材料與人類文明

更新時間:2023-05-29 14:42:53 閱讀：評論：0

材料與人類文明

簡單回顧一下歷史便可知曉，正是在歷史發展過程中以及與此相聯系的
人類知識和經驗的增長過程中，材料的使用才得以發展。我們可從中得知：
是哪些或哪類材料在一定的歷史條件下最能滿足技術和經濟的需要；同時還
可看到，材料的發展與社會的發展以及人類文明之間貫穿著一條辯證的線
索。
在人類發展史的早期階段，直接獲取的自然財富被用于滿足最簡單的需
要。自然財富、原料、材料、產品階段幾乎是協調一致的。由于沒有分工，
并且只不過是滿足自身的直接需要，所以精加工的勞動比重很小。隨著分工
程度的深化，對在自然界尋覓到的原始材料進行加工的興趣提高了。此后，
長期以來所形成的社會關系，不斷提供新的途徑來更多地生產消費品和改善
居住條件。如果人類想要改善生活條件，那么無論在哪個社會階段，都必須
發展技術及與此相聯系的材料使用為前提。人身體上的“工具”、“發動設
備”和感官均有局限性。如果沒有具備相應數量、質量、形式和布局的一定
材料，沒有必要的知識和技能，人類便會停留在原始階段。
數百萬年前，人類擺脫了動物界，開始有意識地使用石頭。除了骨頭之
外，石頭是人類最早使用的材料之一。起初這種材料造型粗糙，但后來經過
加工，使人類得以掌握多倍于體力的力量，人類被迫發展那些在與環境斗爭
中取勝的能力。人類先是用石頭和骨頭制成簡單、基本的工具來補充手掌、
手指、指甲和牙齒的功能。這些工具是手握的。當他們獲得了不僅使用原始
石頭，而且進行加工的能力后，幾乎等于完成了一次革命。當人類約在 50
萬年前使用火時，石料的價值就更大了。人類是由勞動創造的，勞動又是從
制造工具開始的。在已經發現的舊石器時代的人類遺址里，可以看到我們的
祖先用石頭打磨制成的石刀、石斧、刮削器等，這些就是人類早期曾經用過
的工具。勞動工具的出現，也帶來了社會物質和人類文明的進步。
四、五十萬年前北京猿人群居洞穴，狩獵為生，使用的工具主要源于石
頭和骨頭，制作粗糙，用途尚未分化。他們的生產力水平低下，生活維艱，
甚至弱肉強食?？脊艑W家還發現猿人有食人之風，也許猿人根本沒有意識到
這樣做是否道德。至于打扮自己——美的概念，他們連想也不會想。
在18，000年前山頂洞人的洞穴里，曾發現七件穿孔的石珠，五件穿孔
的海蚶殼和一百多只穿孔的象牙。這說明了比較溫飽的人類萌發了愛美之
心。山頂洞人掌握了磨制和鉆孔技術，能制造比較精致的石器和骨器，用骨
針把獸皮縫制成衣服。
古生物學研究證明：在這個時期，除了能加工粗糙的石器外，還能制造
工具。除了拳狀鍥之外，還有刮刀和刮板。骨頭、象牙、石頭和植物編織物
被用來制造魚叉、魚鉤和魚網等。原始時代和史前時期用“劃時代材料”來
命名歷史階段，形象地說明了材料在人類歷史上的重要性。
公元前15，000到10，000年之間，形成了早期的農業。此間產生的初
期勞動生產力革命——農業革命的必然結果，是原始社會的解體。雖然材料
仍局限在傳統原料之內，但人的能力提高了。他們可以把材料加工得更加精
細，而且富有藝術性。

