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  因为人类的史前时代没有历史记录,确定史前时代材料的时期对研究史前时代非常关键。直到19世纪,能够清晰确定时代的技术才发展出来。  对史前时代的了解主要通过史前史考古学家对史前人类的遗迹、遗物的研究得来。除了运用考古学的方法来研究当时的文化面貌、经济形态、社会生活和分期断代外,同时还要结合地质学、古生物学、古人类学和民族学等学科的研究方法,来复原自然环境的变迁、人类体质的发展和社会组织的变化。现代科学技术(比如勘测、物质成分分析、基因分析等)在考古上的应用,为分期断代提供更具体的论据。  史前时代研究和历史研究的差异不只是在年代学上的差异而已,史前时代研究的是考古学文化的活动,而不是一些具名的民族或是个人。由于研究的是材料工艺、遗迹及文物,而不是书面记录,史前时代的研究对象是匿名的。也因此,史前时代研究用的一些词语,像尼安德特人及铁器时代都是后来才出现的,其定义有时仍会有争议。  史前时代结束的时间是看何时开始有书写的记录可以做为学术研究的来源,此一时间会随区域而不同。例如一般认为埃及的史前时代约在公元前3200年结束,但新几内亚的史前时代要到20世纪开始才结束。欧洲的古希腊及古罗马文化有许多书面记录留下来,但他们邻近的民族,像凯尔特人甚至伊特鲁里亚文明文字记录不多,其至没有使用文字。历史学家需设法评估他们哪一部分算是史前时代。

  石器时代指人类使用石制工具的时代,被考古学家用来表示冶金时代以前的漫长时期。这时的人类还未掌握冶炼金属的技术,只能制造和使用各种形状的石质器具。随着时代前进,人类研究和制造石器的方法不断改良。石器时代大致可以划分为三个时代:旧石器时代、中石器时代、和新石器时代。  石器时代包含了人类进化过程中的第一次大范围科技传播,以及人类从东非热带莽原地区向世界其他地区的扩张。

  旧石器时代是石器时代的初期,时间大致在距今约二百五十万年到约一万年前之间。这时期中的人类经历了从最初能够使用工具的能人,到能够直立行走的直立人,再到早期智人的阶段。这段时期的人类以打猎和采集为主要生产活动,能够使用加工后的骨头、木材以及石器作为工具,主要居住在山洞中。大约在旧石器时代中期,人类初步地掌握了对火的使用,并出现了较为系统的丧葬仪式以及早期的音乐和其它艺术,以及意识形态得以发展。大约距今四十至五十万年的时候,人类语言开始出现。人类语言的标志是对各类事物的命名,这使得当时的人类具体了真正的表达和交流能力。

  中石器时代与新、旧石器时代文化相互重叠,约从更新世(约10000BP)末期开始,到开始有农业的时间为止,各地区的时间可能有些差异,例如近东一带的农业在更新世之后就出现了,因此近东的中石器时代时间很短,不易定义。在一些有受到冰期影响的地方,会用Epipaleolithic表示中石器时代。  中石器时代的特色是巨大的环境和文化变化,并针对特殊环境在当地做出不同的调适。此时代的特点是细石器的制作,将细小石器镶嵌在矛炳、骨头、鹿角、木器,和不常见的磨光石器上。现存的艺术成品包括雕刻品和洞穴壁画,与之前作品相比,其对人类和动物形式的描绘更为精细。

  在这个阶段,初级科技和社会开始发展。这一时代的基本特征是农业、畜牧业的产生和磨制石器、陶器、纺织的出现。随着冶铜技术的发展,青铜时代到来,石器时代结束。“新石器时代”这个术语一般仅用于“旧大陆”,因为美洲和大洋洲的一些文化没有成熟的金属工具的科技。

  起源于史前时代的森林园艺多半认为是最古老的农业形态(或农业生态系统)。戈登·柴尔德认为在公元前约一万年出现了新石器革命,开始有农业及驯养动植物。苏美人在公元前九千五百年开始农业,在公元前七千年,在印度及秘鲁的人分别开始农业,埃及的农业约在公元前千年开始,中国的农业约在公元前五千年开始,而中部美洲的农业约在公元前2700年开始。  虽然提及史前农业,多半会着重中东的肥沃月弯,但美洲、东亚及东南亚的考古学发现当地的农业系统有不同的种物及牲畜,而且可能是和中东的农业同时开始。苏美人在公元前5500年开始有组织的耕种,在青铜和铁取代石器在农具的应用之前,农业定居点完全受到石器的影响。在欧洲及亚洲,青铜和铁的工具、装饰及武器在公元前三千年开始普及。在青铜时代后,东地中海、中东及中国开始使用铁制的工具及武器。  许多文明都是在河谷地或三角洲出现,像美索不达米亚的底格里斯河谷及幼发拉底河谷,埃及的尼罗河谷,印度次大陆的印度河盆地,以及中国的黄河及长江中下游。不过有些游牧民族,像澳洲的原住民及南非的布什曼人,一直到近代才开始接触农业。  农业使得在许多气候下可以产生复杂的社会,也就是文明。国家和市场开始出现,技术提升人类驾驭自然的能力,也可以发展交通及通讯。「城市展现人类新的集中程度,大量的定居人口」。但城市依靠农村多出来的农产品「因为城市的居民无法生成他们需要的食物,......城市无法自己支持自己,......城市只能存在于有良好农业,可以提供多余粮食的地区」。

