陶器和瓷器
陶器是人類最古老的發明之一，而且可能是第一種人類創造的材料。目前已知的最早陶製品出土于捷克摩拉維亞盆地下維斯特尼采村（Dolní Věstonice）的舊石器時代遺址，距今約為2.6萬年。此遺址奇特的地方在於，在發現的1萬多件陶製品和殘片中，除了少量人和動物塑像、扁平陶片、直徑1-2厘米的陶珠外，絕大多數是具有不規則表面、直徑小於1厘米的物件，用途不明。[1] 這些陶器用本地黃土燒製，推測燒製溫度在500-800攝氏度。技術上來説，它們沒有玻璃化（或只有少量玻璃化），只是用火把黃土燒結而已，應該歸類于低級粗土器（earthenware）。該遺址似乎是一個製作祭祀用品的作坊，沒有發現任何陶製用具。
最早的陶罐殘跡則發現于中國。江西省萬年縣仙人洞、吊桶環遺址出土了距今2萬年的陶罐碎片。[2] 直綫距離700公里之外的湖南省道縣玉蟾岩遺址則出土了距今1.8萬年的陶製容器碎片。[3] 這些褐紅色陶器造型粗放，在相對低溫下燒制，顏色和厚度都不均勻。陶片中含有大量石英顆粒。許多器皿上都裝飾有繩紋，部分內表面也裝飾有繩紋。[4] 它們也屬於粗土器。
仙人洞的陶罐有反復燒灼的痕跡。研究者認爲，這些陶罐被用於烹煮食物。和捷克下維斯特尼采村的小塑像相比，中國的陶製用具代表了重大的技術進步。把陶器作爲厨具，説明古人已經認識到了陶的隔水和導熱性能，可以製成任意形狀，用作容器、盛水器。另外，陶罐能反復使用以及其形制遠大於先前發現的捷克小塑像，證明先民已經能夠製作大型和沒有缺陷的陶器，初步掌握了製陶的工藝。這些發現説明，製陶并不是在定居農業出現後才發展起來的，而是在農業和定居生活之前獨立發展起來的。
世界上很多其它較早陶器遺存都出現在東亞及其周邊地區，説明東亞在早期陶器發展史上占據重要的地位，很可能是當時最重要的陶器技術中心。比如日本出土過最早距今1.4萬年的繩紋陶器。[5]俄羅斯遠東地區也曾發現大量相同時期的陶器。[6] 撒哈拉以南非洲、南美洲大約在1.1萬年前開始使用陶器。文明歷史最爲久遠的古代近東在9000年前才出現製陶活動。但是，製陶工藝的一次大革命——陶輪的發明就發生在那裏。歐洲的新石器時代陶器則源於古代近東。捷克下維斯特尼采村的遠古製陶文化完全湮沒，尚未發現對後世有影響。
中國陶器的發展相當連貫，基本沒有缺環。[7]玉蟾岩的人類聚落一直持續到1.4萬年前，之後是河北保定南莊頭遺址（1.1萬年前）、河南省新鄭市裴李崗文化（9000年前）再到距今約7000年的仰韶文化以及浙江餘姚河姆渡遺址。這些地方出土的陶器以泥質紅陶和夾砂紅陶為主，[8]用手工製作，沒有使用陶輪。其質地粗疏，器壁厚薄不一。紅陶最早出現是因爲其燒製溫度要求最低（700-900攝氏度）。裴李崗以及山東淄博后李遺址（距今約8000年）還發現了中國最早的燒陶窯爐。近東亞利姆山一期（Yarim Tepe I）發現的最早窯爐晚於裴李崗，和后李文化大致屬於同一時期。[9]
在大汶口文化晚期（6600-5000年前）、龍山文化（5000-4000年前）時期，陶輪傳入中國。陶器的形狀因此變得更加規整對稱，器壁越來越均勻。這時的窯爐溫度也上升到1000攝氏度，燒出的陶器質地密實，更加堅硬。龍山先民還發明了表面滲碳技術。經過打磨的薄胎黑陶通體烏黑髮亮，厚度猶如蛋殼，其技藝到今天仍然屬於絕技，複製起來並不容易。
殷商時，中國陶器製作技術出現了幾次重要的革新。首先是釉藥的發明。所謂釉，是陶坯表面的礦物在高溫下熔化并在冷卻後形成的薄玻璃層。因爲此前的陶窯溫度不夠高，陶器大多是無釉的，少數有自然生成的釉，但或有或無，時有時無。某些礦物可以降低粘土的熔點，讓陶坯表面更容易形成釉。這些礦物就是最早的釉藥。釉讓陶器更美觀、更耐用；另外，釉藥使對陶器染色成爲可能。
另一個發現是高嶺土（瓷土）。和之前燒製陶器的粘土相比，高嶺土純净、細膩、顔色均一。但是高嶺土并非隨手可得而是需要開采，並需要更高的溫度燒製，因此沒有成爲遠古陶器的主要原料。商代出現了用高嶺土燒製的白陶。這時隨著窯爐溫度的進一步升高，陶器開始向瓷器轉化。
