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中国科学技术史稿（修订版） [:1701078121]
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二 劳动工具的制造和火的使用
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石器的制造
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人和动物都面对着与自然界进行斗争以求得生存的问题。动物只能靠自己机体和器官的缓慢改变来适应自然界的变化，当这种改变不能适应自然界的较大变化的时候，动物就会大批灭绝。人则不然，人能制造和使用工具，而工具正是人手和牙齿等器官的延长与增强。制造和使用工具是人所特有的活动。它意味着人对自然的改造，意味着生产。简言之，人类的文明史，首先就是制造和使用工具的历史。
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据推测，人类形成的过程中，在长期使用天然木棒和石块来获取食物和防卫时，偶尔发现用砾石摔破后产生的锐缘来砍砸和切割东西较省力，从而受到启示，便开始打击石头，使之破碎，以制造出合用的工具。就世界范围来看，人类开始制造工具大约是在三百万年前。最早的工具大概没有什么标准的形式，一物可以有多种用途。坦桑尼亚奥杜韦峡谷发现的最早石制工具，大约距今二百万年，其典型的石器是用砾石打制的砍砸器。我国元谋人也已使用打制粗糙的石器，与其化石同地层出土的七件石器均为刮削器。
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据对出土石器的考察，制作石器的工艺过程，在旧石器时代，最原始的办法，是把一块石头加以敲击或碰击使之形成刃口，即成石器。打制切割用的带有薄刃的石器，则有一定的方法和步骤：先从石块（石核）上打下所需要的石片，再把打下的石片加以修整而成石器。初期，石器是用石锤敲击修整的，边缘不太平齐。到了中期，使用木棒或骨棒修整，边缘比较平整了。及至后期，修整技术进一步提高，创造了压制法，压制的工具主要是骨、角或硬木。用压制法修整出来的石器已经比较精细。我国旧石器时代的石器主要是用石片加工而成，而且以单面加工为主。器形根据用途不同，有砍砸器，可砍树木，做木棒等工具；有刮削器和尖状器，是加工猎物和挖掘用的工具。此外，还有狩猎用的石球、石矛、石镞等。旧石器晚期山顶洞人的文化遗物中，有磨制精致的骨针和磨光的鹿角，还有钻孔的石珠、砾石、牙齿、海蚶壳、鱼骨等。磨制骨器技术的产生，为磨光石器的出现提供了技术前提。在骨针和砾石上钻孔，表明人们应用了新的加工技术；并说明人们不仅给自己准备了一套工具，还用工具来制造工具，如使用燧石锥子洞穿骨头和鹿角等。
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图1－2 北京人使用的石器——尖状器
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在人类早期的生产工具中，弓箭的发明具有重大意义。我国山西朔县峙峪两万八千多年前的旧石器晚期遗址中就已发现有石镞。镞的一端具有锋利的尖头，与尖端相对的底端两侧经过加工，稍窄一些，形成镞座，以便与箭杆捆在一起。只有当人们具有制造工具的丰富经验和较高技能时才可能发明弓箭。弓箭不是一般的工具，已具有马克思所分析的机器的三个要素【7】：动力，人做的功（拉弦）转化为势能（拉开了的弦），起了动力和发动机的作用；传动，拉开的弦收回，势能转化为动能，将箭弹出去，射到一定距离，起了传动的作用；工具，箭镞起了工具的作用，射到动物身上，等于人用石制工具打击动物。使用弓箭，人就可以从较远距离，安全有效地打击野兽，因而大大促进了狩猎的发达，从而扩大了人们的衣食之源。在火器发明以前，弓箭一直是人们使用的重要武器之一。正如恩格斯所说的“弓箭对于蒙昧时代，正如铁剑对于野蛮时代和火器对于文明时代一样，乃是决定性的武器”【8】。进入新石器时代，箭镞的制作更精细进步了，石镞、骨镞都是磨制的。形式也多种多样，有的尾部带铤（凸出可安杆的部分），有的具有双翼和倒钩。至今虽没有发现新石器时代弓的实物遗存，但遗留下的许多箭镞可以说明这时的弓箭已有较远的射程和较大的杀伤力了。