----------------------- Page 4-----------------------

約在公元前7000年，開始了最早的社會分工，形成了游牧部落和農耕。
同時，材料及其產品有了進一步的發展，如罐壺、紡織和編織產品。至此，
人類活動的產物主要來自直接支出的勞動，即活勞動。直到勞動分工和出現
專式的制作時，勞動過程的組成部分才被加以區別。這就是勞動力、勞動工
具和勞動對象。這個時期（其演變過程長達數千年）可看作是材料誕生的時
期，勞動是慢慢地被物化了。
六千多年前的西安半坡遺址為我們提供了豐富的文物和史料。出土的汲
水用尖底陶罐、魚紋彩陶盆、口沿有幾十種符號的陶缽都十分精美。半坡人
普遍使用磨制的石鏟、石刀等石器。他們還把骨、角制成針、錐、魚鉤、魚
叉和弓箭。巖石、獸骨和陶土成為他們熟悉的材料。
石器的使用歷史最為漫長，達二、三百萬年之久。后來由于生產力的發
展，我們的祖先在不斷改進石器和尋找石料的勞動中，發現了天然銅塊（自
然銅），把它加熱鍛打，加工成各種器物，銅首次被有意識地用來作為材料。
后來又發現把錫礦石加到銅里一起熔煉，制成的物品更加堅韌耐磨，這就是
青銅。一般來說，原始的農業、手工業和文字是青銅時代的特征。
公元前5500到4000年之間，隨著灌溉技術的出現以及順乎自然而形成
的手工業，人類進入其生存的一個新的歷史階段。早期東方人在河谷地區居
住，使農業和手工業分開。這是第二次大的社會分工，它使勞動生產率急劇
增長，從而使少數人能夠占有剩余產品和行使他們的權力。可以想像，一個
古代狩獵者為保障其生存基礎，需要有20平方公里的獵區；而以農田為生存
基礎的耕農，則可在相同的面積上養活9000人。顯然，這個時期的初期已取
得了巨大的進步，而后來的自然手工業和灌溉技術更使其大大向前邁進，彩
陶是這個時期引人注目的改進?？脊湃藛T除發現了簡單的用品外，還發現大
量的容器，尤其是有相當藝術價值的繪畫的容器。金屬銅比石頭具有更廣泛
的用途，這使它更廣泛被采用，而石頭作為材料已退居第二位。更主要的發
展成果是青銅，銅具有這種形式后，才大大優于石器。起初，人們只是無意
識地在銅內加入其它金屬，如鉛、鋅、銀和錫而得到合金。但不久便認識到，
這些真銅和假銅具有比純銅更好的性質，而用 6～20％的鋅制成銅合金的效
果最佳。
在青銅時代早期，就發明了金屬澆鑄這一重要工藝技術。它主要用于合
金成分大于10％的合金，因為這時已經不能再用錘打的方式進行加工。青銅
熔煉是個突破，此后便能生產成分不同的新材料，冶金邁入技術歷史的前列。
隨之而來的是金屬分割、成型、焊接等不同的金屬加工技術，同時，也使社
會物質水平和人類文明得到不同程度的提高。
在五千多年前的仰韶文化遺址中，發現了陶制紡輪和骨針，有的陶器上
留有麻布紋的痕跡，說明人們已懂得紡織。在3500～3000年前的商代遺址
中，出土了大量青銅器，包括青銅樂器銅鐃。河南安陽出土的商代晚期大司
母戊鼎重達875千克，以其精美壯麗聞名中外。商代的墓葬物中已經有鍍錫
的銅器和錫、鉛、金器，商代的甲骨文字中，有不少“車”、“舟”、”帆”
字，反映出當時的交通已有相當高的水平。
我國的青銅冶煉始于夏代（公元前2140～公元前1711年）。進入奴隸
社會以后，煉鋼技術發展很快。所使用的勞動工具、武器、食具、貨幣、日
用品和車馬裝飾，都是用青銅制造的，顯示出我們祖先精湛的藝術才能。更
主要的是青銅材料代表一種新的生產力登上了歷史舞臺，有力地促進了生產

