維京時代礦物志

段景頤

提起維京人，我們腦海里會浮現(xiàn)出一群身材魁梧、滿臉胡須、揮舞長劍的北歐海盜形象。公元750～1100年期間，他們曾經(jīng)生活在如今是丹麥、挪威和瑞典的北歐地區(qū)，是當時大海上令人聞風喪膽的海盜。不過，維京人不僅是燒殺搶掠的兇徒，也是技法老練的工匠和航海知識豐富的水手。維京人對各種礦物的利用，不但幫助他們稱霸歐洲數(shù)百年，也影響了整個世界。

維京，指的并不是一個民族或國家，而是生活在斯堪的納維亞半島不同部落的總稱。在中世紀中前期，維京勢力突然擴張。在維京時代350年的漫長歲月里，他們大肆劫掠、殖民歐洲沿海和內陸地區(qū)，足跡甚至踏上過今天的加拿大。北歐豐富的森林資源和礦產(chǎn)資源為維京人提供了充足的燃料、船材和武器原料。隨著維京人和外部世界的交流越來越頻繁，他們的眼界也越來越寬。又因為人口不斷增加，要獲取足夠的食物，只有走出斯堪的納維亞，向外擴張。

沼澤奉上鐵礦石

維京人能夠大肆擴張，靠的竟然是不起眼的鐵。維京人的武器加工技術享譽當時整個歐洲，而他們制作武器所使用的鐵礦石叫做“沼澤鐵”。在河流溪水的溶解作用下，高山上含鐵礦石中的鐵元素被流水帶到下游沼澤。瑞典南部是維京人重要的沼澤鐵礦區(qū)，這里聚集了大量泥炭沼澤。

鐵礦石為什么會集中在沼澤里呢？這是因為，一方面，酸性的沼澤水有利于鐵化合物形成沉淀;另一方面，低溶解氧的水體有利于泥炭層底部的厭氧微生物富集鐵元素。在生化反應作用下，溶解在沼澤水體中的鐵元素，被泥潭中茁壯成長的厭氧親鐵微生物吸收、代謝并排出，產(chǎn)生了不溶于水的鐵化合物沉淀，不斷積累增大就形成球狀沼澤鐵。

維京人尋找沼澤鐵沒有太大難度。沼澤鐵富集的區(qū)域一般都有嗜熱菌存在，它們的代謝過程會在沼澤水表面形成一層油性彩虹薄膜——被稱為“鐵油膜”。這種明確的標記讓維京人能夠很方便地發(fā)現(xiàn)沼澤鐵。維京人只要挖開泥炭層，就能很容易地獲取鐵結核。雖然沼澤鐵混雜有許多雜質，但再生速度卻非?？?，因此每一代人都能在同一個沼澤中反復收獲。

維京人在夏天開采沼澤鐵，接下來，斯堪的納維亞漫長冬季讓他們有充足的時間冶煉鋼鐵。首先，維京鐵匠會烘烤這些鐵豆子，增加表面的氣孔率。礦石氣孔率越高，表面積越大，和一氧化碳的接觸越充分，還原效果也就越好。接下來，完成初步處理的豆子會被送入小型木炭爐中。木炭燃燒的熱量將鐵礦石熔成不純凈的中間產(chǎn)物——“花朵”。

沼澤鐵一般體積較小，大塊沼澤鐵很少見（虛線部分）。

“花朵”中還混有許多硅酸鹽雜質，因此要去除。在反復冶煉過程中，維京鐵匠學會了用雪橇腿等工具敲擊“花朵”，目的是壓實并盡可能除去其中的氣體（鋼材中的氣體會讓鋼變脆）。就這樣，“花朵”經(jīng)過反復敲打并折疊，大部分的硅酸鹽雜質被除去。殘留的少量硅酸鹽能在鐵器外層包裹上一層玻璃狀薄膜，從而提高耐腐蝕性。最終得到的產(chǎn)品被稱為“鍛鐵”——一種耐腐蝕性強的優(yōu)質低碳鋼。鍛鐵被維京人用來制作斧頭和耕犁等農(nóng)具，鍛鐵鉚釘被用于造船，鍛鐵制成的大刀和長矛刃口鋒利、耐用。

