穿越時(shí)空的對(duì)話：科技考古揭秘古代文明

傳統(tǒng)意義上的考古學(xué)是根據(jù)古代人類各種活動(dòng)遺留下來(lái)的實(shí)物研究人類古代社會(huì)歷史的一門科學(xué)。它依賴地層學(xué)、類型學(xué)和文化歷史學(xué)等方法來(lái)確定年代、分類遺物和構(gòu)建歷史敘述。在探索古代人類的生活方式、藝術(shù)成就和文明發(fā)展的過程中，傳統(tǒng)考古學(xué)已經(jīng)取得了顯著成果，但也逐漸顯現(xiàn)出對(duì)一些考古關(guān)鍵信息獲取的局限性。比如，地層學(xué)和類型學(xué)方法在精確年代測(cè)定和跨區(qū)域文化比較方面存在很大的局限性，在處理有機(jī)材料和微觀遺存方面能力也很有限。

科技的發(fā)展為考古領(lǐng)域帶來(lái)了革命性變化。科技考古是一門應(yīng)用自然科學(xué)及相關(guān)學(xué)科的方法和技術(shù)開展考古學(xué)研究的科學(xué)。它跨越傳統(tǒng)考古學(xué)與現(xiàn)代科技的界限，融合傳統(tǒng)考古學(xué)與現(xiàn)代科技的研究方法，為我們解讀古代文明提供了新視角。它以考古學(xué)的研究問題為導(dǎo)向，應(yīng)用自然科學(xué)的研究方法和技術(shù)，對(duì)考古遺址及所在區(qū)域進(jìn)行調(diào)查、勘探和取樣，對(duì)出土的多種遺跡和遺物進(jìn)行觀察、鑒定、測(cè)試、分析和統(tǒng)計(jì)，多角度地獲取有關(guān)古代人類活動(dòng)的多種信息并進(jìn)行深入解讀和探討，從整體上拓展考古學(xué)研究的領(lǐng)域，深化考古學(xué)研究的內(nèi)容，提高考古學(xué)研究的科學(xué)性和歷史科學(xué)價(jià)值。[1]相較于傳統(tǒng)考古主要通過發(fā)掘和研究遺址、墓葬、建筑、遺物等了解和重建人類歷史和文化，科技考古可以更好地揭示隱藏的遺跡，還能提供關(guān)于古代人類生活、健康狀況、遷徙路徑和社會(huì)結(jié)構(gòu)的詳細(xì)信息，為我們呈現(xiàn)一個(gè)更加全面和立體的古代世界，提供更深入的洞察力以揭示歷史的深層秘密，極大地增強(qiáng)了我們對(duì)古代文明的理解?？萍伎脊乓殉蔀榻饷芄糯拿鞯年P(guān)鍵工具，為考古學(xué)家提供了新的研究途徑。

科技考古可以分為12個(gè)研究方向，包括數(shù)字考古、年代測(cè)定、古DNA研究、同位素分析、有機(jī)殘留物分析、植物考古、人骨考古、動(dòng)物考古、冶金考古、環(huán)境考古、陶瓷科技考古以及玉石器科技考古。這些相對(duì)獨(dú)立的研究方向，共同構(gòu)成了深入理解古代文明的基石。

數(shù)字考古

目前科技考古范疇內(nèi)最新的概念當(dāng)數(shù)數(shù)字考古。數(shù)字考古是在計(jì)算機(jī)技術(shù)支持下，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)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)行綜合分析研究的考古方法。試想一下，考古學(xué)家站在一處遺址前，手持一臺(tái)激光掃描儀掃描遺跡，先利用專業(yè)的三維建模軟件，根據(jù)點(diǎn)數(shù)據(jù)構(gòu)建出逼真的三維模型，再為三維模型添加適當(dāng)?shù)募y理，比如石頭的質(zhì)感、彩繪的細(xì)節(jié)等，使模型看起來(lái)更加真實(shí)，最后將完成的三維模型導(dǎo)入虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中。通過佩戴VR眼鏡，人們就可以穿越時(shí)空，漫游在已經(jīng)消失的遺址中，感受古人的生活。這就是數(shù)字考古帶給人們的神奇體驗(yàn)。

