江汉大地，美丽富饶，人杰地灵。两千多年前的先祖们创造了光辉灿烂的楚文化，取得了许多走在当时世界前列的科技成就。今天，生活在这一地区的人们在建设现代化的历程中，在科学技术领域已经并将不断取得更多的成就，必将再次走在世界的前列。

《光耀东方——楚国的科技成就》是《楚文化知识》丛书中的一本。为了能够在有限的篇幅内尽可能较全面地反映出楚国的科技成就，同时又能够较清楚地说明问题，择其要点列了48个问题进行阐述，其中许多内容均来自拙作《楚国科学技术史稿》和《楚国的矿冶、髹漆和玻璃制造》两书。另外，由于年代的久远和资料的匮乏，两千多年前生活在江汉大地上的楚国劳动人民所取得的许多科技成就已经无法寻觅了，本书所阐述的可能仅仅是其中的一小部分。然而就这一小部分来说，楚文化的光辉已经十分耀眼了，因为在当时，楚国的许多科技成就是处在世界前列的。

西周时期，楚国是一个“土不过同”的小国，江汉地区是当时的蛮夷之地，“僻在荆山，筚路蓝缕”，与当时中原地区相比较，科技是落后的。然而经过数代人的努力，到春秋中期以后，楚国成了当时的大国之一，在科学技术的许多方面也走在了各诸侯国的前面，充分体现出楚国劳动人民的艰苦奋斗的精神、不断进取的精神、虚心学习的精神。

写在前面的话

一 铜的开采、冶炼与青铜制造

二 黄金与白银

三 铁的冶炼与生铁柔化技术

四 髹漆工艺

五 纺织技术

六 数学

七 兵器制造技术

八 机械及其他

九 天文知识与农业生产

十 楚文化的传播与交流

一 铜的开采、冶炼与青铜制造

1.铜矿开采技术

近几十年来，在长江南岸的沿线一带考古发掘中，相继发现了一批春秋战国时期的古代矿冶遗址，主要有湖北大冶铜绿山、阳新港下，江西瑞昌铜岭，湖南麻阳九曲湾等。最迟从春秋中期开始，这些铜矿都在楚国的疆域之内，所以它们是属于楚国的铜矿山，其开采技术也就代表了春秋战国时期楚国的水平。下面主要根据考古发掘的资料对其凿井技术、支护技术、排水技术等分别进行阐述。

(1)凿井技术。

古代矿井的开凿，首先要选择井口的位置，一般是选在矿脉在地表的露头处，义称为“矿苗”的地方。早期采矿是露天开采，就是在地面上挖坑开采矿石，但用这种方法是采不到较深处的矿石的。为了能以开采地下深处的矿石，人们发明了凿井技术。与地面呈垂直方向的矿井称之为竖井，竖井下面沿水平方向的矿井称之为平巷。春秋战国时期楚国铜矿山的凿井技术已经达到了一定的水半，为了能开采到富铜矿石，楚国的矿工们开凿了大量的竖井、平巷、斜井等，最深已经开采到了距离地面40米左右深处的矿石。春秋时期楚国矿山的凿井工具主要是青铜工具和木工具，到了战国时期铁工具得到了较多的使用，凿井工具主要有斧、锛、錾、锤、凿等。现以斧为例对凿井的方式加以说明。

以体积的大小来区别，斧有多种。铜绿山一处古代矿井中就曾出土11件直柄铜斧。这种铜斧长25厘米，刃宽22厘米，重3.5公斤。经分析，这类铜斧由含铜约90％、含锡约6.5％的青铜制成，具有较好的强度与韧性，开凿岩石比较有力。

铜绿山古代矿井中还出土有一种特大型直柄铜斧，重量约有16公斤，出土时基本没有锈蚀，表面仍然泛着青铜的光泽，但其刃部磨损较大，可见是一件实用的凿井工具。这类大型直柄铜斧使用时用绳索系在平巷的横梁上，斧刃直指岩壁，由矿工手持斧柄向前冲击岩壁。铜斧由于重量大，冲击力很强，是水平方向凿岩的有力工具。