----------------------- Page 5-----------------------

的發展和人類文明的進步。
鐵的出現，在很大程度上與隕鐵的發現有關，但鐵礦開采可能與銅礦開
采有關。鐵加工曾有兩個技術中心，一個中心是西亞，另一個中心是中國。
在那里，當時正向最早期的機械過渡（使用動物和水輪作動力的最老的機
器），直到18、19世紀的工業革命才從數量和規模上超越了這個階段。越來
越多的手工業者能自力開采和加工金屬。少數鍛工場掌握了加工和制作最精
良銅材的技術。淬火鋼獲得了聲譽，古代稱之為塞樂鐵。為獲得熔化金屬礦
石達到的溫度，使用了木炭。但如果沒有充分的氧氣，木炭最高只能達到900
℃，被熔碴污染的初級產品在熾熱狀態下加以錘打，使其凈化，從而可得到
可鍛鐵。根據考古挖掘和現有的文獻來判斷，鐵在公元前12世紀最終占據了
統治地位。
2700～2400年前的春秋時代，我國人民已經掌握了冶鐵技術，比歐洲早
1800年左右。那時是戰國時代，鑄鐵的生產和應用顯著擴大，已經使用鐵模
鑄造農具，白口鐵、展性鑄鐵、麻口鐵等品種相繼出現，進而由鑄鐵發展到
煉鋼，并且發展了三種不同的煉鋼方法。
我國的傳統冶煉和澆鑄技術，包括精密澆鑄技術延續發展了一千多年，
直到六百多年前的明朝還在世界上處于遙遙領先地位，這也是我國燦爛的古
代文化繁榮的基礎，我國勞動人民對人類文明作出了巨大貢獻。
在公元一世紀來臨時，技術發展達到了第一個高潮。羅馬帝國的崩潰和
此后許多世紀許多社會生活領域的停滯不前，禁錮了技術的進步。

----------------------- Page 6-----------------------

工業革命與新興材料

公元1000年以后，技術領域才開始了一個新時代。原料的開采和加工技
術經歷了重要的繁榮階段，當時以水力為驅動能代替以往動物和人的力量。
利用水力驅動的鼓風機使冶煉達到的溫度，可將鐵化為液體，鐵在爐火中被
加工成可鍛鐵，從而發明了精煉法。此法直到18世紀末才被其它方法淘汰，
直到這時才可以大量生產質量較高的鐵。
18世紀是技術革新的世紀。對行將到來的基礎材料工業發展來說，最重
要的發明是人們掌握了用硬煤煉焦并用于為煉鐵輸入能量。后來很快就發明
了攪煉法，這種煉鋼法可使用硬煤而不使其接觸鐵。1856年，在把常壓空氣
鼓進一個轉爐內將鐵變為鋼的時候，引起了極大轟動。19世紀，西汀丁——
馬丁法和托馬斯法標志著煉鋼技術的完善。
在此，涉及到材料史上一個新的歷史階段。因為它是科學技術革命以前
人類歷史上整個生產力系統第一次革命性轉變的標志，故對其作幾點重要說
明。
18世紀中期，可以看出當時最進步的國家（如英國）的技術發展趨勢，
這種發展在數十年內即導致階級結構發生史無前例的變化，這就是 18、19
世紀的工業革命。當（1879年）革命的風暴席卷法國時，英國正在發生比較
安靜的、但同樣是巨大的變革。蒸汽和新的工作母機把手工工場轉變為現代
化大工業，從而使市民社會的全部基礎發生了革命性變化。手工工場的緩慢
發展過程轉變為一個真正暴風雨般、突飛猛進的生產階段。
勞動手段的變化，即從工具到機器的飛躍，促使其它工業部門也不能停
滯不前。機器在重工業和交通中的應用也具有同樣重要意義。這種變化與材
料有多大關系呢？
18世紀中期，由于生產金屬所需的木炭不斷增加，使英國的森林遭到嚴
重砍伐。如果仍然不控制砍伐，便威脅到水土的保持。尋求新的、利用硬煤
煉鋼方法，不但能使生產保持當時的水平，而且能加以提高，以適應國民經
濟增長的需要。經過許多試驗終于達到目的，1759年卡龍制鐵廠首次用煤代
替木材。1750年一爐的產量約為300噸，而1800年之后已達到1500噸，1783
年首次使用的炒鋼法使鋼鐵生產發生了一次革命，它提高了鋼的產量，最后
還成功地把蒸汽機用在鋼鐵的生產中。在此之前，蒸汽機已經用在深度日益
增加的礦山，以解決排水問題。
隨著紡織工業建設對機器需求的不斷增長，出現了新的工業部門——機
械制造工業。這個工業的勞動對象很久以來始終是木材，而且動工方式最初
大多是木材加工，后來對鐵、鋼、黃銅和其它材料逐漸增多加工。在資本主
義生產把國民經濟立于新的基礎上、將它所占領的市場統一為國內市場的情
況下，必須用新的交通系統把生產與消費、原料與銷售市場聯系起來。因而，
建造鐵路就成為工業革命的巨大推動力，“鋼鐵時代”來臨了。但這個時代
幾乎沒能達到其驕傲的頂峰，因為新的材料已經問世了，那就是塑料。
天然產物的轉換及合成材料的歷史同焦油染料工業的歷史有密切聯系。
焦油染料工業在19世紀末期是作為過去有機化學的工業結晶而形成的。隨著
硬煤煉焦的增多，焦油產量也增加了，因此人們普遍尋求利用這種廢物的方
法。1856年，英國人威廉·亨利·泊金找到了一種大規模生產有用染料苯胺
紫的工藝。當科庫勒斯于1865年發現苯的化學式——碳化物的關鍵，一個新

