楊益民

三星堆考古現(xiàn)場(chǎng)的高科技發(fā)掘大棚、工作艙、實(shí)驗(yàn)室設(shè)施。圖片|北京日?qǐng)?bào)?

考古學(xué)是通過分析古代物質(zhì)遺存來研究人類歷史的科學(xué)，其源頭可以上溯至歐洲的古物學(xué)和中國(guó)的金石學(xué)。19世紀(jì)，自然科學(xué)的發(fā)展促進(jìn)了考古學(xué)的成熟，地質(zhì)學(xué)中的地層學(xué)和生物學(xué)中的分類學(xué)被引入到考古學(xué)中，形成了考古地層學(xué)和器物分析的類型學(xué)，現(xiàn)代考古學(xué)從此開端?？梢哉f，考古學(xué)與生俱來就與自然科學(xué)密不可分。

考古學(xué)對(duì)古代遺存的信息提取，離不開以田野發(fā)掘、整理研究為主的傳統(tǒng)考古和理化分析為主的科技考古，后者的工作開展是建立在前者堅(jiān)實(shí)的工作基礎(chǔ)之上的。數(shù)理化天地生等自然科學(xué)領(lǐng)域中的諸多方法都能在考古學(xué)中找到用武之地，考古學(xué)的發(fā)展越來越離不開科技方法的介入?？萍伎脊努F(xiàn)在使用的檢測(cè)方法有兩種趨勢(shì)，一是依賴專業(yè)人員進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)解讀的前沿手段，比如古代基因組分析;二是易操作的小型檢測(cè)設(shè)備，比如成分分析用的便攜熒光光譜儀。從田野發(fā)掘、實(shí)物分析到有機(jī)分子的鑒定，科技手段為了解古代社會(huì)提供了豐富的信息，活化了歷史場(chǎng)景。

廣域考古中的利器：遙感技術(shù)

相比地面的考古勘察，太空中的衛(wèi)星和天空中的飛機(jī)提供了不一樣的視角，也提供了不可替代的信息。遙感考古多使用可見光、紅外光、合成孔徑雷達(dá)等成像方法，站得高看得廣，可以獲取大面積的影像資料。古代遺存的土壤、微地貌、植被狀況與周邊環(huán)境會(huì)有細(xì)微的差異，各自有著不同的電磁波特征，在照片上仔細(xì)研讀，就可能找到方方的城址、彎彎的河道和長(zhǎng)城等大型遺存。

在地廣人稀、交通不便的區(qū)域，遙感考古是考古人的利器，極大地減少了考古調(diào)查成本。新疆歷史上曾經(jīng)有許多長(zhǎng)城，但受千余年的風(fēng)化侵蝕和人類活動(dòng)的影響，長(zhǎng)城遺存已經(jīng)和周邊的沙漠、戈壁等環(huán)境渾然一體，人眼很難看出長(zhǎng)城的存在，而利用遙感手段可基本“復(fù)原”出新疆古代長(zhǎng)城的樣貌。此外，利用衛(wèi)星影像并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)了《水經(jīng)注》中新疆羅布泊地區(qū)的“注賓城”，并在樓蘭古城附近確認(rèn)了“目”字形和橢圓放射狀兩種人工灌溉遺跡。借助遙感考古，中國(guó)考古學(xué)家還在絲綢之路西端突尼斯發(fā)現(xiàn)10處古羅馬時(shí)期考古遺存，揭示了古羅馬時(shí)期南線軍事防御系統(tǒng)的布局與農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

在人口稠密的地區(qū)，遙感考古可能避開人類活動(dòng)的干擾。良渚文明是中國(guó)最早的文明之一，現(xiàn)在也是人口密集之地，人類活動(dòng)對(duì)地貌影響甚大。發(fā)現(xiàn)良渚古城附近的水利高壩系統(tǒng)后，考古學(xué)家利用20世紀(jì)60年代的美國(guó)衛(wèi)星影像進(jìn)一步開展篩查，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)了良渚古城附近的水利低壩。

發(fā)現(xiàn)古物的制造奧秘：同步輻射光源

人工制品反映了人類利用自然、適應(yīng)自然和改造自然的能力，也是人類智力演化的主要標(biāo)志之一。工業(yè)革命以前，人類社會(huì)的演化就以工具材質(zhì)和工藝來劃分，如舊石器時(shí)代（以打制石器為主）、新石器時(shí)代（以磨制石器為主）、青銅時(shí)代和鐵器時(shí)代等。人工制品的研究往往包括起源、制作工藝、產(chǎn)地分析和用途等。根據(jù)加工工藝，人工制品可分為冷加工制品（如石器、玉器等）和熱加工制品（如陶瓷、玻璃、金屬等）。

