钢与铁的历史：铸就文明的金属

在所有塑造了人类历史的材料当中，钢铁独树一帜。从古代军队的刀剑到工业时代的铁轨，从摩天大楼的骨架到远洋船舶的船体，钢铁一直是文明雄心的物质载体。钢铁的故事，就是人类如何学会——先是缓慢地，随后以爆炸性的速度——将地球上最丰富的元素之一开采、精炼并重塑为一种具有非凡强度和多用途性的材料的故事。

铁是地壳中第四丰富的元素，约占其组成的百分之五。它也是整个地球中最丰富的元素，集中在地球的铁镍核心之中。然而，以金属形态天然存在的铁在地表却十分罕见——它主要出现在陨石之中，古人认识到这些陨石来自天空，并以敬畏之心对待它们。人类学会使用的铁，是通过施加高温和化学还原剂（主要是木炭）从矿石——与岩石和泥土混合在一起的铁化合物——中提取出来的铁。

钢并不是一种与铁根本不同的材料，而是一种经过精确控制的合金：含有少量碳（按重量计通常介于约百分之零点一与百分之二点一之间）的铁，可能还添加了少量其他元素。含碳量是关键变量：熟铁（几乎不含碳的铁）柔软且易于锻打；铸铁（含碳百分之二至四的铁）坚硬而脆；钢（含碳量居中）则以两种纯粹形态都无法实现的方式将强度与可加工性结合起来。冶金学家们挣扎了数千年的难题，就是学会足够精确地控制铁的含碳量，从而稳定地生产出钢，而不是那些用处较小的形态。

铁器时代：从陨铁到矿石冶炼

对陨铁——来自陨石、无需冶炼即可加工的镍铁合金——的使用比铁器时代早了数千年。古埃及人至少在五千年前就用陨铁制作珠子，而在近东各地考古遗址中发现的、年代属于公元前第四和第三千纪的铁器，通常是用可凭其镍含量辨认的陨铁制成的。

从矿石中冶炼铁的技术——在炉中用木炭加热铁矿石以提取液态或海绵状金属铁——似乎在公元前约1500年至1200年之间，在世界多个地点被独立发展出来。历史上最重要的早期冶铁传统属于安纳托利亚（今土耳其）的赫梯人，他们能够获得铁矿资源，并将冶铁与铁加工发展到相当成熟的水平，这使其帝国在公元前十四和十三世纪获得了显著的军事优势。赫梯帝国约在公元前1200年崩溃，使冶铁知识扩散到整个近东和地中海地区。

在撒哈拉以南非洲，冶铁技术是独立发展起来的，考古证据表明，非洲中东部的大湖地区（位于今天的坦桑尼亚、卢旺达和乌干达）的冶铁传统至少可追溯到公元前500年，甚至可能更早。非洲的冶铁技术是在与近东或欧洲传统没有联系的情况下发展起来的，并且在某些方面——包括预热空气炉的设计——以任何标准衡量都在技术上相当精巧。冶铁技术在撒哈拉以南非洲的传播，与班图语族人群的扩张相关联，是非洲历史上重大的技术变革之一。