科技考古的新未來

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”，但其實隨著科學的發展和社會的變遷，越來越多的現代科學技術在考古學中被廣泛應用。科技考古，早已成為考古學的一門主要分支，成為現代考古的一大趨勢。

夏鼐：推動中國科技考古發展

那么，究竟什么是科技考古？復旦大學科技考古研究院院長袁靖在接受《小康》雜志、中國小康網記者采訪時指出，所謂科技考古，就是把自然科學相關學科的方法和技術應用于考古學研究之中。袁靖指出，目前的科技考古可以按照其研究方法和研究內容分為兩大類。一類是利用專門的儀器設備，對某類肉眼看不到的特定對象進行探測、測試和分析，按照科學的依據提出科學結論。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、有機殘留物分析等。另一類是對與古代人類活動相關的自然環境、古代人類的骨骼、與古代人類的生產與生活直接相關的對象進行研究，得出比較客觀的推測或結論。這類研究往往包括多個學科、技術與方法，如環境考古、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研究的目標為指引，以考古學研究的問題為導向，強化科技方法在考古學研究中的作用，最終發揮了拓展考古學研究領域、深化考古學研究層次、提升考古學學術價值的作用。”

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

1954年，夏鼐閱畢美國科學家利比的《放射性碳素測年方法》。次年，夏鼐在國內的《考古通訊》上首先介紹了這種方法的重要性，指出它的出現可使史前考古的相對年代轉變為絕對年代。從那個時候起，他便想著在國內盡快建立這樣的科學實驗室。1959年，中國科學院高能物理研究所研究人員仇士華和蔡蓮珍被引進到考古研究所，籌建碳十四斷代實驗室。1965年，考古研究所建成國內第一個常規碳十四年代學實驗室。1965年5月，碳十四斷代實驗室開始測定第一批標本的年代數據。1972年《考古》雜志公布了第一批測定年代數據。

1972年，在河北藁城臺西村商代遺址出土了一件銅鉞鐵刃，當時，學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”的鑒定結果持懷疑態度，并明確指出，根據已做過的化學分析和金相學考察，似乎并不排斥隕鐵的可能。他的根據是，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。

夏鼐一直關注著地質研究所的鑒定結果，后來他將這一任務交給了材料學專家柯俊。柯俊帶領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行研究。實驗結束后，柯俊親自撰寫了文章《關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技術手段在考古學的應用范圍涉及熱釋光測定年代研究，體質人類學研究，動物考古學研究，以及陶器、青銅器等器物的物質結構和化學成分分析等。

科技考古團隊不斷壯大

1995年，順應世界和中國考古學的發展潮流，中國社會科學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構之一。該中心制定了多項國家級文物考古行業標準，承擔了多個國家級重大項目，在古代動物資源獲取和利用、古代農業起源和早期發展、古代手工業和技術、農耕文明、史前治水、樹木年輪、數字考古、古DNA研究、同位素分析等研究和技術領域處于國內領先、國際比肩的地位，引領著國內多個科技考古專業方向的高質量發展。

進入21世紀以來，中國的科技考古進入發展的快車道，中國科技考古團隊已成規模，形成構建科技考古學科體系的人員保障。全國各主要考古科研院所都配備有科技考古專業人員，不少機構還建立了專門的科技考古研究部門。“全國已經有40余所科研機構和高校配備了專門從事科技考古相關領域研究和教學的人員。國家自然科學基金、國家社會科學基金、中國社會科學院、中國科學院、國家文物局、科技部、教育部等相關部委支持設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千篇涉及科技考古各個領域的研究論文和研究報告。”袁靖說道。

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

科技對于考古發展的重要性，在越來越多的案例中得以體現。2018年，陜西省考古人員在西咸新區咸陽城遺址的巖村墓地發掘中，發現了存有液體的銅壺。綜合現場出土的情形，考古人員初步判斷銅壺中的液體是酒類物質。工作人員第一時間將樣本送到西北大學科技考古中心進行鑒定。以前在考古中，如果墓葬中有酒器，酒器里邊有液體，大家默認它就是酒。但是，從科學的角度來講，如果墓葬里有地下水，墓葬容器也就容易進水。加上乙醇易揮發，經過幾百上千年，這個液體里已經不含酒精，肉眼很難分清它到底是什么，所以就需要用現代科學的方法進行檢測。最后，經過成分分析，確認其的確是酒。

“科技對我們考古工作來說非常重要。”在接受媒體采訪時，西北大學文化遺產學院副院長、教授、博士生導師溫睿這樣說道，“傳統的考古工作比較關注器物本身，包括器物的材質、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，考古工作現在更關注器物的用途，這就需要用科技手段來輔助研究。”

