于靖園

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

夏鼐：推動中國科技考古發(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袁靖在接受《小康》雜志、中國小康網(wǎng)記者采訪時指出，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內(nèi)容分為兩大類。一類是利用專門的儀器設(shè)備，對某類肉眼看不到的特定對象進(jìn)行探測、測試和分析，按照科學(xué)的依據(jù)提出科學(xué)結(jié)論。比如，對地下遺跡和遺物的勘探、年代測定、古DNA研究、同位素研究、有機(jī)殘留物分析等。另一類是對與古代人類活動相關(guān)的自然環(huán)境、古代人類的骨骼、與古代人類的生產(chǎn)與生活直接相關(guān)的對象進(jìn)行研究，得出比較客觀的推測或結(jié)論。這類研究往往包括多個學(xué)科、技術(shù)與方法，如環(huán)境考古、人骨考古、動物考古、植物考古、冶金考古、古陶瓷科技研究、玉石器科技研究等。“這兩大類都是以考古學(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)價值的作用?！?/p>

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

1954年，夏鼐閱畢美國科學(xué)家利比的《放射性碳素測年方法》。次年，夏鼐在國內(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年代轉(zhuǎn)變?yōu)榻^對年代。從那個時候起，他便想著在國內(nèi)盡快建立這樣的科學(xué)實驗室。1959年，中國科學(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，籌建碳十四斷代實驗室。1965年，考古研究所建成國內(nèi)第一個常規(guī)碳十四年代學(xué)實驗室。1965年5月，碳十四斷代實驗室開始測定第一批標(biāo)本的年代數(shù)據(jù)。1972年《考古》雜志公布了第一批測定年代數(shù)據(jù)。

1972年，在河北藁城臺西村商代遺址出土了一件銅鉞鐵刃，當(dāng)時，學(xué)者們對其使用的鐵究竟是來自隕鐵還是人工冶煉展開了討論。夏鼐對河北博物館“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有，報告中的一個小試樣是含鎳1.76%，這是比較高的，在一般冶煉的熟鐵中罕見。

夏鼐一直關(guān)注著地質(zhì)研究所的鑒定結(jié)果，后來他將這一任務(wù)交給了材料學(xué)專家柯俊?？驴ьI(lǐng)研究人員先后采用了金相、X射線熒光、電子探針、掃描電鏡能譜儀等實驗方法進(jìn)行研究。實驗結(jié)束后，柯俊親自撰寫了文章《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定年代研究，體質(zhì)人類學(xué)研究，動物考古學(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)隊不斷壯大

1995年，順應(yīng)世界和中國考古學(xué)的發(fā)展潮流，中國社會科學(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類最為齊全、研究資料最為豐富的科研機(jī)構(gòu)之一。該中心制定了多項國家級文物考古行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，承擔(dān)了多個國家級重大項目，在古代動物資源獲取和利用、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)域處于國內(nèi)領(lǐng)先、國際比肩的地位，引領(lǐng)著國內(nèi)多個科技考古專業(yè)方向的高質(zhì)量發(fā)展。

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

科技考古團(tuán)隊正在不斷壯大，并及時跟進(jìn)各考古遺址的發(fā)掘工作。同時，隨著中國在國外考古發(fā)掘項目的興起，科技考古工作者也開始走出國門，發(fā)表國外遺址的科技考古研究成果等。

科技對于考古發(fā)展的重要性，在越來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)場出土的情形，考古人員初步判斷銅壺中的液體是酒類物質(zhì)。工作人員第一時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)過幾百上千年，這個液體里已經(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。最后，經(jīng)過成分分析，確認(rèn)其的確是酒。

“科技對我們考古工作來說非常重要。”在接受媒體采訪時，西北大學(xué)文化遺產(chǎn)學(xué)院副院長、教授、博士生導(dǎo)師溫睿這樣說道，“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，通過這些來判斷器物的年代、演變，從而研究古代文明與古代社會。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輔助研究。”

“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)方法探索人類歷史的科學(xué)?！睖仡１硎?，近年來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)考古無法解決的諸多問題，在考古勘探、年代測定、動植物及人骨分析、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，開辟了新的考古研究領(lǐng)域。

中國考古學(xué)已進(jìn)入黃金時代

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。這項由中國科學(xué)院院士陳發(fā)虎帶領(lǐng)蘭州大學(xué)環(huán)境考古團(tuán)隊進(jìn)行的研究，引發(fā)了世界考古學(xué)的廣泛關(guān)注。同時，這項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，簡稱夏河人。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活動證據(jù)（距今16萬年前）。