瓷器和陶器有幾個主要區別。首先，瓷器原料包括高嶺土、正長石和石英。和陶土相比，高嶺土中酸性氧化物（二氧化硅）有所增加，而鹼性氧化物（氧化鈣、氧化鎂、氧化鈉等）相對減少。其次，瓷器的燒製溫度需要1200攝氏度以上。最後，瓷器的玻璃化程度高於陶器。因此在材料特性上，瓷器更緻密堅硬，透氣性低，吸水率低，敲擊時更容易發出金石之聲，甚至被古人用來製作樂器。無怪《集韻·平聲·脂韻》說：「瓷，陶器之緻堅者。」唐张戬（音同剪）《考声均韵》说：「瓷，瓦类也，加阻药面而色泽光也」。
瓷器是中國獨有的發明。浙江湖州、德清的東苕溪流域發現了懷疑為夏代一直到戰國時的原始瓷窯群。江西贛江流域吳城商代遺址出土了大量的硬陶和原始瓷器以及多座瓷窯。在這些地區，硬陶和原始瓷的發現比較普遍，出土數量超過中原和華北，出現時間也較早。化學分析顯示，至少在商代，吳城周邊可能是殷商都城原始瓷的主要供應地，一直延續到到帝乙、帝辛（即商紂王）時期。[10] 西周直至戰國時代這種原始瓷「南多北少」的局面仍然沒有改變，而且當時中原的原始瓷幾乎均可從江南土墩墓中找到相同的器物。因此有人提出，吳越可能是中國瓷器的真正發源地。
到西元2世紀，瓷器燒製工藝趨于成熟。比如河南信陽擂鼓臺曾經發現了東漢和帝永元十一年（西元99年）的青瓷。但當時浙江的越窯仍然是業内翹楚：寧波附近出土了大量東漢延熹到初平年間的瓷器。上海硅酸鹽所對上虞小仙壇東漢晚期瓷窯出土的瓷片進行了分析。其綜合評價是，其燒製溫度在1260到1310攝氏度之間，瓷質細膩均匀，有透光性。有的器物通體有光亮、呈淡青色的釉，而且釉和胎結合緊密，透氣性和吸水性都比較低，已經稱得上是真正的瓷器。[11] 根據目前的考古證據，這應當是中國青瓷的鼻祖。
青瓷首先出現，是因爲瓷土中含有較多鉄的緣故。因此使用製造青瓷的技術和原料，無法燒出純白瓷器。[12] 南北朝時出現了一些白色的瓷器。它們使用了乳白色的含鉛低溫釉，因此可以在較低溫度下生成乳白的釉層，這種器物萌芽于北魏、風行于北齊。比如北齊范粹墓中出土的「白瓷」就屬此類，後來發現是「披著白釉」的陶器。真正的白瓷一般認爲出現於隋代。部分白瓷使用「障眼法」：在瓷坯上施一層白色化妝土然後再上釉；另外的白瓷用的是白胎和半透明釉或透明釉；二者均在高溫下燒製而成。[13]
到唐代，瓷器使用已經在民間普及，中國的瓷器開始傳播到東亞和南亞其它國家。由於中國南北自然條件和審美觀的不同，制瓷業漸漸形成了南方以青瓷爲主、北方以白瓷爲主的局面。浙江的越窯和河北的邢窯分別代表了兩大瓷係的最高水準。至此，很多制瓷技術和工藝基本成型。後世瓷業分工越來越細化，匠人開始在瓷器造型和顔色上下功夫。唐朝越窯青瓷「千峰翠色」、邢窯白瓷「白如雪」；後周有「雨過天青」瓷；吳越國有「秘色」瓷，到宋元明清則異彩紛呈，可謂琳琅滿目，蔚爲大觀。中國瓷器遠播世界，成爲中華文明的招牌產品之一。中國的英語名稱China不作爲專有名詞的時候，就是瓷器的意思，可見中國瓷器的影響力。這是中華先民對世界文明的一大貢獻。
陶器和瓷器的原料包括粘土（代表性礦物為高嶺土、膨潤土，化學成分是水合硅酸鋁）、滑石（水合硅酸鎂）、石英（二氧化硅）、長石（含有鈉或鉀的鋁硅酸鹽）以及其它礦物。高嶺土比陶土雜質少，也因此需要更高的燒制溫度。
燒制陶瓷既是物理過程，又是化學過程。物理方面，陶坯在高温下經過脫水、除氣，發生收縮、熔融、致密化以及玻璃化。化學方面，各成分失去結晶水，發生極其複雜的化學反應，生成大量新化合物，同時伴有非晶相區域和結晶區的生长、轉變、交聯並最終達成平衡。
陶瓷上色主要歸功於釉藥中呈色劑的化學反應。釉的主要成分包括硅酸鹽、氧化鋁、硼酸鹽、磷酸鹽等。在早期陶瓷發展史中，最重要的呈色劑當屬鐵離子。鐵有兩種氧化態：二價鐵（II）呈綠色；三價鐵（III）顔色比較深，為紅色。當窯中氧氣消耗殆盡、碳燃料不充分燃燒生成大量一氧化碳時（還原焰），釉中的鐵大多被還原成二價鐵，燒成的產品就會呈綠色或者青色。歷史上最先燒制出來的瓷器是青瓷、單色瓷就是這個原因。在窯中氧氣充分的情況下（氧化焰），釉中的鐵都被氧化成三價鐵，產品會呈現灰色到暗紅褐色。根據現在的分析，釉中如果二價鐵在1%以下，其色澤淡綠；1到3%時，呈濃綠或青綠。鐵再增多，將由綠轉黃褐色。鐵含量到8%時，即使在還原焰中也很難全部還原，大部分為三價鐵，因此呈紅色到暗褐。如果釉層較厚，就會得到黑瓷。白瓷比青瓷更晚出現，使用含鐵量較低的高嶺土是關鍵之一。除鐵之外，呈色劑還有銅、鈷、錳等離子。宋代的鈞窯以開創彩色釉而聞名。現在知道其紅色釉就是來源于氧化銅。元代的釉裏紅瓷器也是以銅為呈色劑。明代青花瓷的藍色則是依靠氧化鈷。