現(xiàn)代人用傳統(tǒng)維京工藝制成的冶煉中間產(chǎn)物，俗稱“花朵”。

無比迷戀白銀

雖然維京人生產(chǎn)和打仗都離不開鐵，他們最喜歡的金屬還是銀。維京人對銀制品的迷戀到了讓人猜不透的程度——考古學家都知道，維京人的藏寶處必有銀制品。1999年，瑞典哥特蘭島的維京人藏寶處出土了大量銀戒指、銀臂章、銀錠、銀片等銀制品，總重量約為30千克，此外還出土了約1.4萬枚伊斯蘭銀幣（年代為公元6～9世紀）。

無比迷戀銀制品的維京人，很大程度上維持了整個歐洲的白銀流通。在維京時代，歐洲的白銀總量并不多，照理說銀這種稀缺貴金屬本無法作為流通物。但喜歡白銀的維京人硬是通過掠奪和收取納貢的方式，搜刮到了大量白銀。根據(jù)古代法蘭克和盎格魯一撒克遜的文字記載估算，在200多年間，僅法國和英國上交的納貢，就為維京人貢獻了大約62噸白銀。

維京人還喜歡將白銀制成各種首飾，最常見的是胸針。普通人家穿戴的胸針造型簡單，采用開放模具澆注工藝，價格較低。富裕人家佩戴的是用更復雜的失蠟法鑄造工藝制成的胸針。精品胸針在失蠟法鑄造的基礎上，還要輔以掐絲、壓花和穿線等工藝。維京銀匠為了更加凸顯白銀潔白閃耀的光澤，會在銀制品外圍捶打或蝕刻線條，并在其中填充“烏銀”（一種由銀的硫化物制成的黑色膏狀物）。有了灰暗烏銀的襯托，白銀制品顯得更加光亮。

維京人對白銀的迷戀甚至超過黃金，讓人猜不透。圖為維京藏寶處出土的銀制品。

維京人還時常用銀裝飾他們引以為傲的武器。他們會在大刀、斧和矛頭上或雕刻或打孔，然后用錘將銀線仔細敲入凹槽中，再將武器送入爐中進行熱處理，最后銀線會被牢牢鑲嵌在其中。

次寶石

維京人還喜歡佩戴各種次寶石，其中最典型的例子要數(shù)琥珀。波蘭和立陶宛的波羅的海沿岸是全世界最大的琥珀產(chǎn)區(qū)，維京人航行可以很容易到達這里。后來，在維京人的藏寶處中也被發(fā)現(xiàn)大量琥珀原石和琥珀工藝品。

煤精石是一種特殊褐煤，海洋沉積環(huán)境中少量出產(chǎn)。因為煤精石的密度和可加工性類似琥珀，維京人甚至相信煤精石就是黑色琥珀。

紅玉髓（一種紅色的微晶質石英亞變種）和水晶（無色透明的粗晶質石英亞變種）是黑海一帶盛產(chǎn)的兩種寶石，它們也深受維京人喜愛。當時還在維京統(tǒng)治下的南俄羅斯有直達黑海的水路，因此維京人經(jīng)常前往黑海購買紅玉髓和水晶飾品。

另外一種被維京人廣泛使用的寶石是鐵鋁榴石。這種礦石是石榴石家族的一員，看起來像暗紅色的紅寶石。維京人相信這種紅色寶石能保護戰(zhàn)士。雖然維京人大量使用鐵鋁榴石，但這種寶石的來源地卻一直是個謎。

維京人的珠寶收藏品中也不乏玻璃珠。他們從現(xiàn)在的意大利和德國等地區(qū)的商人那里購買彩色玻璃珠。除了成品玻璃珠，維京人也會購買彩色粗制玻璃。他們用小型熔爐將粗玻璃融化，用鐵棒將熔融玻璃拉扯成長長的空心管，然后再切成一顆顆中空玻璃珠。

