瓷器精美，青铜贵重，这些精美的文物又是如何打造出来的？如何控制瓷釉原料才能生产出青、白等多色釉瓷？如何发现了生漆这一美观耐用的“人工塑料”？越王勾践青铜剑又是如何历经千年而不锈？

　　古人的智慧超出想象，我们从硅酸盐、金属、日常生活三个方面，探讨古人对化学知识的认识与应用，挖掘文物背后的科学原理，了解古人在科技方面的创造与智慧，体味中国古代科技的高光时刻。

　　硅酸盐是硅、氧与化学元素 （主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等）结合而成的化合物的总称。它在地壳中分布极广，是构成多数岩石（如花岗岩）和土壤的主要成分。大多数熔点高，化学性质稳定。

　　瓷器由瓷胎、釉和彩三部分组成。单纯施釉很难创造出带有精美图案的瓷器，因为釉本身的表现力有限。比如我们常说的彩瓷，就是用颜料在瓷器上涂抹勾勒烧制而成。根据颜料所在的位置，就衍生出了两类不同的釉彩，分别是釉下彩和釉上彩。

　　釉下彩，就是直接在坯体上使用颜料彩绘，绘画完成后在坯体上罩一层透明釉，入窑高温烧制后，即可得到釉下彩瓷器。釉上彩刚好相反，就是直接在瓷器的釉上施彩，再用700℃—900℃的低温二次入窑烧制，固化彩料后，即可得到釉上彩瓷器。

　　青花和釉里红属于高温釉下彩。青白釉创始于北宋前期，其瓷器胎体洁白，釉料中三氧化二铁含量低于0.99%，呈色介于青白二色之间。铜红釉，或简称红釉，以铜为着色剂，在还原气氛中烧成，元代才开始熟练拿通体一色的铜红釉烧成技术。青花以氧化钴作着色剂，呈色较为稳定，受空气氧影响较小，烧制成功率较高；釉里红以铜红料为着色剂，在高温还原气氛下烧成，呈色不稳定，极易受密室中氯气影响，难度大，成品率低。

　　此谷仓表面以施青白釉为主；所有立柱和正面仓板均匀涂抹铜红釉，栏杆，瓦当、屋脊上子和莲花都用铜红料点提装饰；大门的对联和背板的志铭以青花料书写，仓侧大字则用釉里红书写。四种高温釉（彩）工艺集于一件器物之上，在元代瓷器只此一例。此谷仓承宋代景德镇青白釉之传统，青白釉清澈透明，色调高准；元代瓷器上铜红釉开始大面积施用，此器是最早的一件纪年红釉瓷，也是所见的极少的几件元代纪年青花釉里红瓷器之一。

　　青瓷最早出现在江南，主要是当地富产优质高岭土，还采用不同于北方馒头窑的龙窑，从而将铁含量降到1%，还产生1300度的高温。它表现了汉晋青瓷的工艺水平，还生动复原了两千多年的江南大族庄园生活，它是早期青瓷的典型代表。

　　从东汉后期开始，历经三国、两晋、南北朝制瓷工艺的长期实践，到了隋唐，青瓷的烧制技术已经趋于成熟。对青瓷的研究结果表明，青瓷釉中含有1%-3%的氧化亚铁，从而使釉色呈现青绿色。这不仅要求釉药配比合理，特别是铁离子含量要适当，而且烧制过程中须严格控制窑温和控制通风状况。

　　北齐白釉绿彩长颈瓶来自北齐武平六年（575年）的范粹墓，是目古工作者发现的最早一批白瓷。这批白瓷胎料比较细白，没有上化妆土，釉层薄而滋润，釉色乳白，但仔细看又呈现乳浊的淡青色。

　　它开创了中国陶瓷釉彩装饰的先河，它是单色釉向彩色釉发展的重要一步，为色彩斑斓的唐三彩奠定了工艺基础。此器施纯正透明釉，釉色薄而滋润，玻璃质感较强，釉色普遍白中泛黄，有些釉厚处泛青色，在乳白色透明釉上施数道绿釉。胎料经过加工淘洗，比较细腻，呈灰白色，胎子外面还施了一层化妆土。

　　在中国陶瓷发展史上，早期的瓷器均属于青瓷系统，白瓷的生产要晚于青瓷，白瓷生产的条件比青瓷更为严格，必须降低胎、釉料中的铁的含量。北齐白釉绿彩长颈瓶是中国发现的最早的白瓷器之一，它的出现标志着制瓷工艺的巨大进步，它打破了青瓷一统天下的局面，为以后彩瓷的发展奠定了基础。

　　白瓷的烧造技术在唐代已较成熟，唐代邢窑白瓷精工制作，有润滑如玉的触感。经测试表明，邢窑白瓷的瓷胎中氧化硅含量一般在60%—65%之间，氧化铝含量则高达28%-35%。氧化铁、氧化钛及其他金属氧化物含量都非常低。原料中氧化铁含量低，决定了邢窑瓷器的白度较高。