文保人員對(duì)出土的竹簡(jiǎn)進(jìn)行剝離。圖片|新華社

人類制作工具的歷史就是材料利用史。早期人類對(duì)石頭進(jìn)行冷加工，從粗糙的打制石片、手斧到精致的細(xì)石葉，石器的形態(tài)和工藝反映了人類從200多萬年到1萬多年前的遷徙和文化交流情況。至少在1萬余年前，中國(guó)先民掌握了旋轉(zhuǎn)鉆孔技術(shù)。鴕鳥蛋殼做的珠子是舊石器晚期先民常見的飾品，鴕鳥蛋殼珠比較脆弱，穿孔內(nèi)部的土壤也不易徹底清除，直接用光學(xué)顯微鏡或使用硅膠翻模再掃描電鏡觀察的傳統(tǒng)鉆孔工藝研究方法并不適用。科學(xué)家用上海同步輻射光源對(duì)水洞溝遺址12地點(diǎn)附近的鴕鳥蛋殼珠進(jìn)行了無損的顯微CT分析和三維建模，判斷蛋殼來自安氏鴕鳥。先民們從蛋殼內(nèi)表面使用扭轉(zhuǎn)鉆孔方法定位，如使用燧石做的尖狀器;再使用旋轉(zhuǎn)鉆孔方法來深入鉆孔，并至少使用了兩種鉆頭，最后使用圓柱形磨頭并配合旋轉(zhuǎn)方法將穿孔打磨成圓柱形。

中國(guó)是陶器的起源地區(qū)之一，碳十四測(cè)年表明江西仙人洞出土的陶器能早到距今約2萬年。陶瓷的燒成溫度反映了高溫技術(shù)的進(jìn)步，基于改進(jìn)的熱膨脹分析方法，判斷距今約9000年的東胡林遺址出土陶片的燒成溫度在500℃左右。瓷器是中國(guó)的特有發(fā)明，根據(jù)胎和釉原料的化學(xué)組成和燒成溫度（至少超過1150度），我國(guó)青瓷起源的時(shí)間最晚可追溯至夏代。盡管中國(guó)先民的陶瓷制作工藝一直很發(fā)達(dá)，但古代陶工并沒有故步自封，他們持續(xù)從外界汲取技術(shù)營(yíng)養(yǎng)。大約3000年前，中國(guó)陶瓷業(yè)首次受到外來技術(shù)的影響，新的陶瓷制品種類——釉砂開始出現(xiàn)并成為當(dāng)時(shí)貴族階層的新寵。釉砂的引進(jìn)消化吸收，促進(jìn)了中國(guó)古陶瓷呈色技術(shù)的發(fā)展;古代陶工的“調(diào)色盤”從僅依靠鐵元素?cái)U(kuò)展到銅元素，釉色也不再局限于黃色和綠色。北京同步輻射光源吸收邊分析表明，到戰(zhàn)國(guó)中晚期，金屬銅顆粒致色的銅紅釉也在釉陶上開始使用。元代開始大規(guī)模從域外輸入鈷料制作青花瓷，利用聚焦離子束掃描電鏡制備透射電鏡的樣品并開展化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)分析表明，進(jìn)口鈷料和國(guó)產(chǎn)鈷料共存于明代宣德時(shí)期的青花瓷上。

動(dòng)物考古學(xué)家通過骨頭的形態(tài)學(xué)分析基本梳理了過去1萬年我國(guó)家養(yǎng)動(dòng)物的利用過程。例如，通過齒列長(zhǎng)度或齒列扭曲等形態(tài)分析，發(fā)現(xiàn)距今1 萬年左右的河北南莊頭遺址開始飼養(yǎng)家狗。

公元前500年左右，域外玻璃蜻蜓眼珠的輸入刺激了國(guó)產(chǎn)鉛鋇和鉀鈣玻璃的出現(xiàn)。使用顯微CT可以無損區(qū)分釉砂、釉陶和玻璃等不同材質(zhì)的蜻蜓眼珠，并判別不同類型的加工工藝。印度太平洋玻璃珠是戰(zhàn)國(guó)中晚期開始在南亞、東南亞出現(xiàn)并向各地傳播，基于無損的同步輻射顯微CT、同步輻射顯微衍射分析及微損的激光剝蝕成分分析，云南句町王國(guó)出土的漢代印度太平洋銅紅玻璃珠，主要依靠金屬銅顆粒致紅色，產(chǎn)地可能是東南亞，而氣泡形狀不應(yīng)是判斷拉制法的主要依據(jù)。