維京時代的斧式琥珀護身符。

維京時代的多種次寶石。

超越時代的制鏡工藝

維京人不僅用礦物晶體制作裝飾品和首飾，他們還利用礦物制成光學制品，并且運用的技術遠超同時期其他國家和地區(qū)。在多個11、12世紀的維京墓地中，考古學家都發(fā)現(xiàn)了精美的水晶透鏡，它們被命名為“維斯比透鏡”。維京人可能用這些透鏡當作放大鏡使用。讓人吃驚的是，這些透鏡不但被精細拋光過，而且還被精準地切割成“雙非球面鏡”。非球面鏡有利于消除畸變等像差，讓成像更加真實，因此被現(xiàn)代光學鏡片廠商廣泛使用。但是，非球面鏡加工難度高，而雙非球面鏡加工難度更高。通過對比，科學家認為維斯比透鏡的光學性能相當于20世紀50年代德國制造的消球差透鏡。

許多學者最初認為，維斯比透鏡的加工難度如此之高，應該是維京人從拜占庭或東歐商人手中購買的。但是，1999年，瑞典考古學家在對瑞典哥特蘭島一處墓葬進行挖掘時，發(fā)現(xiàn)了一個加工透鏡的制作車間和部分成品透鏡。這表明維京人本身已經(jīng)具備加工維斯比透鏡的工藝。維斯比透鏡的發(fā)現(xiàn)，證明了約1000年前，維京工匠們已經(jīng)掌握了復雜的鏡片制作技術。在各種關于光學的計算公式被發(fā)明之前，這些工匠們必須經(jīng)過大量反復試驗，才能摸索出有最佳折射效果的透鏡設計。

一枚保存十分完好的維斯比透鏡，其被鑲嵌于銀底座中。

謎一般的“太陽石”

既然提到透鏡，就不得不提太陽石。維京人早在公元980年就登陸了北美大陸，比哥倫布發(fā)現(xiàn)美洲大陸還早400多年。根據(jù)歷史考證，當時維京人的帆船從挪威出發(fā)，路過冰島，經(jīng)格陵蘭，最后抵達加拿大拉布拉多海岸。

然而，船只在這個高緯度地區(qū)航行時，天空大部分時間陰云密布，太陽常藏在云霧后方，夜晚也看不見星星。在那個還沒有羅盤的年代，維京人在這長途航行中如何分辨方位呢？根據(jù)13世紀冰島修道院的文字記載，維京人航行時，遇到陰天或冬季黃昏，會利用“太陽石”導航。不少科學家認為，太陽石就是冰島出產(chǎn)的方解石，也稱為“冰洲石”。

方解石為什么能幫助維京水手在沒有太陽的情況下找到方向呢？答案就是方解石的雙折射特性。一些透明晶體會讓入射光線朝兩個方向折射。水晶就是其中之一，如果透過水晶觀察一束頭發(fā)絲，你會看到兩束頭發(fā)絲，因此這種方法可以用來區(qū)分水晶和玻璃。方解石也具有這種特性，但因為缺乏這方面的文字記載，方解石是否就是維京歷史中記載的太陽石，一直存在爭論。

2011年，考古團隊在英吉利海峽奧爾德尼島的古代沉船上發(fā)現(xiàn)一枚方解石。后來，研究人員對這塊方解石進行分析后認為：這塊方解石可能就是維京傳說中的太陽石。

科學家認為，冰島出產(chǎn)的方解石可能就是維京人用于海上導航的“太陽石”。

方解石能作為偏振器，借由過濾天空中的偏振光來定出太陽的方位。雖然太陽光透過云層后已經(jīng)經(jīng)過無數(shù)次反射，但反射不會改變偏振方向。所以即使是在陰天，太陽光穿過云層后，偏振方向也不會改變。甚至當太陽完全在地平線下時，只要天空中尚有微弱的光線，也能準確地測出太陽在地平線下的位置。

研究人員做了一個實驗，他們在2011年一個秋季某天的19：00～20：30，每隔10分鐘用方解石測定一次太陽方向并做記錄。結果，所得的30個位置數(shù)據(jù)竟然與理論太陽方位角十分接近。實驗結果證實了方解石可偵測出太陽的位置，縱使是在日落或日出前微光的情況下也可以。