2020年9月24日，國家文物局在北京召開“考古中國”重大項目重要工作會，通報了河北康保興隆遺址等5項重要考古成果?！翱脊胖袊表椖渴恰笆濉逼陂g國家文物局提出的重大研究工程，通過對古文化遺址有重點(diǎn)地進(jìn)行系統(tǒng)考古發(fā)掘，不斷加深對中華文明悠久歷史和寶貴價值的認(rèn)識，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”已經(jīng)形成“河套地區(qū)聚落與社會研究”“長江下游地區(qū)文明模式研究”“長江中游地區(qū)文明化進(jìn)程研究（新石器時期）”“長江中游地區(qū)文明化進(jìn)程研究（夏商周時期）”“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項重大項目。

袁靖表示，這些項目都涉及確定遺址的絕對年代，探討當(dāng)時的人地關(guān)系狀況，當(dāng)時人的體質(zhì)特征，作為生產(chǎn)力要素的農(nóng)作物和家養(yǎng)動物的種類和數(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)識當(dāng)時的社會形態(tài)、血緣關(guān)系、飲食特征等等?！翱梢哉f，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)說服力、拓展多個依據(jù)人工遺跡和遺物的形狀特征無法探討的研究領(lǐng)域、提供歷史發(fā)展過程中的眾多細(xì)節(jié)等方面發(fā)揮了重要的作用?！?/p>

可以看到，近年來，在我國的各個考古項目里，都運(yùn)用了很多新的科技手段。“我們現(xiàn)在把科技考古分為利用遙感、電法和磁法對地下遺跡和遺物進(jìn)行勘探，應(yīng)用碳十四測年的方法對遺跡和遺物進(jìn)行年代測定，對考古遺址出土的人骨和動物骨骼進(jìn)行古DNA研究和同位素研究，對器物上殘留的有機(jī)物進(jìn)行分析、認(rèn)識古代自然環(huán)境和人地關(guān)系的環(huán)境考古，對遺址出土的人骨進(jìn)行研究的人骨考古，對遺址出土的動植物遺存開展定性定量等多角度研究的動物考古和植物考古，對金屬、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。”袁靖表示，這些領(lǐng)域的研究都是為了探討遺址的時空分布、人地關(guān)系、古人自身的體質(zhì)特征、當(dāng)時包括農(nóng)業(yè)和手工業(yè)在內(nèi)的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)、當(dāng)時的生活狀況、當(dāng)時的社會形態(tài)、當(dāng)時的喪葬習(xí)俗等等。

隨著我國科技考古的快速發(fā)展，建立國家科技資源共享服務(wù)平臺也就成為當(dāng)前深化基礎(chǔ)研究的重要舉措。國家文物局在2019年末以中國社會科學(xué)院考古研究所為試點(diǎn)，開展了動物遺存標(biāo)本庫建設(shè)項目。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，例如，中國社會科學(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、鍶同位素參考值數(shù)據(jù)庫等，從而推進(jìn)科技考古的國際化、科學(xué)化、大眾化和數(shù)字化。

隨著中國科技考古研究機(jī)構(gòu)的逐步增多、研究隊伍的進(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，中國科技考古的重要性越來越得到學(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)逐步成為整個考古學(xué)界的共識。袁靖表示，中國考古學(xué)的發(fā)展過程始終左右著中國科技考古的發(fā)展過程，世界考古學(xué)的發(fā)展對中國科技考古的發(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，科技手段還將在考古領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用，科技考古在考古領(lǐng)域中的作用將會得到進(jìn)一步的加強(qiáng)。“我們有極為豐富的、非常珍貴的考古資料， 10000年以來沒有間斷的文化發(fā)展史留下的各類資料極具特色。國家對于科技考古一直保持較高的投入?？梢哉f，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。而且，我們的研究人員多年來一直秉承科學(xué)精神，踏踏實實地開展研究。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)價值。”袁靖表示，中國考古學(xué)已經(jīng)進(jìn)入黃金時代，今后的科技考古必將在中國考古學(xué)的發(fā)展進(jìn)程中發(fā)揮更大的、無可替代的作用。

鏈接

科技考古的新領(lǐng)域和新方法

（一）數(shù)字考古

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

（二）年代測定

通過對眾多新石器時代和夏商周時期的遺址進(jìn)行碳十四測定年代，尤其是對多個重要遺址開展有針對性的系列樣品碳十四測年，構(gòu)建起中國新石器時代和夏商周時期的年代框架，為深入開展考古學(xué)研究提供了時間標(biāo)尺。