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新石器时代，因为农业和其他生产发展的需要，石器制造技术有很大的进步。首先，对石料的选择、切割、磨制、钻孔、雕刻等工序已有一定的要求。石料选定后，先打制成石器的雏形，然后把刃部或整个表面放在砺石上加水和沙子磨光。这就成了磨制石器。与打制的石器相比，磨制石器具备了上下左右部分的比例更加准确合理的形制，使用途趋向专一；增强了石器刃部的锋度；减少了使用时的阻力，使工具能发挥更大的作用。穿孔技术的发明是石器制作技术上的又一项重要成就，它基本上可分为钻穿、管穿和琢穿三种。钻穿是用一端削尖的坚硬木棒，或在木棒一端装上石制的钻头，在要穿孔的地方先加些潮湿的沙子，再用手掌或弓子的弦来转动木棒进行钻孔。管穿是用削尖了边缘的细竹管来穿孔，具体方法与钻穿相同。琢穿，即用敲琢器在大件石器上直接琢成大孔。穿孔的目的在于制成复合工具，使石制的工具能够比较牢固地捆缚在木柄上，便于使用和携带，以提高劳动效率。这时，石器的种类比旧石器时代大大增多，而且类型分明，用途专一。早期遗址中大量出现的农业、手工业和渔猎工具有斧、、铲、凿、镞、矛头、磨盘、磨棒、网坠、纺轮等。稍后又增加了犁、刀、锄、耘田器和镰。广东曲江石峡墓葬中出土了大小成套达七种型式的圆刃凹口锛和凿，刃口如同近现代木工用的圆口凿，可以凿出圆孔、圆槽。【9】
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旧石器时代，人们一般是从河滩湖滨和河床里拾取砾石，或从地面上选取母岩风化后留下的坚硬脉岩和结核来制作石器；到新石器时代，人们逐渐掌握了从地层里开采石料的技术。山西怀仁鹅毛口的石器制作场遗址，说明新石器时代早期，人们已开始在这里从河谷谷坡上开采裸露的三叠纪凝灰岩、煌斑岩夹层来制作石器。【10】广东南海西樵山也发现了这一时期的采石场和加工场。从洞穴内保存的大量灰烬、炭屑、脉岩鳞片、烧石以及洞壁上保存的火烧与剥离痕迹来看，人们是利用岩石热胀冷缩的特性，先用火烧，然后泼冷水使之骤冷，加剧岩石崩裂，再用工具沿裂缝一一撬下石块来的。【11】
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原始社会时期生产工具的不断改进，提高了社会生产力，加强了人们向自然界作斗争的能力，社会生产和生活的天地变得日益广阔起来。但总的来说，原始工具的改进提高是缓慢的，因为当时人们所能支配的物质只不过是石、木、骨、角和利用天然纤维简单加工而成的绳索等，这就限制了工具的创造和发展。
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火的使用
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自然界产生火的原因很多，如长期干旱和雷电都可以使森林、草原起火；火山爆发可以烧着周围的草木；森林堆积的朽草枯叶，在一定条件下会发生自燃；石油及天然气等外露的矿苗，经干旱温度升高也可以起火。但只有人类社会发展到一定阶段，火才能被人们所利用和控制。元谋人和蓝田人已留下了用火的遗迹。如果说他们的用火遗迹还嫌不够明确的话，那么，北京人使用火的遗迹，却是证据确凿，无可怀疑的了。它是现有人类明确用火最早的遗迹之一。在北京人居住过的洞穴里，发现了几层灰烬，其中一层，最厚的地方达六米，说明篝火在这里连续燃烧的时间很长。灰烬中有许多被火烧过的兽骨、石块和朴树子。最上一层的灰烬还分成两大堆。灰烬成堆，说明北京人不但懂得用火，而且已有保存火种和管理火的能力了。从民族学的资料来看，原始民族最古老的保存火种的方法，主要是用篝火方式，即不断地往燃着的火堆中投放木柴，使用时让火焰燃得高些；不用时用灰土盖上，使其阴燃；再用时扒开灰土，添草木引燃。
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只有当人们从利用自然火并保持火种不灭到能够人工取火，这才算是第一次控制了这种变革物质的、强大的自然力。我们的先民到底是在什么时候发明人工取火的，现在还说不清楚。人工取火的发明可能与制造工具和武器时对木、石等的加工过程有联系。人们很早就会观察到当加工燧石时，有时会有火花溅出；也会注意到，当钻木、锯木、刮木时，木头会发热，甚至发生烟火。有了这些启示，又经过长期的经验积累，人们终于发明了人工取火的方法。中华人民共和国成立前，我国一些少数民族还保留着原始的人工取火方法，如苦聪人的锯竹法，黎族的钻木法，佤族的摩擦法和傣族的压击法等。“钻”和“摩”大概是传播比较广的取火方法。古书中有“燧人氏”教民“钻燧取火，以化腥臊”【12】的记载，还说“木与木相摩则燃”【13】。钻、摩、锯、压这类取火方法都需要有一定的技巧，否则是取不出火来的。
