在到年以前，包括中国在内的世界几大文明古国不约而同地从新石器时代进入到青铜时代。今天，当不可胜数的埋在地下的青铜器重见天日，我们可以近距离看到随州编钟、四羊方尊、司母戊鼎、越王剑、三星堆神树等，其精湛的技术和漂亮的造型仍然使见惯了各种高科技产品的现代人惊叹不已。同时也给我们留下无尽的遐想。
我在此不想介入争议去讨论哪个民族是青铜技术的最早发明者，也不想讨论巴比伦、波斯、希腊、罗马等文明古国之间的文化传承与交流，因为这说不清楚。重要的是在远早于丝绸之路开通的中国商代（甚至更早），中国与西方之间大规模的交流和贸易是极不可能实现的。因此，中国必然是独立地创造了辉煌的青铜文化的民族。
我们可以设想，在新石器时代，当人们在某些地区（如大冶、铜陵、铜山等）发现了漂亮的浅蓝色石头一定会觉得好奇。他们拾起把玩，敲击，打磨，并当作饰物。这些石头被称之为孔雀石。我们现在已经知道孔雀石的主要成分是氧化铜，而且知道其地底下深处可能有大型氧化铜矿。
偶然一次，古人们把孔雀石放在柴火或者炭火中烧，发现石头被烧碎了，在炭火熄灭的灰烬中却发现一块从未见过的形状怪异的凝固的东西，不像石头，因为打磨干净后有光泽，掂着似乎沉甸甸的，而且用硬石敲击可以变形。他们把它称之为“铜”。铜的熔点是℃，一般炭火很难使其再熔融，只能敲打成不同形状的小物件和新奇的饰物。这样制作的铜器偏软，没有太大的用途。考古发现只找到少数六千多年前的破损的铜片。
古人们完全没有意识到，这是一项伟大的发明—铜冶炼技术。用现在的科学语言来说，此过程是氧化铜在高温下用碳还原生成单质铜和二氧化碳。
2CuO+C→2Cu+CO2
注意，这个化学反应式左边的反应物全是稳定的固体，任何小块物质中所有原子由结实的化学键连接成一体，它们在室温下完全不会发生反应。然而在高温下，原子发生强烈的振动，以致化学键被暂时打破。键两端的原子暂时成为了活性的原子（主要为自由基）。活性的C和O原子一旦接触就迅速结合形成新的化学键。其实在高温下新键也会被破坏。所有的化学键不停地破坏，不停地复原，不停地重组，乱成一团。幸好，生成的CO2是相对最稳定的气体小分子，它能够迅速地逃离现场。于是氧化铜中的O被逐渐剥离并带走，最后形成单质铜。
可能是受到孔雀石在炭火中轻易烧成铜的启发，好奇的人们见到不同的石头就放到火里烧一烧。很多年以后，在有些地方（如锡山、个旧等）发现了另一种黑色石头（现在称为锡石SnO2），可以烧成另一种金属，人们将其称之为“锡”。锡与铜除了颜色外观不同，最大的区别是锡可在低得多的温度（℃）下就能熔融成液态。于是人们将熔体注入陶钵（称之为“模”）中，再放入一个小一些的陶钵（称之为“范”）。锡熔体冷凝后敲碎陶器，留下一个简单的锡钵。后来，人们发挥艺术想象力，并用更好的技术制得很多漂亮的锡器。锡器比较软，作器皿还可以，但难以用作工具和武器。此外，纯锡还有一个致命缺点，就是在低温下容易发生晶型转变而被粉化，所以出土文物中几乎找不到最早期的锡器。
人们已经知道铜很难熔，而锡很容易熔，于是尝试将锡和铜混在一起加热。果然不出所料，混合物在普通的炭火中（-℃）就完全熔融了（可以粗浅地理解为弃两端取其中，尽管原因没这么简单）。得到的既不是铜，也不是锡，而是一种铜锡合金，称之为青铜。令人惊喜的是，青铜非常坚硬，而且改变铜和锡的比例可以调整青铜的硬度和韧性。于是，铸造容易且性能优良的青铜问世了，这成为了人类文明的一个重要里程碑。从此，大量的器皿、礼器、兵器、乐器、金文进入了宫廷、兵营、家庭，给社会带来巨大的变革和进步。
爱寻根问底的朋友一定会问：为什么青铜比纯铜或纯锡更坚硬？
实际上，这个问题可以推广：任何由A、B两种金属形成的合金的硬度和强度都比纯A或纯B金属都高。为什么？
我们知道原子是由带正电荷的原子核与绕核飞行的带负电荷的电子组成。人们习惯于将在我们生活环境下呈固态的单质分为金属和非金属。两者的本质区别是金属原子的外层电子受原子核的约束较小（电负性小）；而非金属原子的外层电子受约束较强（电负性大）。因此，相对而言，金属原子的外层的电子更自由，更喜欢在相邻原子间“串门”，以至于所有的外层电子不分彼此，到处漂浮不定。原子核带着剩余的内层电子可近似地看作直径相同的不动的正离子“小球”，它们倾向于尽可能地紧密排列堆积。
为什么要紧密堆积？大概这样更利于自由电子的“串门”。
既然紧密堆积，就必然有序。就好像要让很多砖或麻将紧密堆积就必须要码得整齐有序。一堆乱砖或麻将肯定不是紧密堆积。