年代測(cè)定

年代的確定是考古學(xué)最重要的一項(xiàng)任務(wù)。在科技方法引入之前，考古學(xué)家只能通過文獻(xiàn)判斷年代。如果一直沒有明確的紀(jì)年，就只能靠地層學(xué)判斷相對(duì)年代，碳十四技術(shù)的發(fā)展讓獲取絕對(duì)年代成為可能。通過分析古代遺址中的有機(jī)物，考古學(xué)家就可以判斷它所屬的年代。世界上著名的“耶穌裹尸布”事件就與碳十四測(cè)年技術(shù)有關(guān)。耶穌裹尸布又稱都靈裹尸布（Shroud of Turin），是一塊據(jù)稱曾用來(lái)包裹耶穌基督遺體的麻布。關(guān)于它的真實(shí)性，歷史上一直存在爭(zhēng)議。1986年，美國(guó)亞利桑那大學(xué)、英國(guó)牛津大學(xué)考古學(xué)院、瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的三家實(shí)驗(yàn)室對(duì)裹尸布進(jìn)行了碳十四年代測(cè)定，結(jié)果顯示它是1260至1380年間的物品，表明它可能是中世紀(jì)的偽造品，所謂“耶穌裹尸布”就是一個(gè)騙局。

古DNA研究

“我是誰(shuí)？我從哪里來(lái)？我要到哪里去？”是人類終其一生都在追尋的答案。古人類學(xué)家利用現(xiàn)代古DNA技術(shù)，正在試圖回答“人生終極三問”?，F(xiàn)代古DNA技術(shù)是從古代人類遺骸中提取DNA，分析遺傳物質(zhì)，從而追溯人類的起源和遷徙路徑。這項(xiàng)技術(shù)使得我們能夠更精確地理解人類演化的歷史，包括不同人群之間的遺傳聯(lián)系、種群的分化和融合，以及人類如何適應(yīng)不同的環(huán)境和生存挑戰(zhàn)。研究表明，現(xiàn)代人類（智人）的祖先起源于非洲，大約在20萬(wàn)年前出現(xiàn)，隨后經(jīng)歷了一系列的遷徙和演化，逐漸擴(kuò)散到全球各地。這一過程涉及復(fù)雜的遺傳變異、環(huán)境適應(yīng)和文化發(fā)展，是人類不斷追求自我認(rèn)知和理解的重要部分。其間，也出現(xiàn)了許多不同的人群，為現(xiàn)代人的形成提供了重要的DNA。

丹尼索瓦人就是一支與現(xiàn)代人有密切關(guān)系的古老型人類，對(duì)現(xiàn)代大洋洲、東亞、南亞和美洲原住人群有重要的遺傳貢獻(xiàn)。根據(jù)最新研究，在中國(guó)青藏高原的白石崖溶洞遺址，科學(xué)家們通過沉積物DNA分析技術(shù)，成功獲取了丹尼索瓦洞以外的首個(gè)丹尼索瓦人線粒體基因序列。這項(xiàng)研究揭示了丹尼索瓦人在距今約10萬(wàn)年至6萬(wàn)年前，甚至可能到4.5萬(wàn)年間，曾長(zhǎng)期生活在青藏高原。此外，白石崖溶洞遺址的丹尼索瓦人DNA與來(lái)自俄羅斯阿爾泰山脈丹尼索瓦洞穴的晚期丹尼索瓦人有著較為緊密的遺傳聯(lián)系。這些發(fā)現(xiàn)不僅證實(shí)了丹尼索瓦人對(duì)東亞古人類演化歷史的重要貢獻(xiàn)，而且為理解他們的時(shí)空分布、遺傳特征、文化特征及環(huán)境適應(yīng)等提供了重要的科學(xué)依據(jù)。[2]

同位素分析

民以食為天?？脊艑W(xué)家同樣關(guān)心古人的餐桌。通過分析遺址中人骨或動(dòng)物骨骼中的穩(wěn)定同位素，便可以揭示古代人類或動(dòng)物的飲食習(xí)慣、食物來(lái)源以及與環(huán)境的相互作用。穩(wěn)定同位素分析依賴于“我即我食”（You are what you eat）的原理，即生物體組織的穩(wěn)定同位素組成與其食物來(lái)源密切相關(guān)。[3]例如，如果人骨中的δ13C值較低，表明他們的飲食可能以C3植物（如小麥）為主；而δ15N較高的話，表明他們可能攝入了較多的動(dòng)物蛋白。接著便可以進(jìn)行深入的研究，如果某個(gè)遺址出土的個(gè)體具有與周邊地區(qū)明顯不同的同位素特征，表明他們可能來(lái)自遠(yuǎn)方或有特殊的飲食習(xí)慣，那就代表了古代的人群遷徙，說明不同的族群之間有文化交流。不止如此，通過穩(wěn)定同位素也可以了解古代人類對(duì)家畜的馴化和飼養(yǎng)方式。例如，家豬骨骼中的δ13C值變化可能反映了它們從以C3植物為主的食性逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐訡4作物（如粟）為主的食性。胡耀武教授團(tuán)隊(duì)通過對(duì)新石器時(shí)代仰韶文化姜寨遺址出土的不同時(shí)期人骨進(jìn)行C、N穩(wěn)定同位素分析，發(fā)現(xiàn)粟類食物在姜寨先民食譜中占據(jù)主要地位，而動(dòng)物資源在食物中的比例相對(duì)較低。