　　唐三彩是唐代独特的一种低温釉陶工艺，因以绿、黄、蓝三色为主故名，制造时入窑两次，先烧釉，釉以铅为熔剂，高温下呈玻璃状可流淌。唐三彩骆驼载乐俑正是利用这一特点，使不同色釉于高温下交混，制造出绮丽的艺术效果。

　　就胎体工艺而言，唐三彩骆驼载乐俑的胎骨为瓷土胎，胎体装饰上则是采用了先刻花后填彩的手法。就施釉技法而言，唐三彩骆驼载乐俑主要采用了“分区施釉法”和“点染融彩法”，前者是指器物上单彩、双彩和三彩的痕迹同时存在；后者则是借鉴了国画中的水墨晕染的手法，在陶器表面点上釉色以出现斑驳淋漓的效果。

　　进一步说，这件器物在施釉手法上主要采用的是“溜釉法”，即采用勺子等容器盛满釉汁从器物周围慢慢溜挂以施釉。在上釉过程中，由于唐三彩的釉流动性很大，玻璃质感较强，不同颜色的彩釉便会相互掺杂和融汇，呈现出独特的艺术效果，而这也是唐三彩的精妙所在。

　　通体施月白色釉，釉内气泡密集，釉面有棕眼。器身边棱处因高温烧成时釉层熔融垂流，致使釉层变薄，映现出胎骨呈黄褐色。钧窑较多的是玫瑰紫，月白釉作为窑变的产物，数量是最少的。窑变釉原理与釉的化学成分及烧造工艺相关，铁会变成绿色或蓝色，铜则会呈现红色。然而特意烧这种月白釉是非常困难的，只能是偶尔为之。

　　钧瓷通过器物、釉色以及对烧成工艺的严格控制展现出宋人的诗性美学。这一烧成技术的成熟与进步和窑炉结构性能的提升关系密切。尤其是柴烧工艺的普遍应用，不但给窑带来工艺上的补充，更带来艺术品质上的提升。利用薪柴作为燃料来烧制，柴的火焰长而火力软，在烧制过程中窑室内充满着火焰，能够充分排除窑内残存的空气，使外界空气不易进入，为烧制提供了有利保障。为了获得湿润、含蓄如玉的釉质，工匠会严格控制烧成温度与气氛，利用低于烧成温度条件下进行烧制来实现工艺理想。

　　元青花萧何月下追韩信图梅瓶烧造于景德镇，在材料上选用的是从西城进口的苏麻离青，苏麻离青出自西亚地区，是一种低锰高铁的钴蓝料，含量为10%—19.05%，故其青花成色十分浓艳。这种青料烧成的最大特征就是釉聚处会出现黑褐色结晶斑。

　　在绘画技法上，此瓶采用了点荣技法，所有图案、花纹都是一笔点画完成，流畅有力，这点和传统青花的分染技法有很大区别。白釉洁净莹润，青料浓艳幽雅，二者相互映衬。加之遒劲的拓抹绘瓷笔法，使画面有丹青之妙。

　　元代的瓷器制作在继承传统的基础上又有所创新，制作出了独具特色的精品，这种霁蓝釉梅瓶就是其中一种。元朝时，景德镇采用了新的制作工艺，把“钴”作为呈色剂融在釉中，烧制出了美丽如蓝宝石般的钴蓝釉。由于制瓷工匠掌握了钴的呈色原理，所以此梅瓶具有色彩浓艳、釉层淳厚、光泽度强、透明度好的特点。

　　元蓝釉白龙纹梅瓶通体施霁蓝釉，云龙、宝珠施青白釉。由于此梅瓶器形较大，胎体分三截成形，用釉药粘接，接缝明显可见，底部留有轮修痕迹。施釉方法是先在刻画的龙纹和云纹上施白釉，然后将纹饰罩上，其余部分施蓝釉。其生坯施釉，1280～1300℃高温下一次烧成，工艺继承元代传统，延烧不断。

　　红山文化女神像是红山文化“女神庙”中众多女神像中唯一完整的人像面部，真小，头像以黄土掺草禾为胎、未经烧制，出土时面部涂有红彩，双眼镶嵌青色玉片。

　　女神像是人们看到的最早的祖先形象，是祖先用黄土所塑造的。但黄土作为陶塑材料的可塑性大都很差，经过长期的烧陶经验积累，先民认识到杂质少、黏性大的易熔黏土所和的泥料更具可塑性和凝胶性。