铜绿山古代矿井中还出土有一种直柄铁斧，在铁斧的木柄顶端缠有4道篾箍。这种铁斧是垂直方向凿岩的有力工具，缠上篾箍就是为了防止捶击时木柄开裂而特地设置的。实际操作时，斧刃插在岩石的裂缝处，一人手持斧柄，一人用铁锤捶击斧柄顶端，类似现代矿山开采中钢钎的作用。

此外，锛、錾、凿等都是小型凿井工具，便于在矿井下的窄小空间里挖掘井壁，如湖南麻阳九曲湾古代矿井的井壁上至今还留有用錾挖掘的痕迹。古代的工具一般都是一器多用，上述这些凿井的工具当然也可以作他用。

(2)支护技术。

矿井的支护是为了保证矿石开采活动时的安全，特别是在岩石破碎的地带更是如此。当时楚国各地矿井的支护方法大体相同，但由于地质条件的不同以及井巷的不同又有一定的区别。例如：早期的竖井因井口较小，采用的是较细一点的2根圆木与2根半圆木组成，在圆木的两端做成方形榫头，半圆木盼两端做成方形榫眼并削成尖状，互相套合而构成一副坚实的方形框架。安放在竖井内时其半圆木的尖端嵌入井壁，稳固框架。框架与框架之间相距40厘米至60厘米，然后用细木棍与绳索将每个框架的四角分别捆扎住，使之成为一个整体，在框架的外面再铺设细木棍与竹席挡住岩壁。较晚时期的竖井因井口口径达到80匣米或更大一些，所以用来制作方形框架的圆木也较粗，直径达到近lO厘米。将圆木的两端砍削成台阶状的搭口榫，4根圆木搭成一个方形框架，框架的大小与竖井大小相近，一个框架叠压在另一个框架上面呈密集排列，就形成了一个安全的垂直空间。

斜井的支护方法与竖井相似，也是采用圆木或方木，通过榫卯形成方形框架后密集排列而成。大冶铜绿山发掘出的古代斜井的倾斜度约25度至75度不等，其支护的方式也有两种：一种是框架垂直于斜井的顶底板密集地排列，另一种是框架沿着地心的方向密集地排列。这表明当时的楚国矿工们对于斜井的支护已经有了正反两个方面的经验。

平巷的支护也是采用4根圆木或半圆木(1根顶梁、1根地梁、2根立柱)通过榫卯形成框架，框架间隔排列，其顶部及两旁用木板或半圆木铺设护壁，形成一个比较安全的生产空间。这种平巷的支护结构称为“完全棚子”。有的平巷只采用3根圆木或半圆木(1根顶梁、2根立柱)通过榫卯形成“门”字形框架，“门”字形框架间隔排列，其顶部及两旁用木板或半圆木铺设护壁，也可形成一个比较安全的生产空间。因少用一根地梁，所以这种平巷的支护结构称为“不完全棚子”。

也有的矿井，因为地质条件比较好，支护方法更加简单。如湖南麻阳九曲湾战国时期的古矿井，位于比较坚固的岩石层中。支护是采用2根立柱、1根地梁组成倒“门”字形的框架，框架稀疏排列，其顶部就是利用天然的岩石层作为护顶，只是在顶部岩石层有裂缝的情况下才放置一块长木板，以增加立柱的受力面积。这种简单的支护迄今也未发现有破顶的现象，说明在当时当地的情况下是安全可靠的。

可见，两千多年前的楚国矿工们已经懂得根据不同的地质条件采用不同的支护方法。更令人惊奇的是，现今的考古发掘资料表明，在这些古代矿井中没有发现一例当时因矿井倒塌而造成人员死亡的现象。这足以证明春秋战国时期楚国矿井的支护技术是比较安全可靠的。