等径球的紧密堆积只有面心立方（FCC）和六方紧密（HCP）两种方式。如图1左是二维紧密堆积的局部。真实的晶体是三维紧密堆积，即图中的空隙处有序地堆上另一层，并重复往上堆。
关于等径球的三维紧密堆积问题，这是晶体学的初步知识。读者可以看书，也可以自己比划、琢磨。这方面水果店的老板可能有经验，因为他们要把水果堆积得又好看又少占空间。
从图1左可以看出，如果小球顺着几条虚线的方向错位滑动，仍然可以保持完全相同的有序堆积。可以想象，三维堆积会有更多的方向可发生错位滑动。因此，错位滑动是金属具有延展性，容易变形的根本原因。
从图1右可以看出，如果有两种（或多种）小球混在一起，错位滑动就变得磕磕碰碰，困难多了。因此合金的硬度和强度都增大了。由此可以预期，当铜为主体时，锡含量越高，合金的硬度越大，但韧性降低。古人们早发现此规律。周礼《考工记》记载，按锡的含量为1/6、1/5、1/4、1/3、2/5、1/2时，合金分别制造钟鼎、斧斤、戈戟、大刃、削杀矢、鉴燧。虽然不够准确，但大致可看出规律。一切那么合理，那么完美。与中国古代精美的青铜器相比，西方博物馆的同时代展品无论技术还是美感都显得相形见绌。
青铜器既然如此之好，可是汉代以后，青铜器件为什么越来越少。很多人认为其原因是炼铁技术得到很大的发展，进入铁器时代后青铜器被更好用的铁器取代。实际上这并不是最主要原因。要知道，青铜有铁（或钢）不可替代的优点。首先，青铜的熔点较低而铸造方便，可以制得更精巧的制品，如秦代的铜马车等。即使现代，青铜和其它铜合金的铸造技术仍广泛用于部分工业零件和大型铜像的制作。另一个重要因素是铜比铁更不容易生锈（在此暂不讨论原因，但聪明的读者由此可以推导，炼铜比炼铁要容易且耗能少）。
所以，古人们完全没必要因铁废铜。青铜走向没落的真正的原因是地表的铜矿石越来越少。虽然西周时期已盛行挖井采矿（大冶的铜绿山的铜矿遗址），但因为技术原因，无法深入，获取铜矿石越来越难。而获得铁矿石就容易多了。
行文至此，想起一段悲惨的历史。南美洲盛产铜矿，智利和秘鲁是现在世界最大的铜产地。安第斯山曾经漫山遍野散布着孔雀石。一场猛烈的山火相当于自然的铜冶炼。早期的印第安人常捡拾自然铜（纯铜）或偶尔出现的铜合金制成简单的兵器或饰品。得天独厚的矿藏和相对温和的自然环境使他们错过了青铜时代。设想如果他们有更好的冶金技术并由此进入到铁器时代，他们就不会轻易地被西方殖民者疯狂掠杀。只留下一些混血人种和极少数原住民，以及曾经辉煌的印加文明遗迹。每想至此，不胜唏嘘。
有朋友会想，既然以青铜为代表的铜合金比纯铜更容易加工，性能又更优良，那么纯铜（紫铜）是否还有用处？答案是纯铜现代的用处更大。人们进入使用电力时代后，输电的导线就必须使用纯铜，而不能使用铜合金。
原因很简单。我们已经知道金属中存在大量的自由电子。当金属两端存在电位差时，自由电子一定会定向流动，准确地说是朝一个方向接力式地流动。大家不必担心电子流光了，因为金属内还有那么多被内层电子紧密包围的原子核，即图1中的正离子“小球”。为了满足正离子“小球”的电性平衡的需要，所有的电路必须是环路，否则自由电子拒绝运行。
自由电子在导线的环路中运行时，如碰到庞然大物般的“小球”，则可能直接转向，或置换并挤出另一个电子朝其它方向运行。从图1可以直观地理解，在纯金属中，小球严格有序地排列，自由电子可以沿某条直通道运行。而在合金中运行通道变得曲折崎岖，自由电子运行就没那么通畅了。用行话说，电阻变大了。知道原理后，我们很容易理解，温度越高，金属的电阻越大的原因。
中国的青铜技术的不断发展，西周时期自然逐渐进入了铁器时代。从以下化学反应式看，两者的原理相似。
2FeO+C→2Fe+CO2
但是，这里面的差别和故事太多了，只能留到下文专门讨论。
除此以外，尽管我作了很多努力，但我知道本文可能没有完全满足少数喜欢寻根问底的读者（在成年人中，好奇心似乎越来越少，因而愈显珍贵）。我坚信，所有的现象，无论多么奇特，多么复杂，都是有原因的。总是有人会问：
为什么有些矿石有颜色？
为什么很多矿石是氧化物？
矿石从哪里来的？
为什么金属的熔点相差那么大？
金属为什么会发生晶型转变？
为什么有的合金的性能不完全遵循弃两端取其中的规律？
为什么铜是最常用的导电体，而更便宜的铁、铝不行？
……还有很多。
回答可以是“没有理由，大自然就是长成这个样子”。但是，我可以负责地告诉大家，现代的科学可以，至少部分地，回答所有这些问题。对有些人来说，知道问题的答案后，会有一种醍醐灌顶的感觉，而且可以产生更多的联想，产生新想法。遗憾的是，此文为了不过分偏离主题，我们只能统统留到另文讨论。