　　黏土是某些岩石风化的产物，由云母、石英、高岭土、方解石以及铁的氧化物和有机物组成，是人类最早打交道的无机化合物的混合物。黏土的可塑性即泥料形状变化的可能性，凝胶性则是指陶胚烧制过程中不易开裂的性质，与其化学组成和化学结构有关。可塑性和凝胶性取决于黏土中氧化铝、氧化硅等盐类胶状物质及铁、钙、镁、钠、钾等金属氧化物所造成的电解质盐类间的合理配比。一般来说，黏土中氧化铝的含量高，可塑性会增强，而氧化钙的含量高，则陶器会更容易变形。

　　除此之外，可塑性还与黏土颗粒的粗细有关，粗颗粒越多，可塑性越差。因此颗粒较细的红土、沉积土、黑土等黏土是先民的更好选择。当土质不够细腻时，便可以通过淘洗来去除杂质提高凝胶性和可塑性，从而产生了专门淘洗黏土的淘洗池。在淘洗之后将黏土陈放一段时间，黏土中的固态成分在水分子的作用下变成饱含结晶水的凝胶体，进而使得黏土更具凝胶性。

　　随着经验的积累，人们逐渐意识到有掺和料的陶器会比没有掺和料的更有耐热急变性能。红山文化女神像正是由黄土掺草禾而制成，从掺入植物叶茎或稻壳到掺入砂粒，人们的制陶工艺不断发展，对黏土等材质的认识也不断增加。

　　彩绘蟠龙纹陶盘出土于山西襄汾陶寺遗址第3072号墓，陶盘内壁施黑色陶衣并磨光为地，蟠龙纹以朱红彩绘制而成，是彩绘陶的精美代表。彩绘陶又称烧后彩绘陶，指将陶胎烧成之后在其表面进行彩绘的陶器，彩绘陶因绘制后不再烧彩，因此色料附着性不牢，花纹受潮或经水便很容易脱落。

　　陶盘内蟠龙形象以黑彩和红彩绘成，红黑配色的审美体现了当时先民对色彩的认知，也是他们对于颜色搭配的审美观。而红彩、黑彩也是新石器时代的彩陶器中使用最为频繁的颜色，其中，黑彩的着色剂主要是氧化锰；红彩主要源自天然赤铁矿，赤铁矿也叫赭石，化学成分为Fe2O3、属六方晶系的氧化物矿物，是自然界分布极广的铁矿物，也是一种重要的炼铁原料。除此之外，白色也是彩陶文化中常见的颜色，主要成分是高岭土、含有镁质的黏土、石膏和方解石等。

　　绿玻璃盖罐和绿玻璃小瓶都在陕西西安西郊李静训墓出土，但二者在制造上却又有区分。绿玻璃盖罐的制作采用的是魏晋时期引入的西方技术，区别于传统的透明度不高的铅玻璃，新技术含钠钙成分较高。而绿玻璃小瓶的质地为高铅玻璃，是中国自己制造的玻璃器。

　　中国古代玻璃技术萌芽于西周，到了战国时期已发展起一个具有独特化学组成的玻璃系统，沿用的是PbO-BaO-SiO2，和PbO-SiO2系统。战国时期，铅钡玻璃出现，后又逐渐消失了。铅玻璃则盛行于战国、两汉，而且一直延续到近代。在两汉时期，一些地区曾出现过钾玻璃。

　　此后，中国古代玻璃也由单一系统发展为多系统，通过文化交流，吸收了外来技术。考古还曾发现战国时期的少量类似于西方古罗马璃制品的钾钙玻璃和钠钙玻璃制品。隋唐时期的玻璃成分则主要采用高铅玻璃和钠钙玻璃两种不同配方，钠钙玻璃在这段时期明显增多，这也和当时东西方经济文化往来分不开。

　　青铜器，在古时被称为“金”或“吉金”（古以祭祀为吉礼，故称铜铸之祭器为“吉金”），是红铜与锡、铅的合金。古人发现，在红铜中加入适当的锡，可以获得更高的硬度，从而利用铜锡合金铸造包括礼器和兵器在内的各种器具。

　　《考工记》出自于《周礼》，是中国春秋战国时期记述官营手工业各工种规范和制造工艺的文献。《考工记》中记载了我国古代创制的六种铜锡比例不同的合金成分配比，称之为“六齐” （“齐”，通假字，通“剂”，指合金配方），这是中国也是世界上最早的合金配制记载。

　　铜器比例在《考工记》中记载如下：“六分其金而锡居一，谓之钟鼎之齐；五分其金而锡居一，谓之斧斤之齐；四分其金而锡居一，谓之戈戟之齐；三分其金而锡居一，谓之大刃之齐；五分其金而锡居二，谓之削杀矢之齐；金锡半，谓之鉴燧之齐。”这里的“齐”指的就是铜锡比例。

　　专家经光谱定性分析与化学分析的沉淀法进行定量分析，“后母戊”青铜鼎含铜84.77%、锡11.64%、铅2.79%，与战国时期成书的《考工记筑氏》所记鼎的铜锡比例基本相符，从中可见中国古代青铜文明的内在传承。

　　青铜器由于是铜锡铅合。