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第二节 汞的发现与应用
段清波
一、水银的一般性能
水银是汞的形象化称谓,这是因为它在常温下呈液态,颜色又似银的缘故。这种在常温下唯一呈液态的金属,内聚力很强,熔点-38.87℃,沸点356.58℃,比重13.5939(20℃),蒸汽比重6.9㎏/m3,在36度就开始蒸发,温度越高蒸发就越快,汞蒸汽可以随着大气环流迁移到很远的地方,甚至人迹罕见的北极。汞蒸汽属剧毒物质,在空气和水中能够保持相对稳定的状态,常温下虽不氧化但能挥发,一旦加热则成为氧化汞。水银最显著的一个特性是它能和除铁之外的任何金属溶成合金,并能在一定的温度下又被重新置换出来。
在自然界中,水银以游离态(汞Hg)或化合态(辰砂HgS)两种形式存在。游离态的汞称为自然汞;辰砂矿中的自然汞由辰砂氧化而成,属三方晶系,辰砂呈猩红色半透明状,具有金刚石般的光泽,硬度2—2.5,比重8.09。汞的主要矿物辰砂,在古代称丹砂、朱砂或石朱砂,具有鲜艳的色泽,它的得名是因为宋代以后主要产销市场在湖南辰州(现名沅陵)的缘故。由于辰砂色泽艳红、美丽,粒度大者称珠宝砂,因此含辰砂的叶蜡石俗称鸡血石。
汞的特性是在常温状态下即开始蒸发活动,汞及其化合物具有强烈的毒性特征,水体中的汞和有机汞进入人体后,很容易被人体吸收和蓄积,并随着血液的流动进入人体器官和组织中,从而引起全身性的中毒;如果长期吸入汞蒸汽和汞化合物粉尘,极易产生以精神—神经异常、齿银炎、震颤为主要症状的中毒现象;在较短的时间段内,吸入大剂量汞蒸汽或化合物可以导致急性汞中毒,急性汞中毒主要由口服升汞等汞化合物引起,在服后数分钟到数十分钟即引起急性腐蚀性口腔炎和胃肠炎,引起口腔咽喉灼痛,并伴有恶心、呕吐、腹痛,继之开始腹泻;汞蒸汽较易透过肺泡壁含脂质的细胞膜,与血液中的脂质结合,很快分布到全身各组织,汞在红细胞和其他组织中被氧化成Hg2+,并与蛋白质结合而蓄积,很难再被释放,金属汞在胃肠道几乎不被吸收。秦汉以后,在制汞或者制作汞合金、炼丹过程中,因为对金属汞的特性缺乏知识,肯定发生过数量不少的中毒事件。
从化合态的辰砂到液态的水银,只需要经过加热即可完成这一过程;虽然自然界中含有少量的游离状态的水银,但这种银白色的液体,或许因为缺乏使用上的迫切性,在东周之前似乎并没有被人们充分地认识,或者说被利用。
二、辰砂在古代的应用
水银的原料即化合态的硫化汞,也即辰砂,在古代中国有着悠久的利用史,河南偃师二里头宫殿遗址就曾发现储存丹砂的灰坑①,说明早在夏代辰砂已经被人们利用,而且很可能是被当作颜色来使用的。辰砂以其鲜明的外在颜色,被最大众化地用在颜料方面,作为红色系的主要矿物颜料,直到今天,仍然如此。夏商之际,荆州的“丹”即辰砂被首次记载到《尚书·禹贡》中;到了东周,辰砂就有了比较多的记载,《管子》:“丹砂之穴不塞,则商贾不处”②;《周礼》有“职方氏掌天下之图”,荆州“其利丹银齿革”③。说明辰砂在相当广泛的程度上被使用,虽然我们还不知道它除了作颜色用外还有其他什么用途。
辰砂被用在药物学上至迟不晚于东周,随着实践经验的不断丰富,人们发现辰砂的另外一种用途,即作为中药材使用。它在中医学上做治疗恶疮、疥癣药物的原料,具有安神、镇静的功效,其性微寒味苦,主治癫狂、惊悸、不寐等症状,“凡疗疡,以五毒攻之”④,而五毒之一便有辰砂,我们从《周礼》中简略的记载中,可以得出此时已经将辰砂用到治病上这一判断。这一知识被中医药界长期传承至今。
也许红色会引起人们感观乃至精神方面的联想,辰砂被较早认识并一直备受人们喜爱或许还可以从宗教学上获得解释,这也许是后世许多人比较偏爱以朱砂来避邪的原因。
① 中国社会科学院考古研究所二里头工作队:《偃师二里头新发现的石器和玉器》,《考古》1976年第4期。
② 《管子·侈靡第三十五》。
③ 《周礼·夏官司马·职方氏》。
④ 《周礼·天官冢宰·疡医》。
三、水银在古代的应用
没有证据说明,春秋之前我们的先民已经具备从辰砂中炼升水银的认识水平和实践能力。
有赖于春秋时期的社会综合发展,造就了科学技术的同步发展;确凿无疑的事实说明,此时水银已经被制造出来,而且也有一定的产量,这从春秋齐桓公①、吴王阖闾以及卒于公元前490年的春秋后期齐景公墓葬中存在水银池的记载可以得到证实②。南北朝时期的齐地曾发现过一座内藏大量水银的春秋古墓③,从文献上看,历史上水银在汞合金、医疗、处理尸体、炼制丹药以及其他宗教信仰等方面被不同程度地利用着。
