前言
自從有人類以來，經過幾千年的探索與創造，人類將無數的奇思妙想變成了改變人們生活的發明發現。這些成功的發明發現滿足了人類生存和求知的需要，提高了生產與生活的質量，同時也深刻地改變了人類的思維觀念和對世界的認識，對造就今天這個豐富多彩的文明世界起到了極為重要的作用。
為了讓青少年朋友更好地了解科學、熱愛科學，勇於攀登科學高峰，本書精選出人類有史以來一些具有代表性的發明與發現成果，詳盡地講述了這些發明發現輾轉曲折的由來、艱辛的發展曆程以及這些成果給我們今天生活所帶來的重大影響。
希望本書的出版發行能激發青少年讀者的興趣與愛好，使其更加努力學習科學文化知識，掌握探求知識的本領，去探索未知領域的真相。
本書在編寫過程中，參考了大量相關著述，在此謹致誠摯謝意。對書中存在的紕漏和不成熟之處，懇請各界人士予以批評指正，以利再版時修正。
冶鐵煉鋼的出現
距今大約6000年前，人類開始使用天然銅礦石打製工具並逐漸掌握了從礦石中冶煉金屬的技術。金屬工具的冶煉和使用，促進了生產的發展，人類的經濟生活也隨之發生了變化。在適合經營農業的地方，農業逐漸成為主要的生產部門，畜牧業隻起輔助的作用。
我們知道，生產工具的發展是社會生產發展的動力和標誌。對於冶金技術來說，一個重要問題是如何改進鼓風技術，以提高爐溫和加快冶煉速度。早先，人們隻是用嘴通過管子向爐內吹風，後來發明了一種腳踏鼓風機，風力的增加提高了爐溫，既縮短了冶煉時間，又提高了冶煉質量。除了冶銅技術以外，鐵器冶煉術、銀和金的冶煉術也有一定的發展，但這些金屬，尤其是鐵，在人類社會早期，還沒有在生產中廣泛使用。
鐵廣泛存在於地球表麵上的土、石當中，但分布很分散，量也不大，集中存在於鐵礦石裏。為了把鐵從鐵礦石裏提煉出來，首先要把礦石用高溫燒化。古時候的辦法是在地上挖個坑，填上礦石和木柴，然後燃燒，礦石裏的鐵便熔化而與石質分離流出。這種方法早在烏爾(西亞的古代城市，位於伊拉克的穆蓋伊爾)出土的一個約公元前2000年的冶煉場遺址可以看到。在人類活動的較早時期，鐵是非常昂貴的，它不是用來做日常用品，而是用來做裝飾品和儀仗隊的武器。例如，在著名的《荷馬史詩》中，就曾把黃金和鐵相提並論過。
目前已知最古老的鐵器，是在敘利亞北部的特爾沙賈巴紮發現的約公元前2700年的一塊熔鐵，和在特拉斯馬爾發掘出的約公元前2400年的一柄裝在銅柄上的鏽蝕的鐵刀。但這還都是熟鐵，硬度不夠，做武器容易卷刃，解決這個問題的辦法是加強硬度。起初是將熟鐵加碳鍛成鑄鐵。鑄鐵較之熟鐵含有更多的碳，材質更硬，兩者的區別早在公元前1000年的古代小亞細亞就被人類所知曉，中國人在公元前6世紀就已經生產鑄鐵，但直到13世紀才傳入西歐。17世紀歐洲才製造和使用鑄鐵，最初被用於製造大炮的鐵彈，後來被用來鑄造墓板和爐壁。鑄鐵不僅與熟鐵一起用於建築物的裝潢，而且用作建築物的框架結構。11世紀，中國就已把鑄鐵應用於建築材料，而歐洲直到18世紀中葉才開始使用。1709年，英國人亞伯拉罕?達比把焦炭引入煉鐵領域。這種硬度更好的達比鐵可以在建築上使用，如利物浦聖安妮教堂(1772年)走廊裏的鐵質圓柱，它比早期的鑄鐵更堅韌。在法國出現了一種延展性很強的鑄鐵，這種鐵澆鑄成形後可以更耐熱，人們開始把它們做固定磚石牆和支撐煙囪之用。後來又被用來鋪設鐵路軌道和構建摩天大樓，再後來，鋼取代了鑄鐵。