牛糞對人類璀璨文化藝術的意外貢獻

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Image caption 現在牛糞在一些地區仍然是主要燃料。

由於缺乏科學知識的引導,古代人發明的實用技術多數都源自意外,這就使得我們很難了解這些革命性的發現是在何時、何地,以何種方式誕生的;我們能否期待著有朝一日解開石器時代向青銅器時代的過渡方式,以及青銅器時代向鐵器時代的轉變模式?

幸運的是,現代的考古學家對此頗為樂觀,甚至想出了很多別出心裁的方法。他們發現,儘管歷史的細節埋藏在時間的沙堆裏,但我們依然可以使用古代人的技術和材料來還原他們當時所掌握的能力,以此給出最貼近歷史真相的猜測。例如,研究人員複製了古代人用來製作鐵器和玻璃器皿的熔爐,以便了解當時的方法和配方是否真的管用。

其中一項最新研究認為,作為一項對全球貿易產生深遠影響的創新,釉面石器和陶瓷的誕生很可能源自一種極其重要但卻意外混入的成分。這個可能的成分究竟是什麼呢?答案:牛糞。

彩陶

最早的釉面可以追溯到公元前第五個千禧年後期的近東、埃及和印度河流域,主要塗刷在石英和滑石等礦物質組成的天然石器表面。隨著技術的進步,這些礦石通常會先進行細緻切割,之後再燒制一層藍色銅釉,製成現代人所說的彩陶。到公元前第二個千禧年期間,埃及彩陶貿易已經遍布整個歐洲。

由於這些銅釉出現在所謂的「銅石並用時代」 — 青銅器時代之前的「紅銅時代」 — 所以人們長期以來都認為,這是在將孔雀石等銅礦石熔煉成金屬的過程中產生的衍生品。

釉面是硅酸銅的一種表現形態,將銅和硅酸鹽礦物質在窯爐內高溫燒制而成。這些化合物顏色多樣,從綠色(例如孔雀石本身,這是一種碳酸銅)到藍綠色,再到深藍色,具體取決於其中的含鹽量(再具體一點,就是含有多少氯化物);含鹽量越多,釉面就越綠。

這些銅釉有時像水晶一樣,分子排列非常有序。但也可以像玻璃一樣,分子排列極不規則。事實上,煉銅不僅催生了上釉工藝,連玻璃的製作技術也誕生於此。埃及藍同樣如此,這種顏料其實是由硅酸鹽玻璃粉末組成的。換句話說,很多有價值的技術或許都源自煉銅技術,可謂同根同源。

燃料

英國人威廉·弗林德斯·皮特裏(William Flinders Petrie)等埃及學家在20世紀初提出了一項基本理念:可能有其他東西意外進入了煉銅爐,並在高溫下完成了轉化。例如,玻璃只不過是熔化的沙子(主要是細顆粒的石英)。

古代的窯爐無法達到熔化純沙子所需的溫度,但如果摻入一些鹼性物質便可降低熔點。使用木灰便可達到這種目的,中東地區後來的一些配方使用了礦物純鹼(碳酸鈉)。

那麼當時究竟是如何製作藍釉的呢?另外一位早期埃及學家、曾經與霍華德·卡特(Howard Carter)一同發現圖坦卡蒙墓的阿爾弗雷德·盧卡斯(Alfred Lucas)認為,可能是有一塊曾經用於研磨孔雀石的石英被放入了窯爐。

在窯爐裏,高溫和鹼可以將銅礦石的殘留物轉化成一層藍色薄膜。但這會導致上釉過程與銅本身的提煉過程分離,而且也很難解釋石英為什麼會被放入窯爐。

可是,還有什麼其他方法能讓銅化合物附著在一塊石英的表面呢?

去年,就職於伊朗Shex瓷器公司的梅赫蘭·馬丁(Mehran Matin)和他的女兒莫簡·馬丁(Moujan Matin)證明,這些材料根本不需要進行物理接觸。只需要把一些石英(這是中東隨處可見的一種礦物質)放在煉銅爐裏即可。

這真的有用嗎?要獲得更深的翠藍色,還需要鹽等其他材料。所以,目前在英國牛津大學考古與藝術史系工作的莫簡·馬丁使用不同的混合物展開了一系列實驗,希望能夠重現最早的藍釉石頭的那種閃亮的藍色外觀。她使用了現代窯爐加熱到古代窯爐所能達到的溫度,850至980攝氏度,並在裏面將一塊塊的石英放在一個底座上,底座下面則是用銅屑和其他材料製作的上釉混合劑。

馬丁發現,單純使用銅屑和岩鹽會令石英表面的釉面蒼白、暗淡,而且有些發綠,一點也不像古代的藍釉。增加一種額外的成分 — 碳酸鈣,也就是普通的粉筆,埃及人用它當做白色顏料 — 就會產生截然不同的效果,可以在超過950攝氏度的溫度中製作出色彩醇厚、閃閃發光的藍綠色釉面。

這效果的確不錯,只不過前提是,古代的人必須在機緣巧合下將鹽、粉筆和石英同時與銅屑一起放入了熔爐。這並非不可能,但馬丁指出,這種意外情況可能要發生許多次才會被人真正注意到。然而,作為其中最不可能被同時加入的成分,岩鹽或許根本就不需要。馬丁推斷,幹牛糞可能發揮了重要作用。

自從公元前8000年人類開始馴化動物以來,幹牛糞就被普遍當做燃料使用,而其中又包含大量的鹼和鹽(氯化物)。所以,她嘗試了另外一種混合劑:銅屑、碳酸鈣和燒焦的牛糞灰。這一次效果同樣很好,燒制出了色澤艷麗的藍釉,儘管顏色略微有些暗淡。

當然,並不能據此判定這就是釉面工藝的起源。但的確存在這種可能,而且這的確縮小了有效成分的選擇範圍。

(責編:郱書)

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