科技考古的新未來(lái)

于靖園

工欲善其事，必先利其器。很多人對(duì)考古的印象還停留在“手鏟釋天書(shū)”，但其實(shí)隨著科學(xué)的發(fā)展和社會(huì)的變遷，越來(lái)越多的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在考古學(xué)中被廣泛應(yīng)用?？萍伎脊?，早已成為考古學(xué)的一門(mén)主要分支，成為現(xiàn)代考古的一大趨勢(shì)。

夏鼐：推動(dòng)中國(guó)科技考古發(fā)展

那么，究竟什么是科技考古？復(fù)旦大學(xué)科技考古研究院院長(zhǎng)袁靖在接受《小康》雜志、中國(guó)小康網(wǎng)記者采訪時(shí)指出，所謂科技考古，就是把自然科學(xué)相關(guān)學(xué)科的方法和技術(shù)應(yīng)用于考古學(xué)研究之中。袁靖指出，目前的科技考古可以按照其研究方法和研究?jī)?nèi)容分為兩大類(lèi)。一類(lèi)是利用專(zhuān)門(mén)的儀器設(shè)備，對(duì)某類(lèi)肉眼看不到的特定對(duì)象進(jìn)行探測(cè)、測(cè)試和分析，按照科學(xué)的依據(jù)提出科學(xué)結(jié)論。比如，對(duì)地下遺跡和遺物的勘探、年代測(cè)定、古DNA研究、同位素研究、有機(jī)殘留物分析等。另一類(lèi)是對(duì)與古代人類(lèi)活動(dòng)相關(guān)的自然環(huán)境、古代人類(lèi)的骨骼、與古代人類(lèi)的生產(chǎn)與生活直接相關(guān)的對(duì)象進(jìn)行研究，得出比較客觀的推測(cè)或結(jié)論。這類(lèi)研究往往包括多個(gè)學(xué)科、技術(shù)與方法，如環(huán)境考古、人骨考古、動(dòng)物考古、植物考古、冶金考古、古陶瓷科技研究、玉石器科技研究等?！斑@兩大類(lèi)都是以考古學(xué)研究的目標(biāo)為指引，以考古學(xué)研究的問(wèn)題為導(dǎo)向，強(qiáng)化科技方法在考古學(xué)研究中的作用，最終發(fā)揮了拓展考古學(xué)研究領(lǐng)域、深化考古學(xué)研究層次、提升考古學(xué)學(xué)術(shù)價(jià)值的作用?！?/p>

在當(dāng)今中國(guó)考古學(xué)的發(fā)展中，科技考古正在發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。而其中不能忽略的是，考古學(xué)家夏鼐對(duì)中國(guó)考古發(fā)展所作出的卓越貢獻(xiàn)。

1954年，夏鼐閱畢美國(guó)科學(xué)家利比的《放射性碳素測(cè)年方法》。次年，夏鼐在國(guó)內(nèi)的《考古通訊》上首先介紹了這種方法的重要性，指出它的出現(xiàn)可使史前考古的相對(duì)年代轉(zhuǎn)變?yōu)榻^對(duì)年代。從那個(gè)時(shí)候起，他便想著在國(guó)內(nèi)盡快建立這樣的科學(xué)實(shí)驗(yàn)室。1959年，中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所研究人員仇士華和蔡蓮珍被引進(jìn)到考古研究所，籌建碳十四斷代實(shí)驗(yàn)室。1965年，考古研究所建成國(guó)內(nèi)第一個(gè)常規(guī)碳十四年代學(xué)實(shí)驗(yàn)室。1965年5月，碳十四斷代實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始測(cè)定第一批標(biāo)本的年代數(shù)據(jù)。1972年《考古》雜志公布了第一批測(cè)定年代數(shù)據(jù)。

