司母戊鼎铸造之谜

高 蒙 河

    在天安门广场的国家博物馆里，有一件镇馆之宝，那就是堪称国家重器，一直被写在各种教科书里的著名的司母戊鼎（图一）。它是迄今所出商代最重的青铜容器，整体长方形、四足二耳，通高133厘米，宽78厘米，长110厘米，重达832.84公斤。鼎腹内有铭文“司母戊”（又读“后母戊” ）三字，是商王为祭祀其母“戊”而作。

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    在三千多年前的商代，这样一件足有大半个人高的超大铸件、巨型重鼎，究竟是用什么法子铸造出来的呢？我们的商代祖先又是如何来解决那些塑造泥模、翻制陶范、合范灌注等设计、工艺和流程上的十分复杂的问题的呢？不但民众心存疑问，就是专业界也困扰多年，一度成为一道道历史文化谜题。

    首先，大鼎铸造时所需的铜料，至少要超过1000公斤。问题是在没有大型容量的现代熔炉和冶金技术甚至煤、焦炭的情况下，这么多的铜器原料怎样一次性加以熔化的？

    在司母戊鼎的出土地安阳殷墟遗址，考古学家发现了一种可能是商代熔铜时使用的名为”将军盔“的容器（图二）。容器高32厘米，口径约23厘米，每次可熔铜12.5公斤。按大鼎约832公斤计算，需70个将军盔同时进行熔炼才行，加上其他工序总共计需要300人以上。另外，在安阳遗址铸铜作坊里，还发现了一种更大的冶炼用坩埚，直径83厘米，壁厚约5厘米，每个可溶铜200公斤左右。这一来，那只要5、6个大型坩埚，就足敷铸造大鼎的需要了。

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    其次，司母戊鼎的体量如此之大，是一次性浇铸成型的？还是做成一个个部件后再焊接组装成型的呢？

    曾经有不少人分析，这么巨大的青铜鼎，只能是先分别铸制鼎耳、鼎身、鼎足各部分，然后再合铸为整体。但后来有专家研究，认为司母戊鼎仍然是用传统的浑铸法整体铸造出来的。铸造前，先用陶土塑模，然后翻范。范是用泥做的模具，分腹范、顶范、底范和浇口范等。范制好后，把内范和外范组合成大鼎铸型，中间留出用于浇铸铜液的器壁缝隙（图三）。大鼎鼎足是与整个铸型连为一体的。有的鼎足作为浇铸口，有的鼎足作为排气口，以防止内部空气堵塞，青铜液无法完全填充。

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    为了浇铸便利和减少珍贵的铜料损耗，铸造时，先在地上挖一个大型铸坑，大鼎模具的口朝下，有浇注口的鼎足在上，将大型坩埚置于铸鼎浇注口的近旁，并在坩埚和浇注口之间做出铜液的流槽。为了保证大鼎的一次性浑铸成型，各坩埚需要同时溶铜，以便在浇铸时铜液能持续不断地注入浇口。

    还要提到，大鼎各个部位的厚度并不一样，像器壁平均在2-3厘米厚，而鼎足的直径却有15厘米粗。如果将四足铸成实芯的，那器壁冷却快，四足则冷却慢，热胀冷缩的膨胀系数不同，如果一次性浇铸的话，四足与器身很可能会发生断裂，根本不能成型。后来专家通过对大鼎做X光检测后发现，鼎足不是实芯的，而是空芯的，这就很好地解决了浇铸时可能因厚薄不匀带来的麻烦，反映出当时的工匠显然已经掌握了热力学原理，有意将四足铸成了空芯。（原载《科学画报》2012年第10期）