汞能够溶解除铁以外几乎所有的其他金属,而金属被溶解后遇热又能再生出汞来,这一特性春秋时期便被人们渐渐地认识到,这是古代金属冶炼史上最值得称道的一项科学成就。这种认识不久就被富有探索精神的思想家加以发挥,在相当程度上影响到古代中国的哲学进展。
据文献记载分析,水银的最早用途是制造汞合金。春秋时各种汞齐渐次被发明出来,如汞金合金是按照7:1的比例制成金汞齐,将之均匀地涂抹在其他金属器皿上,然后经过加热烘烤,使器物表面金汞齐物质中的汞悉数挥发,从而使金留镀在金属表面,成为鎏金④;鎏银也是同样的道理。见之于春秋晚期鎏金鎏银器说明⑤,此时水银不仅被炼升出来,而且人们对其性能已经有了相当的掌握,同时也说明水银制造的历史必定要早于鎏金器物出现的时代。随着技术的进步,战国时期还发明了鎏金银器⑥。之后鎏金鎏银技术在古代更加广为盛行。
随着人们对水银的认识逐步的深入,水银还被用在医疗方面。至迟到了西汉,由辰砂炼升的水银除了其他方面用途外也开始用在治疗上,最早见到的应用案例是马王堆汉墓出土帛书中的内容,在《五十二病方》中有五条涉及用水银治病的药方,治疗疾病的种类包括治疗癣、痂、痈、瘙等。⑦
如果说辰砂以及水银在古代中国的用途仅限于上述两方面内容的话,无论如何应当是令人愉快的骄傲。但是,从战国晚期之后,在阴阳五行思想的影响下,道家中的迷信成分和原本质朴的科学如影相随,方士们开始幻想以水银来炼制能使人长生不老的丹药,使得古代关于水银方面的科学走向歧途,这一过程持续到宋代,人们才逐渐从迷惘中清醒过来。
大概受道家炼丹思想的影响,人们相信经过水银浸泡过的尸体,可以长久地保存下来,但在早期文献中我们没有看到这样的事例,只有到宋代这一现象才达到登峰造极的程度。文献中有春秋时期高级贵族墓葬中设置水银池的记载,后文的分析可以证实,春秋战国时在墓葬中置放水银,不是出于防腐的考虑,也不是出于防盗的作用,或许是因为水银独特的表面属性,直到唐代懿宗咸通十四年,水银池还被当作仙境的一种面貌用在迎奉佛骨上⑧。
现在我们需要关注的是秦始皇时期,人们对水银的认识程度以及水银是否开始被用来炼制丹药的问题。
② 或以为此处的齐桓公并不是春秋时期的姜齐桓公小白,而是战国时期的田齐桓公午(卒于公元前643年)。见张学海:《田齐六陵考》,《文物》1984年第9期。
② 《史记·齐太公世家》:“八月乃葬齐桓公。”正义引《括地志》云:“齐桓公墓在临菑县南二十一里牛山上,亦名鼎足山,一名牛首堈,一所二坟。晋永嘉末,人发之,初得版,次得水银池,有气不得入。经数月,乃牵犬入中,得金蚕数十簿,珠襦、玉匣、缯采,军器,不可胜数。又以人殉葬,骸骨狼藉也。”第1495页。《史记·吴太伯世家》裴骃《集解》注引《越绝书》曰:“阖庐冢在吴县昌门外,名曰虎丘。下池广六十步,水深一丈五尺,桐棺三重,澒池六尺。”《索隐》曰:“澒,音胡贡反。以水银为池。”
③ (唐)段成式:《酉阳杂俎》:“齐景公墓在贝丘县近北,近世有人开之,下入三丈,石函中得一鹅,鹅回转翅以拨石,复下入一丈,便有青气上腾,望之如陶烟,飞鸟过之辄坠死,遂不敢入。”
④ 鎏金在汉代又称涂金、火镀金、烧金或汞镀金。齐东方:《中国早期金银工艺初论》,《文物季刊》1998年第2期。
⑤ 1981年绍兴狮子山306号春秋晚期(或认为属战国早期)楚墓出土的鎏金嵌玉扣饰是时代最早的鎏金铜器。除此之外,1957年信阳1号楚墓出土的鎏金铜削和2号墓出土的鎏金长方板,属战国早期。战国时期的鎏金器还有山西长治分水岭墓葬出土的鎏金车马饰、河南信阳长台关楚墓出土的鎏金带钩等。1975年云南楚雄万家坝21号墓出土鎏金铜片2件,5号墓出土鎏金铜管38件。铜片长方形,四边有并列的长方形孔三组,出土时紧贴棺内壁竖放,长53、宽19.3、厚0.45厘米。管为薄铜片弯卷成,外壁鎏金,中空,管长8.2、直径0.3厘米。时代属春秋晚期至战国,与中原鎏金工艺是否有关,目前未论定。银易变色,故鎏金较少。最早鎏金器见于1972年洛阳中州路19号车马坑中的马络饰,属战国中期。浙江省文物管理委员会等:《绍兴306号战国墓发掘简报》,《文物》1984年第1期;边成修:《长治分水岭126号墓发掘简报》,《文物》1972年第4期。
⑥ 山东省淄博市博物馆:《西汉齐王墓随葬器物坑》,《考古学报》1985年第2期。
⑦ 马王堆汉墓帛书整理小组编:《马五堆汉墓帛书·五十二病方》,文物出版社1976年版。
⑧ 《新唐书·李蔚列传》:“京师高赀相与集大衢,作缯台缦阙,注水银为池,金玉为树木,聚桑门罗像,考鼓鸣螺继日夜,锦车绣舆,载歌舞从之。”中华书局1975年版,第5353页。
秦始皇陵园考古研究/段清波著.—北京:北京大学出版社,2011.3