1972年，在河北藁城臺(tái)西村商代遺址出土了一件銅鉞鐵刃，當(dāng)時(shí)，學(xué)者們對(duì)其使用的鐵究竟是來(lái)自隕鐵還是人工冶煉展開(kāi)了討論。夏鼐對(duì)河北博物館“古代熟鐵”的鑒定結(jié)果持懷疑態(tài)度，并明確指出，根據(jù)已做過(guò)的化學(xué)分析和金相學(xué)考察，似乎并不排斥隕鐵的可能。他的根據(jù)是，隕鐵特征是含鎳較多，而冶煉的鐵一般含鎳極微或完全沒(méi)有，報(bào)告中的一個(gè)小試樣是含鎳1.76%，這是比較高的，在一般冶煉的熟鐵中罕見(jiàn)。

夏鼐一直關(guān)注著地質(zhì)研究所的鑒定結(jié)果，后來(lái)他將這一任務(wù)交給了材料學(xué)專(zhuān)家柯俊?？驴ьI(lǐng)研究人員先后采用了金相、X射線(xiàn)熒光、電子探針、掃描電鏡能譜儀等實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，柯俊親自撰寫(xiě)了文章《關(guān)于藁城商代銅鉞鐵刃的分析》，確定藁城銅鉞的鐵刃不是人工冶煉的鐵，而是用隕鐵鍛成的。

在夏鼐的推動(dòng)下，考古研究所的自然科學(xué)技術(shù)手段在考古學(xué)的應(yīng)用范圍涉及熱釋光測(cè)定年代研究，體質(zhì)人類(lèi)學(xué)研究，動(dòng)物考古學(xué)研究，以及陶器、青銅器等器物的物質(zhì)結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分分析等。

科技考古團(tuán)隊(duì)不斷壯大

1995年，順應(yīng)世界和中國(guó)考古學(xué)的發(fā)展潮流，中國(guó)社會(huì)科學(xué)院考古研究所成立了科技考古中心。如今，科技考古中心已成為目前世界上從事科技考古研究門(mén)類(lèi)最為齊全、研究資料最為豐富的科研機(jī)構(gòu)之一。該中心制定了多項(xiàng)國(guó)家級(jí)文物考古行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，承擔(dān)了多個(gè)國(guó)家級(jí)重大項(xiàng)目，在古代動(dòng)物資源獲取和利用、古代農(nóng)業(yè)起源和早期發(fā)展、古代手工業(yè)和技術(shù)、農(nóng)耕文明、史前治水、樹(shù)木年輪、數(shù)字考古、古DNA研究、同位素分析等研究和技術(shù)領(lǐng)域處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際比肩的地位，引領(lǐng)著國(guó)內(nèi)多個(gè)科技考古專(zhuān)業(yè)方向的高質(zhì)量發(fā)展。

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，中國(guó)的科技考古進(jìn)入發(fā)展的快車(chē)道，中國(guó)科技考古團(tuán)隊(duì)已成規(guī)模，形成構(gòu)建科技考古學(xué)科體系的人員保障。全國(guó)各主要考古科研院所都配備有科技考古專(zhuān)業(yè)人員，不少機(jī)構(gòu)還建立了專(zhuān)門(mén)的科技考古研究部門(mén)?！叭珖?guó)已經(jīng)有40余所科研機(jī)構(gòu)和高校配備了專(zhuān)門(mén)從事科技考古相關(guān)領(lǐng)域研究和教學(xué)的人員。國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家社會(huì)科學(xué)基金、中國(guó)社會(huì)科學(xué)院、中國(guó)科學(xué)院、國(guó)家文物局、科技部、教育部等相關(guān)部委支持設(shè)立了多個(gè)大型研究項(xiàng)目和眾多課題。出版了6部全面涉及科技考古的專(zhuān)著及數(shù)千篇涉及科技考古各個(gè)領(lǐng)域的研究論文和研究報(bào)告?！痹刚f(shuō)道。

科技考古團(tuán)隊(duì)正在不斷壯大，并及時(shí)跟進(jìn)各考古遺址的發(fā)掘工作。同時(shí)，隨著中國(guó)在國(guó)外考古發(fā)掘項(xiàng)目的興起，科技考古工作者也開(kāi)始走出國(guó)門(mén)，發(fā)表國(guó)外遺址的科技考古研究成果等。