題圖為匈牙利Herend 陶瓷廠的展品展示。（來源： Wikicommons，CC-BY-SA 4.0 ）
引用與注釋
[1] The Origins of Ceramic Technology at Dolni Vecaronstonice, Czechoslovakia. Vandiver, P. B., et al. Science, 1989, 246, 1002–1008. DOI:10.1126/science.246.4933.1002
[2] Early Pottery at 20,000 Years Ago in Xianrendong Cave, China. Wu, X., et al. Science, 2012, 336, 1696–1700. DOI:10.1126/science.1218643
[3] Boaretto, E., et al. Radiocarbon dating of charcoal and bone collagen associated with early pottery at Yuchanyan Cave, Hunan Province, China. Proc. Natl. Acad. Sci. 2009, 106(24), 9595–9600. DOI:10.1073/pnas.0900539106
[4] 東アジアにおける土器の起源について，王小慶, Bull. Tohoku Univ. Museum, 2010, 9, 41–47.
[5] The Oldest Pottery in the World, Kainer, S. Curr. World Archaeol. 2003, 44–49.
[6] On Early Pottery-Making in the Russian Far East, Zhushchikhovskaya, I. Asian Perspectives, 1997, 36, 159-174.
[7] 關於詳盡的陶瓷史，請參見：1）中國硅酸鹽學會：《中國陶瓷史》，文物出版社，1982年；2）矢部良明：中国陶磁の八千年，平凡社，1992年；3）李家治：《中國科學技術史・陶瓷卷》，科學出版社，1998年；4）弓場紀知：《古代の土器》，（平凡社版中国の陶磁 1），平凡社，1999年；5）張福康：《中國古陶瓷的科學》，上海人民美術出版社，2000年；6）馮先銘：《中國陶瓷》修訂版，上海古籍出版社，2001年；7）謝端琚、馬文寬：《陶瓷史話》，社會科學文獻出版社，2012年。
[8] 這些遺址出土的陶器又被稱爲「彩陶」，因爲部分陶器上有彩色圖案。這是從外觀來命名。從化學的角度來看，這些早期陶器屬於紅陶。
[9] Bienkowski, P. et al. Dictionary of the Ancient Near East, 2010, p. 233.
[10] 牛世山：殷墟出土的硬陶、原始瓷和釉陶，《考古》2016年第8期。
[11] 喻芝琴：浙江上虞小仙壇古窯址，《南方文物》1995年第3期。應指出，西方學界不同意此説。他們認爲隋唐之後瓷器方才出現。我認爲這無關宏旨：判據不同，結論自然不同。
[12] 現代瓷器的白度是以硫酸鋇或氧化鎂為標準白板，測定光的反射率來確定的。唐代白瓷已經能達到70%的白度。近代康熙官窑彩瓷胎白度在72%左右，而「歐洲第一瓷」德國邁森白瓷可達到80%。
[13] 1）李鑫：白瓷起源問題研究再思考，《華夏考古》，2018年04期；2）楊哲峰：白瓷起源問題管見，《中國文物報》，2016年6月17日6版。