  在旧大陆考古学中,“红铜时代”是指石器仍然广泛使用,但早期铜器开始出现的一段过渡时期。  红铜即天然铜,质地软,不适合制造工具,所以红铜时代的人类仍以使用石器为主。很快的,人们开始发现当红铜与锡或其他金属混合之后,金属会变得更好用,从而进展到青铜时代。这个过程很多时都很快,所以很难具体的界定红铜时代与其他时代的分野。  美索不达米亚、高加索地区、伊朗、印度河谷等地最先在公元前5千年后期到前4千年左右进入红铜时代,历时约1000年,与公元前3000年前后才进入青铜时代初期。在欧洲,没有发生过类似的红铜时代,而是直接在公元前3000年左右进入青铜时代,与中东地区基本一致。埃及和西班牙进入青铜时代的时间最早,在公元前3200年。另外,中美洲在公元7世纪亦独立的发现了炼金术,但没有经过红铜时代。

  青铜时代是一个人类文化的进步最大的时期,包括由自然提炼出铜和锡,并镕铸为青铜,这些金属普遍含有砷。 从西亚在公元前3000年前没有锡青铜来看,铜矿石和锡矿石是十分罕见的。青铜时代是史前社会三时代系统的一部分,它出现在新石器时代之后。但在一些地区,没有经过青铜时代就直接过渡到铁器时代,如日本的弥生时代,美洲和大洋洲。由于书写的发明,青铜时代是有直接历史记载的最早时期。  就在这个时代,人类开始从事农业和畜牧,将植物的果实加以播种,并把野生动物驯服以供食用,人类不再只依赖大自然提供食物,<unk>因此其食物来源变得稳定,同时农业与畜牧的经营也使人类由逐水草而居变为定居下来,节省下更多的时间和精力,而人类亦已经能够制作陶器、纺织,在这样的基础上,人类生活得到了更进一步的改善,开始关注文化事业的发展,使人类开始出现文明。例外也有用青铜或铜制造的器具或容器,有用来囤积食物、宗教等用途。著名文物有越王勾践剑等。

  因为青铜有着高可塑性、坚固和不昂贵等优点,所以在这个时期被广泛使用于战争,用青铜制造的武器不计其数有剑、箭矢、矛或各种器具的组件,也被用于制造装甲等,经典的战争文物有越王勾践剑等。在青铜末期有火炮的雏型,及突火枪和火<unk>等。

  铁器时代是考古学上继青铜时代之后的一个人类社会发展时代。这是在实际上所说的铁器时代是指的早期阶段。最早的铁器于公元前14世纪之初出现于小亚细亚的东部,其他各地进入铁器时代的时间不甚一致。在铁器时代晚期各国都已经进入了有文字记载的文明时代,也就多以各国的朝代来称呼其时代。当时人们已能冶铁和制造铁器作为生产工具。其与之前时代的主要区别在于农业发展,宗教信仰与文化模式。  铁器时代是在三时代系统中最后的主要时期,三时代系统是丹麦考古学家克里斯蒂安·于恩森·汤姆森在1836年时所提出,共分为石器时代、青铜器时代与铁器时代。。  不同地区进入铁器时代的时间有所不同,即使同在欧洲,日耳曼地区和罗马进入铁器时代的时间亦有所不同。世界上最早进入铁器时代的是赫梯王国,大约在公元前十四世纪年左右。中国在春秋(公元前五世纪)末年,大部分地区已使用铁器。  虽然各地区进铁器时代的时间不尽相同,亦难以以准确的年份标示,但铁器时代与之前时代的区别仍是十分明显的。铁器时代是指已经能运用很复杂的金属加工来生产铁器。铁的硬度,高熔点与铁矿的高蕴含量,使得铁相对青铜来说来得便宜及可在各方面运用,所以其需求很快便远超青铜。  在美洲及大洋洲的铁器时代并不是发展自青铜器时代,因为铁的运用是由欧洲探险家传入的。
史前时代一般是指人类出现到文字出现之前的时代,意即历史记载(信史)前的时代。由于各地人类发明文字的时间都有不同,所以史前时代没有一个适用于各地的特定时间。不过,作为一个泛称,史前时代通常指公元前4000年以前的时期。举例,尚未发现文字记载的石器时代(前250万年-前4000年)是史前时代,青铜器时代(前4000年-各地不同时期完结)以后有文字记载之起就可称为信史时期。中国夏朝就是史前时代。商朝人使用甲骨文,故商朝是信史。