科技對(duì)于考古發(fā)展的重要性，在越來(lái)越多的案例中得以體現(xiàn)。2018年，陜西省考古人員在西咸新區(qū)咸陽(yáng)城遺址的巖村墓地發(fā)掘中，發(fā)現(xiàn)了存有液體的銅壺。綜合現(xiàn)場(chǎng)出土的情形，考古人員初步判斷銅壺中的液體是酒類(lèi)物質(zhì)。工作人員第一時(shí)間將樣本送到西北大學(xué)科技考古中心進(jìn)行鑒定。以前在考古中，如果墓葬中有酒器，酒器里邊有液體，大家默認(rèn)它就是酒。但是，從科學(xué)的角度來(lái)講，如果墓葬里有地下水，墓葬容器也就容易進(jìn)水。加上乙醇易揮發(fā)，經(jīng)過(guò)幾百上千年，這個(gè)液體里已經(jīng)不含酒精，肉眼很難分清它到底是什么，所以就需要用現(xiàn)代科學(xué)的方法進(jìn)行檢測(cè)。最后，經(jīng)過(guò)成分分析，確認(rèn)其的確是酒。

“科技對(duì)我們考古工作來(lái)說(shuō)非常重要?！痹诮邮苊襟w采訪時(shí)，西北大學(xué)文化遺產(chǎn)學(xué)院副院長(zhǎng)、教授、博士生導(dǎo)師溫睿這樣說(shuō)道，“傳統(tǒng)的考古工作比較關(guān)注器物本身，包括器物的材質(zhì)、外形以及紋飾的變化，通過(guò)這些來(lái)判斷器物的年代、演變，從而研究古代文明與古代社會(huì)。隨著研究的不斷深入，考古工作現(xiàn)在更關(guān)注器物的用途，這就需要用科技手段來(lái)輔助研究?！?/p>

“科技考古是利用現(xiàn)代科技分析古代遺存以獲得豐富的信息、再結(jié)合考古學(xué)方法探索人類(lèi)歷史的科學(xué)。”溫睿表示，近年來(lái)科技考古在信息技術(shù)、生物工程、DNA技術(shù)、顱相面貌復(fù)原等相關(guān)學(xué)科的幫助下，解決了傳統(tǒng)考古無(wú)法解決的諸多問(wèn)題，在考古勘探、年代測(cè)定、動(dòng)植物及人骨分析、陶瓷與金屬器物研究等方面作出了很多嘗試，拓展了考古研究方法，開(kāi)辟了新的考古研究領(lǐng)域。

中國(guó)考古學(xué)已進(jìn)入黃金時(shí)代

2019年，夏河丹尼索瓦人的研究入選世界十大考古發(fā)現(xiàn)和《科學(xué)》（Science）雜志十大新聞。這項(xiàng)由中國(guó)科學(xué)院院士陳發(fā)虎帶領(lǐng)蘭州大學(xué)環(huán)境考古團(tuán)隊(duì)進(jìn)行的研究，引發(fā)了世界考古學(xué)的廣泛關(guān)注。同時(shí)，這項(xiàng)成果也凸顯了科技考古的激活力：這件下頜骨化石發(fā)現(xiàn)于上世紀(jì)80年代，古蛋白質(zhì)分析技術(shù)的應(yīng)用使其在39年之后迸發(fā)出重要的科學(xué)價(jià)值。1980年，有位藏族僧人在甘肅夏河縣的溶洞里發(fā)現(xiàn)了這件僅保存有第一和第二臼齒的古人類(lèi)右側(cè)下頜骨化石。2019年發(fā)表的研究成果（“A late Middle Pleistocene Denisovan mandible from the Tibetan Plateau”）顯示，該化石未保存古DNA信息，但保存有深度降解的古蛋白質(zhì)，研究者從中發(fā)現(xiàn)了丹尼索瓦人特有的蛋白質(zhì)，從而為確定其為青藏高原的丹尼索瓦人提供了最主要的證據(jù)，建議命名為夏河丹尼索瓦人，簡(jiǎn)稱(chēng)夏河人。該化石目前是除阿爾泰山地區(qū)丹尼索瓦洞以外發(fā)現(xiàn)的首例丹尼索瓦人化石，也是目前青藏高原的最早人類(lèi)活動(dòng)證據(jù)（距今16萬(wàn)年前）。