----------------------- Page 7-----------------------

的工業就誕生了，最初主要生產染料和藥品。19世紀70年代至90年代是以
電磁理論的建立及其在工業上的應用為主要標志的。法拉第發現了電磁感應
現象以后，有實用價值的發電機已經制成。但是，電在工業上的應用，并不
是從制造發電機開始的。也就是說，電不是首先作為能源使用，而是用于電
報和電話等通信事業。因為那時候電燈、電動機等一類電器還未出現，發電
機發出的電用不了，電沒有多大銷路，因此電力工業得不到大發展。自從1879
年美國大發明家愛迪生發明了白熾電燈以后，每家每戶都用電照明，用電量
猛增，大規模工業發電才迅速發展，電力革命的曙光才照到人間。
白熾燈泡的發明，是與燈絲試驗成功密切相關的。愛迪生花費了一年多
時間，一共試驗了一千多種燈絲材料，最后采用碳纖維才獲得初步成功，以
后又改用高熔點的鎢作燈絲。大大小小的電燈泡推動了美國工業發展，發電
廠（站）像雨后春筍般建立起來。電力工業發展的需要，促進了發電機、電
動機、變壓器、電線和電纜工業的誕生和發展。同時，還推動了材料與工藝
技術的發展。例如，各種導體、絕緣體以及后來半導體材料的發現；電鍍、
電解、電焊、電火花加工等新工藝的應用。
工業革命后英國的鋼鐵產量大幅度上升，年產量從一萬噸猛增到130萬
噸。鋼鐵、無機化工材料、機械等工業產品占世界總產量一半以上，獲得了
“世界工廠”的稱號。這次工業革命，正如1848年《共產黨宣言》中所說的：
“資產階級在它的不到100年的階級統治中所創造的生產力，比過去一切時
代創造的全部生產力還要多，還要大。”
本世紀前半期，則以核能、飛機、汽車、化工和電子計算機的發明或發
展作標志的。放射性材料鐳和釙發現以后，核裂變原理取得重要成果，核能
開始被利用。飛機的革新是與航空材料的進步密切相關的；1927～1931年是
化工技術發生轉折的時期，繼塑料以后，合成橡膠和合成纖維材料相繼問世，
使有機合成材料工業進入一個嶄新階段；本世紀初，內燃機技術取得突破，
汽車開始大量生產；還有1945年世界上第一臺電子計算機的發明；1957年
第一顆人造衛星上天等。
當今世界，我們正面臨著又一場新的技術革命——有人稱之為第四次工
業革命。這次革命是以信息科學、材料科學和生物科學為前沿的。世界科技
界權威人士認為，這場工業技術革命所帶來的影響和創造的社會財富，將遠
遠超過歷次工業革命。
在回顧歷史時，不僅要看到質的問題，也要看到量的問題。從時代上看，
材料的發展是相當緩慢的。用于材料的原料長期以來是有限的，只是隨著工
業革命及其產生的社會效果，才發生了變化。不同材料領域的科技迅速進步，
在很大程度上標志并豐富了我們的時代。