“科技考古是利用現代科技分析古代遺存以獲得豐富的信息、再結合考古學方法探索人類歷史的科學。”溫睿表示，近年來科技考古在信息技術、生物工程、DNA技術、顱相面貌復原等相關學科的幫助下，解決了傳統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域。

中國考古學已進入黃金時代

2019年，夏河丹尼索瓦人的研究入選世界十大考古發現和《科學》（Science）雜志十大新聞。這項由中國科學院院士陳發虎帶領蘭州大學環境考古團隊進行的研究，引發了世界考古學的廣泛關注。同時，這項成果也凸顯了科技考古的激活力：這件下頜骨化石發現于上世紀80年代，古蛋白質分析技術的應用使其在39年之后迸發出重要的科學價值。1980年，有位藏族僧人在甘肅夏河縣的溶洞里發現了這件僅保存有第一和第二臼齒的古人類右側下頜骨化石。2019年發表的研究成果（“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，研究者從中發現了丹尼索瓦人特有的蛋白質，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，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丹尼索瓦洞以外發現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（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。“考古中國”項目是“十三五”期間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地進行系統考古發掘，不斷加深對中華文明悠久歷史和寶貴價值的認識，提升考古在文物保護中的基礎性地位和作用。目前，“考古中國”已經形成“河套地區聚落與社會研究”“長江下游地區文明模式研究”“長江中游地區文明化進程研究（新石器時期）”“長江中游地區文明化進程研究（夏商周時期）”“中原地區文明化進程研究”“海岱地區文明化進程研究”“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，探討當時的人地關系狀況，當時人的體質特征，作為生產力要素的農作物和家養動物的種類和數量，與手工業狀況密切相關的陶器、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識當時的社會形態、血緣關系、飲食特征等等。“可以說，科技考古的應用，在確立明確的年代框架、用科學的證據增強說服力、拓展多個依據人工遺跡和遺物的形狀特征無法探討的研究領域、提供歷史發展過程中的眾多細節等方面發揮了重要的作用。”

可以看到，近年來，在我國的各個考古項目里，都運用了很多新的科技手段。“我們現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行勘探，應用碳十四測年的方法對遺跡和遺物進行年代測定，對考古遺址出土的人骨和動物骨骼進行古DNA研究和同位素研究，對器物上殘留的有機物進行分析、認識古代自然環境和人地關系的環境考古，對遺址出土的人骨進行研究的人骨考古，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、陶瓷和玉石器進行金相、成分、結構、質地研究的冶金考古，以及古陶瓷科技研究和玉石器科技研究等領域。”袁靖表示，這些領域的研究都是為了探討遺址的時空分布、人地關系、古人自身的體質特征、當時包括農業和手工業在內的經濟基礎、當時的生活狀況、當時的社會形態、當時的喪葬習俗等等。

隨著我國科技考古的快速發展，建立國家科技資源共享服務平臺也就成為當前深化基礎研究的重要舉措。國家文物局在2019年末以中國社會科學院考古研究所為試點，開展了動物遺存標本庫建設項目。此外，科技考古各研究方向也在努力建設自身的數據庫，例如，中國社會科學院考古研究所科技考古中心正在建設磨制石器微痕數據庫、鍶同位素參考值數據庫等，從而推進科技考古的國際化、科學化、大眾化和數字化。

隨著中國科技考古研究機構的逐步增多、研究隊伍的進一步擴大、研究領域的大力拓展、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術界的高度認可，支持科技考古，依靠科技考古，發展科技考古，強化科技考古，已經逐步成為整個考古學界的共識。袁靖表示，中國考古學的發展過程始終左右著中國科技考古的發展過程，世界考古學的發展對中國科技考古的發展也起到了相當大的引領作用。自然科學相關學科的發展也明顯地推進了科技考古的進步。

未來，科技手段還將在考古領域發揮越來越重要的作用，科技考古在考古領域中的作用將會得到進一步的加強。“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。可以說，外部條件也好，內部條件也好，都給包括科技考古在內的考古研究人員發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術價值。”袁靖表示，中國考古學已經進入黃金時代，今后的科技考古必將在中國考古學的發展進程中發揮更大的、無可替代的作用。

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科技考古的新領域和新方法

（一）數字考古

數字考古是近年來提出的新概念，即在計算機技術支持下，考古學研究中集成運用現代測繪、遙感、三維重建、地理信息系統、虛擬現實、數據庫和網絡等技術，充分采集和運用考古現場各種空間信息進行綜合分析、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，為深入開展考古學研究提供了時間標尺。