2020年9月24日，國(guó)家文物局在北京召開(kāi)“考古中國(guó)”重大項(xiàng)目重要工作會(huì)，通報(bào)了河北康保興隆遺址等5項(xiàng)重要考古成果?！翱脊胖袊?guó)”項(xiàng)目是“十三五”期間國(guó)家文物局提出的重大研究工程，通過(guò)對(duì)古文化遺址有重點(diǎn)地進(jìn)行系統(tǒng)考古發(fā)掘，不斷加深對(duì)中華文明悠久歷史和寶貴價(jià)值的認(rèn)識(shí)，提升考古在文物保護(hù)中的基礎(chǔ)性地位和作用。目前，“考古中國(guó)”已經(jīng)形成“河套地區(qū)聚落與社會(huì)研究”“長(zhǎng)江下游地區(qū)文明模式研究”“長(zhǎng)江中游地區(qū)文明化進(jìn)程研究（新石器時(shí)期）”“長(zhǎng)江中游地區(qū)文明化進(jìn)程研究（夏商周時(shí)期）”“中原地區(qū)文明化進(jìn)程研究”“海岱地區(qū)文明化進(jìn)程研究”“夏文化研究”和新疆考古、西藏考古、吐谷渾王族考古等10項(xiàng)重大項(xiàng)目。

袁靖表示，這些項(xiàng)目都涉及確定遺址的絕對(duì)年代，探討當(dāng)時(shí)的人地關(guān)系狀況，當(dāng)時(shí)人的體質(zhì)特征，作為生產(chǎn)力要素的農(nóng)作物和家養(yǎng)動(dòng)物的種類(lèi)和數(shù)量，與手工業(yè)狀況密切相關(guān)的陶器、玉石器、青銅器的制作工藝與流程等，而古DNA研究和同位素分析還能夠幫助人們認(rèn)識(shí)當(dāng)時(shí)的社會(huì)形態(tài)、血緣關(guān)系、飲食特征等等。“可以說(shuō)，科技考古的應(yīng)用，在確立明確的年代框架、用科學(xué)的證據(jù)增強(qiáng)說(shuō)服力、拓展多個(gè)依據(jù)人工遺跡和遺物的形狀特征無(wú)法探討的研究領(lǐng)域、提供歷史發(fā)展過(guò)程中的眾多細(xì)節(jié)等方面發(fā)揮了重要的作用?！?/p>

可以看到，近年來(lái)，在我國(guó)的各個(gè)考古項(xiàng)目里，都運(yùn)用了很多新的科技手段?！拔覀儸F(xiàn)在把科技考古分為利用遙感、電法和磁法對(duì)地下遺跡和遺物進(jìn)行勘探，應(yīng)用碳十四測(cè)年的方法對(duì)遺跡和遺物進(jìn)行年代測(cè)定，對(duì)考古遺址出土的人骨和動(dòng)物骨骼進(jìn)行古DNA研究和同位素研究，對(duì)器物上殘留的有機(jī)物進(jìn)行分析、認(rèn)識(shí)古代自然環(huán)境和人地關(guān)系的環(huán)境考古，對(duì)遺址出土的人骨進(jìn)行研究的人骨考古，對(duì)遺址出土的動(dòng)植物遺存開(kāi)展定性定量等多角度研究的動(dòng)物考古和植物考古，對(duì)金屬、陶瓷和玉石器進(jìn)行金相、成分、結(jié)構(gòu)、質(zhì)地研究的冶金考古，以及古陶瓷科技研究和玉石器科技研究等領(lǐng)域?！痹副硎荆@些領(lǐng)域的研究都是為了探討遺址的時(shí)空分布、人地關(guān)系、古人自身的體質(zhì)特征、當(dāng)時(shí)包括農(nóng)業(yè)和手工業(yè)在內(nèi)的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)、當(dāng)時(shí)的生活狀況、當(dāng)時(shí)的社會(huì)形態(tài)、當(dāng)時(shí)的喪葬習(xí)俗等等。