----------------------- Page 8-----------------------

原料能提供無窮財富嗎

原料的基礎包含于物質世界之內。人類通過勞動，將天然狀態下的物料
（其中有75％屬于天然寶藏，25％來自農業、林業和海洋經濟）略加處理，
便取得原料。實踐中還分為一次原料和二次原料。前者從自然界中分化出來，
并只經過一個階段的加工；后者是在生產消費或個人消費的一定階段上分出
并返回生產過程。物料（天然資源）經過人類的勞動轉變為原料。人類把原
始的、天然的物料從其自然結構中分化出來，在這個階段，原料成為社會上
的消費對象或生產資料。由此可以得出結論：要滿足人類的任何物質需要，
都要有原料。因此，對原料的需要將經歷長期的、然而卻是根本的轉變。動、
植物產物用來維持生命，這是原料的第一個和最低級（然而也是最必要的）
形式。人類當時對于物料變化的過程認識很有限，千萬年來，尋找到的天然
寶藏和財富很少得到精加工。隨著手工工場的出現，勞動分工和專業化的進
一步發展；隨著生產率的提高，人們曾努力深入認識生產所用原料的奧秘。
開始時根據經驗成功發現的方法，可以反復出現，這就促使人們更深入地認
識物質，尋找規律。人們開始掌握了這方面的必要知識，出現了關于物質內
在聯系的最早的科學研究。有趣的是，其起源是地質學。起初地質學的研究
方向只是天然寶藏，探明礦床和開采方法。后來，社會需要要求地質學從一
種尋找和發現的學說向著原料方法方面進一步發展并實現專門化。這個時期
的特點是：人類利用附近環境的資源可以滿足他們對原料的需要，而且用這
種形式也可以滿足在數量和質量上更高的要求。
最近25年，全世界生產了約400億噸石油，這相當有史以來全部產量的
80％；同樣，煤產量約為600億噸，鐵礦約為120億噸，分別相當于有史以
來產量的40％和60％。過去的25年，世界人口增長到原來的1.6倍，煤和
鐵礦等重要原料的產量增加到原來的二倍，石油增加到五倍，天然氣增加到
四倍。為了擴大生產，要求探明更多、更好的礦床。一方面要勘查新的礦床，
另一方面也要采用新的開采和選礦工藝，以利用品位低的原料。
地球上的五十多億居民的原料需要取決于以下兩個重要因素：用作能源
和主要材料的原料的人均消耗量以及用于個人消費的原料的人均消耗量；工
業國家居民所占的百分比。
20％的世界居民消耗80％的原料，而其余的80％居民則僅用20％的原
料以滿足其基本的生活需要。工業發達國家所消耗的原料，超過世界水平的
2～3倍，而發展中國家的人均消耗量僅為世界平均水平的10％。一方面，為
了滿足工業國家不斷增長的需要而要求更多的原料；另一方面，發展中國家
為補足自己也要巨量材料。因此，為滿足對原料日益增長的需要，開發新原
料，研究利用現有原料或開發已查明儲備原料等，都具有世界性的社會意義。
社會的需要決定了對原料的需求。
在所有國家，有效開發和利用原料，尤其是國內原料，是發展經濟的重
要前提。在其他工業高度發達的國家里，各種原料供應也很緊張。發達國家
的原料出口，1955年約為94％，1960年約為90％，而1966年已下降到88
％，這種每隔十年下降6％的趨勢將持續下去，而就地加工原料的趨勢正在
增加。有些原料的世界需求增加速度超出其生產增長速度，例如有色金屬，
在這種情況下，提高原料生產回收率具有重要意義。較合理的工藝和能源消
耗相結合，對材料經濟具有決定性的意義。

本文發布于:2023-05-29 14:42:53，感謝您對本站的認可！

本文鏈接：http://m.newhan.cn/zhishi/a/168534257359395.html

本文word下載地址：材料與人類文明.doc

本文 PDF 下載地址：材料與人類文明.pdf

上一篇：浙江萬里學院《體育與健康》理論考試試卷

下一篇：返回列表