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火的使用，是人类技术史上的一项伟大发明。有了火，人们始能从“茹毛饮血”的生食变为熟食，使食物范围扩大。这对人的大脑和体质的发展有着重要的意义。火给人以亮光和温暖，即可用来防止野兽的侵袭，又能用来围攻猎取野兽。火可以用来烧烤木料，烧裂石块以制作工具和武器。火还可以用来开垦土地，烧制陶器，冶炼金属……古代世界各民族都有关于火的神话和传说。“燧人氏”无疑是我们祖先心目中的英雄。在希腊神话中则有普罗米修斯背着天神宙斯，把火从天上偷了带给人间的故事。普罗米修斯因而成了牺牲自己给人类带来幸福和解放的英雄形象被人们所传颂。确实，没有火就不可能有文明世界的出现。恩格斯说：“就世界性的解放作用而言，摩擦生火还是超过了蒸汽机。”【14】
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中国科学技术史稿（修订版） [:1701078122]
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三 从采集狩猎到原始农牧业
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农业和畜牧业的起源
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恩格斯在《家庭、私有制和国家的起源》一书中正确地指出：“野蛮时代特有的标志，是动物的驯养、繁殖和植物的种植。”【15】所谓“野蛮时代”，相当于新石器时代，农业和畜牧业是人类社会发展到一定阶段的产物，它必须在人们的生产技术和经验发展到一定的水平才可能产生。植物的种植是采集经济发展的结果。人们经过长期的采集活动，掌握了一些野生植物的生长规律，进行了人工栽培的尝试；与此同时，还需创造出适于农业耕作的工具，才能使砍伐树木、开荒种地成为可能。据我国古书记载，传说在远古的时候，有“神农氏作，斫木为耜，揉木为耒，耒耜之利，以教天下”【16】。又有“神农尝百草水土甘苦”【17】之说，即把“神农氏”这位无可查考的神话人物视作我国最早发明农业和医药的英雄。其实农业的真正发明者，应是原始社会中分工主要从事采集活动的妇女们。动物的驯养，则是狩猎经济发展的结果。由于弓箭在狩猎中的使用，提高了狩猎效率；网罟、陷阱、栏栅等在狩猎中的应用，使人们能够捕捉到活的动物。随着捕获量增加与食用稍有盈余的情况出现，就逐渐产生了“拘兽以为畜”【18】的驯养方法。
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考古发掘资料证明，远在七八千年前，我国黄河、长江流域就已有了一定水平的原始农业和畜牧业。估计开始发生的时期应更早些。一些属于新石器时代早期和中期的遗址中，除发现有大量的原始农业工具外，还有农作物种子和家畜骨骼。这说明我国农业和畜牧业可能差不多是同时发生的。到距今约四五千年前，我国原始农业和畜牧业已因各地自然条件和资源不同，黄河、长江以至珠江流域等地区的氏族部落形成了以农业为主，兼营畜牧和采集渔猎的综合经济；草原地区的氏族部落则形成了以畜牧业为主，兼营农业和渔猎采集的经济。有的靠近湖海或河流的氏族部落虽已有原始农业和畜牧业发生，但仍经营着以采集、渔猎为主的经济生活。
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原始耕作技术
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我国是世界上发明农业最早的国家之一，也是世界农作物起源中心地之一。新石器时代早期，人们即已根据各自所在地区不同的气候、土壤特点和植物资源，培植出不同的农作物，并沿着不同的道路发展农业生产。黄河流域的原始农业，以种植耐干旱的粟为主。距今七千九百多年的河南新郑裴李岗遗址出土了较多数量的农业生产工具，从土地开垦到农作物收割和谷物加工的工具都有。河北武安磁山和西安半坡遗址中都出土有储存粮食的窖穴，半坡遗址还出土了一个带盖的陶罐，其中有保存完好的粟粒，这些是六七千年前黄河流域栽种粟的实物例证。又在另一陶罐中发现有白菜或芥菜类的种子，说明我国蔬菜种植和谷物种植有同样悠久的历史。浙江余姚河姆渡遗址发现大量稻谷、稻壳、稻秆、稻叶，这是七千年前长江流域种植水稻的见证。河姆渡和半坡的稻与粟经鉴定，都已是经过相当长时期的人工栽培的品种。江苏、湖北、安徽、江西、云南、四川、湖南、广东等省一些地方新石器时代遗址中都有发现四五千年前的水稻遗迹。五千多年前的浙江吴兴钱山漾遗址中发现的稻谷已有粳稻与籼稻之分。看来，水稻是长江流域和华南各地的主要栽培农作物。又根据考古出土资料，在新石器时代晚期，大麻、苎麻、花生、芝麻、蚕豆、葫芦、菱角和一些豆类作物可能也开始种植了。
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图1－3 河姆渡出土的骨耜（上左）和木槌（上右）、稻谷（下左）、木耜（下右）