隨著我國(guó)科技考古的快速發(fā)展，建立國(guó)家科技資源共享服務(wù)平臺(tái)也就成為當(dāng)前深化基礎(chǔ)研究的重要舉措。國(guó)家文物局在2019年末以中國(guó)社會(huì)科學(xué)院考古研究所為試點(diǎn)，開(kāi)展了動(dòng)物遺存標(biāo)本庫(kù)建設(shè)項(xiàng)目。此外，科技考古各研究方向也在努力建設(shè)自身的數(shù)據(jù)庫(kù)，例如，中國(guó)社會(huì)科學(xué)院考古研究所科技考古中心正在建設(shè)磨制石器微痕數(shù)據(jù)庫(kù)、鍶同位素參考值數(shù)據(jù)庫(kù)等，從而推進(jìn)科技考古的國(guó)際化、科學(xué)化、大眾化和數(shù)字化。

隨著中國(guó)科技考古研究機(jī)構(gòu)的逐步增多、研究隊(duì)伍的進(jìn)一步擴(kuò)大、研究領(lǐng)域的大力拓展、研究方法的日益完善、研究成果的不斷獲得，中國(guó)科技考古的重要性越來(lái)越得到學(xué)術(shù)界的高度認(rèn)可，支持科技考古，依靠科技考古，發(fā)展科技考古，強(qiáng)化科技考古，已經(jīng)逐步成為整個(gè)考古學(xué)界的共識(shí)。袁靖表示，中國(guó)考古學(xué)的發(fā)展過(guò)程始終左右著中國(guó)科技考古的發(fā)展過(guò)程，世界考古學(xué)的發(fā)展對(duì)中國(guó)科技考古的發(fā)展也起到了相當(dāng)大的引領(lǐng)作用。自然科學(xué)相關(guān)學(xué)科的發(fā)展也明顯地推進(jìn)了科技考古的進(jìn)步。

未來(lái)，科技手段還將在考古領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，科技考古在考古領(lǐng)域中的作用將會(huì)得到進(jìn)一步的加強(qiáng)?！拔覀冇袠O為豐富的、非常珍貴的考古資料， 10000年以來(lái)沒(méi)有間斷的文化發(fā)展史留下的各類(lèi)資料極具特色。國(guó)家對(duì)于科技考古一直保持較高的投入。可以說(shuō)，外部條件也好，內(nèi)部條件也好，都給包括科技考古在內(nèi)的考古研究人員發(fā)揮自己的作用搭建了極好的平臺(tái)。而且，我們的研究人員多年來(lái)一直秉承科學(xué)精神，踏踏實(shí)實(shí)地開(kāi)展研究。由于資料的珍貴和重要，研究人員的刻苦努力，不少研究成果都是出手不凡，科研成果具有很高的學(xué)術(shù)價(jià)值?！痹副硎荆袊?guó)考古學(xué)已經(jīng)進(jìn)入黃金時(shí)代，今后的科技考古必將在中國(guó)考古學(xué)的發(fā)展進(jìn)程中發(fā)揮更大的、無(wú)可替代的作用。

鏈接

科技考古的新領(lǐng)域和新方法

（一）數(shù)字考古

數(shù)字考古是近年來(lái)提出的新概念，即在計(jì)算機(jī)技術(shù)支持下，考古學(xué)研究中集成運(yùn)用現(xiàn)代測(cè)繪、遙感、三維重建、地理信息系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)、數(shù)據(jù)庫(kù)和網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，充分采集和運(yùn)用考古現(xiàn)場(chǎng)各種空間信息進(jìn)行綜合分析、研究的理論和方法。

（二）年代測(cè)定

通過(guò)對(duì)眾多新石器時(shí)代和夏商周時(shí)期的遺址進(jìn)行碳十四測(cè)定年代，尤其是對(duì)多個(gè)重要遺址開(kāi)展有針對(duì)性的系列樣品碳十四測(cè)年，構(gòu)建起中國(guó)新石器時(shí)代和夏商周時(shí)期的年代框架，為深入開(kāi)展考古學(xué)研究提供了時(shí)間標(biāo)尺。