原標(biāo)題：0.17毫米的微型管鉆，8000年前的輪軸機(jī)械（引題）

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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(shù)到工藝都令人嘆為觀止。令人不解的是，在生產(chǎn)力極低下的石器時代，沒有金屬、沒有現(xiàn)代加工機(jī)械，用什么方法才能將堅(jiān)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(jì)則超過6000件?？脊虐l(fā)現(xiàn)，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(jīng)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(xì)，有淺浮雕、鏤雕、微雕等多種方式，玉匠們已經(jīng)能十分熟練的運(yùn)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(dāng)，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(xì)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(jìn)寺墩3號墓出土了32件復(fù)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(zhǔn)。考古人員分析，“當(dāng)時已經(jīng)完全具備了精細(xì)測量的幾何工具和大家認(rèn)可的原始度量衡?！?/p>

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(xiàn)的玉琮重達(dá)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(xì)密的刻紋。神人獸面圖案的陰線構(gòu)圖繁密，線條之間密不容針，最細(xì)的地方1毫米竟刻了五六條紋路，比頭發(fā)絲還細(xì)，而且雕線互不重疊，在堅(jiān)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(shù)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(jīng)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(xiàn)，當(dāng)時切割主要有兩種技術(shù):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(yùn)動進(jìn)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(yùn)用的材料都是高硬度、顆粒細(xì)小的解玉砂(石英砂)。

砂繩切割技術(shù)，最早出現(xiàn)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(shù)留下的彎曲條形痕跡，為目前世界發(fā)現(xiàn)最早的砂繩切割痕跡。這項(xiàng)技術(shù)影響深遠(yuǎn)，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(shù)。

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(shù)水平，自1985年發(fā)現(xiàn)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(zhì)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(jìn)行分析，探究其制作的工藝技術(shù)。考古人員對87號墓出土的一件7°水晶耳珰進(jìn)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(xiàn)，要在堅(jiān)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(xì)的粉狀琢玉砂固定在高速旋轉(zhuǎn)的琢玉工具上琢磨的。按照現(xiàn)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(jìn)”設(shè)備還是個謎。

還有一件石英玉鐲，內(nèi)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(xiàn)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(xì)線，這些細(xì)線平行排列、紋絲不亂。這樣高的技術(shù)，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(xì)看根本看不到細(xì)微的磨痕。肉眼觀察瑪瑙斧的刃口，像現(xiàn)代車床車刀車過一樣整齊。60倍鏡下，發(fā)現(xiàn)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(shù)，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(yīng)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(jī)械技術(shù)。這說明五千多年前的凌家灘人已掌握了數(shù)字、幾何、力學(xué)、機(jī)械學(xué)的基本原理，而且可以非常熟練地運(yùn)用。考古人員發(fā)現(xiàn)，凌家灘斧鉞一類的玉器都有共同的特點(diǎn)，其刃口部位有一道相當(dāng)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(xiàn)在用電動砂輪打磨，沒有一定的技術(shù)也難以辦到。

經(jīng)過研究還發(fā)現(xiàn)，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(jìn)刀”內(nèi)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(shù)可能已經(jīng)出現(xiàn)規(guī)律性傳承。

有學(xué)者認(rèn)為良渚、凌家灘可能有類似車床的原始加工機(jī)械，故宮博物院原副院長、著名玉器專家楊伯達(dá)先生曾經(jīng)指出，紅山文化、良渚文化和凌家灘文化玉器上復(fù)雜的花樣紋飾，都是用原始的石砣機(jī)制作的。但也有學(xué)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(shù)

玉琮、玉璧都要在玉料中心打孔，良渚、凌家灘玉匠已經(jīng)熟練掌握了穿孔技術(shù)。當(dāng)時玉器鉆孔主要有兩種方式，一種實(shí)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(jìn)行鉆孔。