當然，研究人員所使用的方法過于復雜，維京人很可能有非常簡便的方法。研究人員猜測，維京人可能會在方解石中心放入一小塊黑色物質（煤渣或松焦油），這樣，在白天時，黑點會映出兩個不重合的像。當時航行在大海上的維京領航員可能將方解石放在眼前，并不斷旋轉方解石，當黑點的兩個像亮度相等時，就能確定入射光的偏振方向，進而通過前人傳授的方法，確定太陽位置。

11世紀，維京人因內戰(zhàn)而實力大減。與此同時，歐洲其他國家卻日益強大，殖民統(tǒng)治變得越加困難。最終，隨著1066年維京王哈拉爾戰(zhàn)死英格蘭，維京時代正式結束。不過，維京人對世界歷史的有著重要而深遠的影響，他們影響了英國和俄羅斯等國家的建立，他們對礦物的熱愛也在歷史上留下傳奇。 （責任編輯 王川）

維京人取得的成就

維京人取得的成就是多方面的。首先，他們設計并制作出了造型獨特的維京長船。北歐木材資源豐富，這給維京人取材帶來了極大便利。他們用整棵椽木制作船身，堅硬的橡木賦予龍骨極高的強度;較為柔軟的松木則被用來制成桅桿，松木柔軟，可在大風中適度彎曲，不至于輕易折斷。維京船又分為戰(zhàn)船和商船。戰(zhàn)船吃水淺、航速快、轉向靈活;商船則體型更大、吃水深、適合越洋航行。

對坐船不能到達的地方，維京人就騎馬。冬季大雪封山時，維京人用雪橇出行。雪橇不僅裝載量大，還能承載行動不便的老幼和病人。在野外，維京人會從樹皮上收集一種叫作火絨的真菌，并將其置于尿液中連續(xù)煮沸數(shù)天之久。然后，他們將處理好的火絨曬干，并搗成類似毛氈的薄片。被尿液充分浸潤的火絨中含有大量硝酸鹽，這種物質能大大減緩火絨的燃燒速度。因此，維京人可以將燃燒的火絨隨身攜帶，作為火種在野外生火。

維京人還是武器鍛造大師。2017年，考古學家利用“中子成像技術”照射收藏于丹麥國家博物館的三把維京古劍。掃描結果顯示，三把維京古劍都是由不同種類的薄片鋼鐵焊接在一起。這表明維京人不僅掌握了鑄造和鍛造技術，還掌握了更復雜的金屬鍛焊技術。進入10世紀，維京人從中東進口品質極佳的“烏茲鋼”，這種鋼材能承受的最大撞擊力能達到同時期其他鋼材的3倍。因此，以艾斯博特劍為代表的維京劍，憑借其鋒利堅固和難以破損的優(yōu)越性能，幫助維京人在戰(zhàn)場上無往不利。

維京人的擴張為歐洲進行了一次農(nóng)業(yè)技術普及。維京人以肉、魚為主食。他們飼養(yǎng)豬、雞、鵝、鴨、牛和羊，以得到肉、奶和蛋。他們種植黑麥、大麥和小麥，這些谷物被用來做面包和釀酒。甘藍、洋蔥、大蒜和芹菜被維京人用作調味品。維京人喜歡用木杯或被掏空的牛角喝啤酒、牛奶或蜂蜜酒。在維京人不斷擴張勢力范圍的過程中，農(nóng)業(yè)、漁獵和釀酒等技術也在歐洲廣泛傳播。

維京人對當時世界最大的貢獻是促進了國家間的貿易。維京人順著河流，很早就進入歐洲內陸。他們不但掠奪，還在歐洲各地定居，這些定居點后來也成為維京貿易網(wǎng)的重要節(jié)點。維京人順著第聶伯河進入黑海，再走陸路來到君士坦丁堡。他們用琥珀、皮毛和蜂蜜，換取來自東方的香料、酒、絲織品和金銀器，并運回北方。隨著維京商船駛向各地，北歐、東歐、西歐甚至亞洲的商品得以在全歐洲流通，進一步促成了文化和經(jīng)濟交流。

以長船遺骸為基礎進行修復的維京長船，位于挪威奧斯陸。