(3)排水、通风与照明。

春秋战国时期的矿井，最深的距地面约40米左右，大部分矿井都开凿在潜水面以上，仅有少量矿井开凿到了潜水面以下。所以对大部分矿井来说，排水主要针对的是地面雨雪水的渗入，只有少部分矿井要考虑地下水的排水问题。在大冶铜绿山古代矿井的考古发掘中，发现在一些平巷内的一侧铺有护壁木板的地方还铺设有排水用的木槽，多节木槽互相连接，在连接处一般都涂有一层青灰泥以防渗漏。当排水木槽不可避免地要通过提升矿石的竖井或主巷时，就在这一段木槽的上面铺一层木板，使之成为一条暗槽。在古代矿井内还发现有一种敞口木桶，其桶壁的下部凿有一方形的孔。当排水木槽需要转弯时，在两个木槽连接处放上一个木桶，就能随意地改变水流的方向，所以这种木桶也是排水的工具之一。矿井中的积水都是通过木槽排到矿井底部的蓄水仓、窨井或废弃的矿井内，再通过木桶、绳索、辘轳等提升工具提到井外。

矿井内的通风，主要是依靠自然通风。因为古代矿井是井、巷相连，竖井较多且深度有限，加上井下矿工的人数较少，依靠自然风流循环通风是可以满足要求的。有的研究者根据铜绿山古代矿井的井底遗留有20厘米至30厘米厚竹材燃烧的灰烬及残留有竹篦的现象，推测这是一种辅助通风的方法，即存井底点燃竹篦加热井内的空气造成负压，这时新鲜空气由其他井筒前来补充，形成了空气对流。这种方法在夏初、秋末空气滞流的季节，是有一定作用的。

古代矿井内用于照明的遗物，在考古发掘中也有发现：大冶铜绿山古矿井中发现有未燃烧完全的竹签；瑞昌铜岭古矿井中出土有一件陶器，该件陶器底部还留有火烧过的烟炱痕迹与数根未燃烧完全的竹签；麻阳九曲湾古矿井中出土了一种陶豆，可能是用来作照明的灯具。我们知道，竹签一般都含有油质，容易燃烧，直到现代有时仍然用于照明。古代的矿井中矿工数量不多，照明燃烧的竹签数量有限，同时在矿井内燃烧一定量的竹签，还有利于矿井内的通风，与上述的辅助通风方法相吻合，又与考古发掘出的遗物相一致，所以说春秋战国时期的楚国矿工们是采用燃烧竹签等在矿井内进行照明的。P3-7

写在前面的话

《光耀东方——楚国的科技成就》是《楚文化知识》丛书中的一本。为了能够在有限的篇幅内尽可能较全面地反映出楚国的科技成就，同时又能够较清楚地说明问题，择其要点列了48个问题进行阐述，其中许多内容均来自拙作《楚国科学技术史稿》和《楚国的矿冶、髹漆和玻璃制造》两书。另外，由于年代的久远和资料的匮乏，两千多年前生活在江汉大地上的楚国劳动人民所取得的许多科技成就已经无法寻觅了，本书所阐述的可能仅仅是其中的一小部分。然而就这一小部分来说，楚文化的光辉已经十分耀眼了，因为在当时，楚国的许多科技成就是处在世界前列的。

西周时期，楚国是一个“土不过同”的小国，江汉地区是当时的蛮夷之地，“僻在荆山，筚路蓝缕”，与当时中原地区相比较，科技是落后的。然而经过数代人的努力，到春秋中期以后，楚国成了当时的大国之一，在科学技术的许多方面也走在了各诸侯国的前面，充分体现出楚国劳动人民的艰苦奋斗的精神、不断进取的精神、虚心学习的精神。例如：利用丰富的牛漆资源，创造出了光辉的“漆器文化”，是楚国人艰苦奋斗精神的结果。同时，楚国人又将西周时期主要用于礼器的漆制品，发展成为在社会许多领域都得到使用的日常用器，这是楚国人不断进取精神的最好体现。楚国的铜矿开采技术、青铜铸造技术，特别是青铜剑制造技术，是在学习、借鉴吴、越人的技术基础上发展起来的。他们不仅学习干将、莫邪、欧冶子的制剑技术，而且在此基础上有所发展，制造出了刚柔结合的复合剑，充分体现出了楚地劳动人民虚心学习的精神。

江汉大地，美丽富饶，人杰地灵。两千多年前的先祖们创造了光辉灿烂的楚文化，取得了许多走在当时世界前列的科技成就。今天，生活在这一地区的人们在建设现代化的历程中，在科学技术领域已经并将不断取得更多的成就，必将再次走在世界的前列。