現管鉆加工痕跡，說明在當時已經被用于玉器加工。幾千年后，長江流域的崧澤文化(距今約6000—5300年)、凌家灘以至良渚遺址中，玉器管鉆技術已達到登峰造極的水平?！　　?/p>

良渚遺址出土的玉璧、玉琮、玉管、玉鉞、玉三叉形器和玉冠狀器等，都有穿孔。這一時期管鉆法已普遍運用到鉆孔技術中，墓中就曾發(fā)現有管鉆剩下的棕芯。目前已經發(fā)現的良渚玉器中最大的管鉆芯是反山20號墓出土的璧形器，外徑10.5—10.6厘米。良渚玉器神人獸面像的神人和獸面眼睛，則多用小口徑管鉆，外徑小至0.2—0.3厘米。在多處良渚遺址發(fā)現中心有圓窩、周邊密集同心圓旋痕的玉鉆芯，這類玉鉆芯在陜西和青海的新石器遺址也發(fā)現過?？脊湃藛T認為，這類管鉆在下鉆過程中，鉆具內壁有極大的向下支撐力裝置，應該是相對復雜的組合管鉆機械所為。

研究發(fā)現，良渚玉器打孔形式比較單一，且各個時期的特征變化不大，可見有一套十分完整的打孔工藝流程。

凌家灘98號墓也出土了玉鉆芯111件，最小的外徑僅0.2厘米，最大的1.5厘米。最神奇的是一件透閃石玉人，玉人背后有一牛鼻隧孔，在50倍顯微鏡下放大觀察發(fā)現孔里有一個管芯，殘留的管鉆芯頂端直徑0.15毫米。經推算，管鉆直徑加上琢玉砂應該是0.17毫米，玉匠用直徑不超過0.17毫米的鉆管鉆出了直徑0.15毫米的管孔芯，比人的頭發(fā)還細，這是迄今為止發(fā)現最早的微型管鉆工藝技術。這在沒有金屬鉆頭的時代如何完成，成為一個千古之謎。

研究還發(fā)現，這個隧孔運用對穿工藝，先在一側用鉆管垂直鉆孔，再斜鉆兩孔；隨后在另一側同樣進行3個相同的工序，然后再貫通，一個小小的隧孔用了7道工序，先后鉆了7次孔。有趣的是，這種先在隧孔兩端打豎鉆然后再斜鉆貫通的隧孔鉆法，在現代過江過河隧道的施工中能找到它的蹤跡。

鉆孔技術的發(fā)達促成了玉器掏膛的工藝，也就是把玉器腹膛內的玉料掏出，它對工具和技術要求都很高。凌家灘出土的一件煤精材質的鈕，膛孔中心部位有管鉆的痕跡，研究發(fā)現是用管鉆法將內部掏成空腔。遠在北方的紅山文化牛河梁遺址(距今5500—5000年)出土的玉龜甲也是用管鉆掏出腹部空腔等做法，已開鉆孔掏膛之先河。

輪軸機械技術遙遙領先

新石器時代玉環(huán)、玉玦、玉璧類飾物，在制造和鉆孔過程中都要用到旋轉技術，但具體設備和過程卻是個謎。

史前玉工轆轤軸承的考古發(fā)現，破解了這一謎題。山東大學文化遺產研究院特聘教授鄧聰認為，在管鉆技術中，轆轤機械管鉆具有很悠久的工藝傳統，轆轤機械能向同一方不停運轉，是真正旋轉運動的先進穿孔工藝，輪軸機械無疑是史前機械中的王牌，使大量生產各種玉器變成可能。

在查海遺址(距今9000—7000年)一共出土六件早先被稱作“石鉆”的石器，鄧聰研究發(fā)現，其中一些可能是轆轤軸承，他通過詳實的實驗考古數據分析認證，其中編號為T04082:1的“石鉆”是木質轆轤機械中的軸承。這意味著，在七八千年前木石構造的轆轤機械已經存在，已經出現更成熟、更復雜的制玉技術。以石質軸承構成水平旋轉的輪軸機械重大發(fā)明，使得大型玉器穿孔旋截成為可能。

史前中國轆轤機械具，在甘肅大地灣遺址和浙江都有發(fā)現，黃河、長江流域可能早于7000年前就使用了轆轤機械。6000年前，轆轤機械可能已經應用到了玉器制作上，馬家浜文化時期的遺址，發(fā)現了玉玨胎件和一件轆轤軸承器。距今5000年前后，凌家灘及良渚玉器上精良的管鉆技術，是延續(xù)了此地區(qū)二三千年前管鉆技術悠久的傳統，良渚玉琮對鉆的穿孔深度竟達約50厘米，顯示了史前管鉆技術的高超水平。珠江三角洲4000多年前的玉器管鉆技術，則是受到了長江流域的影響。

鄧聰在澳門黑沙玉作坊遺址的考古發(fā)掘中，發(fā)現了幾件4000多年前治玉的石軸承，比古羅馬帝國出現的軸承還早2000余年。他帶領學生利用人力推動木石制輪軸機械，復原了古人的玉器鉆孔工藝，竹筒鉆具結合沙與水旋轉摩擦所造成的磨痕，也揭示了玉琮鉆孔中同心圓痕跡和微痕的形成原因?？梢哉f，早在七八千年前，中國史前輪軸機械技術在世界上已遙遙領先，使用輪軸技術生產的玉玨禮器，開創(chuàng)了史前東方獨特的玉文化。

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