玉器制作離不開穿孔技術(shù)，考古發(fā)現(xiàn)早在約四萬年前舊石器時代晚期就已經(jīng)出現(xiàn)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(shù)，使用的是實(shí)心鉆，可能存在加速鉆孔的弓鉆。研究發(fā)現(xiàn)遼寧查海遺址出土的距今七八千年前的玦飾出現(xiàn)管鉆加工痕跡，說明在當(dāng)時已經(jīng)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(shù)已達(dá)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(yùn)用到鉆孔技術(shù)中，墓中就曾發(fā)現(xiàn)有管鉆剩下的棕芯。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)過?？脊湃藛T認(rèn)為，這類管鉆在下鉆過程中，鉆具內(nèi)壁有極大的向下支撐力裝置，應(yīng)該是相對復(fù)雜的組合管鉆機(jī)械所為。

研究發(fā)現(xiàn)，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(xiàn)孔里有一個管芯，殘留的管鉆芯頂端直徑0.15毫米。經(jīng)推算，管鉆直徑加上琢玉砂應(yīng)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(xì)，這是迄今為止發(fā)現(xiàn)最早的微型管鉆工藝技術(shù)。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(xiàn)，這個隧孔運(yùn)用對穿工藝，先在一側(cè)用鉆管垂直鉆孔，再斜鉆兩孔；隨后在另一側(cè)同樣進(jìn)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(xiàn)代過江過河隧道的施工中能找到它的蹤跡。

鉆孔技術(shù)的發(fā)達(dá)促成了玉器掏膛的工藝，也就是把玉器腹膛內(nèi)的玉料掏出，它對工具和技術(shù)要求都很高。凌家灘出土的一件煤精材質(zhì)的鈕，膛孔中心部位有管鉆的痕跡，研究發(fā)現(xiàn)是用管鉆法將內(nèi)部掏成空腔。遠(yuǎn)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(jī)械技術(shù)遙遙領(lǐng)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(zhuǎn)技術(shù)，但具體設(shè)備和過程卻是個謎。

史前玉工轆轤軸承的考古發(fā)現(xiàn)，破解了這一謎題。山東大學(xué)文化遺產(chǎn)研究院特聘教授鄧聰認(rèn)為，在管鉆技術(shù)中，轆轤機(jī)械管鉆具有很悠久的工藝傳統(tǒng)，轆轤機(jī)械能向同一方不停運(yùn)轉(zhuǎn)，是真正旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的先進(jìn)穿孔工藝，輪軸機(jī)械無疑是史前機(jī)械中的王牌，使大量生產(chǎn)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(xiàn)，其中一些可能是轆轤軸承，他通過詳實(shí)的實(shí)驗(yàn)考古數(shù)據(jù)分析認(rèn)證，其中編號為T04082:1的“石鉆”是木質(zhì)轆轤機(jī)械中的軸承。這意味著，在七八千年前木石構(gòu)造的轆轤機(jī)械已經(jīng)存在，已經(jīng)出現(xiàn)更成熟、更復(fù)雜的制玉技術(shù)。以石質(zhì)軸承構(gòu)成水平旋轉(zhuǎn)的輪軸機(jī)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(jī)械具，在甘肅大地灣遺址和浙江都有發(fā)現(xiàn)，黃河、長江流域可能早于7000年前就使用了轆轤機(jī)械。6000年前，轆轤機(jī)械可能已經(jīng)應(yīng)用到了玉器制作上，馬家浜文化時期的遺址，發(fā)現(xiàn)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(shù)，是延續(xù)了此地區(qū)二三千年前管鉆技術(shù)悠久的傳統(tǒng)，良渚玉琮對鉆的穿孔深度竟達(dá)約50厘米，顯示了史前管鉆技術(shù)的高超水平。珠江三角洲4000多年前的玉器管鉆技術(shù)，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(xiàn)了幾件4000多年前治玉的石軸承，比古羅馬帝國出現(xiàn)的軸承還早2000余年。他帶領(lǐng)學(xué)生利用人力推動木石制輪軸機(jī)械，復(fù)原了古人的玉器鉆孔工藝，竹筒鉆具結(jié)合沙與水旋轉(zhuǎn)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。可以說，早在七八千年前，中國史前輪軸機(jī)械技術(shù)在世界上已遙遙領(lǐng)先，使用輪軸技術(shù)生產(chǎn)的玉玨禮器，開創(chuàng)了史前東方獨(dú)特的玉文化。

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