有機(jī)殘留物分析

有機(jī)殘留物也與古人的餐桌息息相關(guān)。中國(guó)拉面名揚(yáng)世界，且拉面文化源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，據(jù)推測(cè)很可能起源于青海喇家村。2002年，考古學(xué)家在青海民和回族土族自治縣官亭鎮(zhèn)喇家村一處距今4000年前的新石器時(shí)代遺址中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)倒扣著的紅陶碗，把碗翻開，碗底的一團(tuán)面條出現(xiàn)在考古學(xué)家眼前（圖1），經(jīng)過科學(xué)分析，這團(tuán)面條是用小米粉壓制而成的。不僅如此，考古學(xué)家還在面條中發(fā)現(xiàn)了肉末、調(diào)料等多種成分。這碗面條被認(rèn)為是迄今為止世界上最早的面條實(shí)物考古資料，將面條的歷史推前了2000年。可以想象這樣一個(gè)場(chǎng)景：4000年前，一群新石器時(shí)代的老饕圍坐在篝火旁，手里捧著熱氣騰騰的小米面條，享受著他們的大餐。時(shí)光荏苒，這些面條的后代——也就是我們今天吃的拉面，已經(jīng)風(fēng)靡全球。但誰(shuí)能想到，它們的祖先竟然藏在一個(gè)倒扣的陶碗里，歷經(jīng)千年歲月。這碗面條的發(fā)現(xiàn)，為面條的起源之爭(zhēng)畫上了美味的句號(hào)，證明了面條的歷史遠(yuǎn)比我們想象的還要悠久。殘留物考古學(xué)就像是古代版的“美食偵探”，通過分析食物殘留物，我們能夠窺見古人餐桌上的秘密，追溯古人的飲食文化，享受一場(chǎng)穿越時(shí)空的味覺之旅。

植物考古

植物考古也與古人的餐桌有密切關(guān)系。它是通過研究古代植物遺存，比如種子、花粉、木炭和植物的其他部分，來(lái)了解古代人類生活和環(huán)境變化的科學(xué)。它能幫助我們揭示古人的飲食習(xí)慣、農(nóng)業(yè)技術(shù)、植物的利用方式以及古代的氣候和生態(tài)環(huán)境。我國(guó)植物考古的一個(gè)經(jīng)典例子便是河南舞陽(yáng)的賈湖遺址。賈湖遺址出土了大量炭化植物遺存，其中包括數(shù)百粒炭化稻米以及許多可食用的野生植物遺存，如菱角、蓮藕、橡子、大豆等。這些發(fā)現(xiàn)表明，生活在距今約8000年前的賈湖人已經(jīng)開始嘗試稻作農(nóng)業(yè)，并且他們的食物來(lái)源還依賴于采集和漁獵。賈湖遺址的植物考古成果不僅為研究中國(guó)稻作農(nóng)業(yè)的起源提供了重要線索，也揭示了早期農(nóng)業(yè)與采集狩獵生活方式相結(jié)合的經(jīng)濟(jì)模式。

人骨考古、動(dòng)物考古

人骨考古學(xué)和動(dòng)物考古學(xué)是科技考古中兩個(gè)互補(bǔ)的分支。它們通過分析古代人類遺骸和動(dòng)物遺骸，揭示古代人類的生活方式、健康狀況、社會(huì)結(jié)構(gòu)以及與動(dòng)物的互動(dòng)關(guān)系。人骨考古學(xué)側(cè)重于研究人類骨骼，以了解古代人群的遺傳特征、疾病、營(yíng)養(yǎng)狀況和死亡原因；而動(dòng)物考古學(xué)則通過分析遺址中的動(dòng)物骨骼，探索古代人類的狩獵、畜牧、食物來(lái)源和環(huán)境變遷。兩者結(jié)合，為我們提供了全面了解古代社會(huì)和自然環(huán)境的窗口。

曹操是東漢末年杰出的政治家、軍事家、文學(xué)家，也是三國(guó)時(shí)代魏國(guó)的奠基人?！度龂?guó)演義》記載曹操身高七尺，而在我們的概念中，曹操應(yīng)該是高大威猛的形象。考古學(xué)家根據(jù)曹操高陵中殘存的曹操遺骸，還原了曹操的形象?！恫懿俑吡辍窌休d：“出土?xí)r，頭骨已經(jīng)破裂成數(shù)塊，面部不存……經(jīng)鑒定，該頭骨為男性，年齡60歲左右。經(jīng)過對(duì)其股骨進(jìn)行鑒定，其身高在1.56米左右”，“個(gè)體口腔衛(wèi)生狀況比較差，僅存的兩顆牙齒都患有嚴(yán)重的齲齒，還有比較嚴(yán)重的牙周炎和齒根膿腫”[5]?？梢?，通過人骨考古不但可以還原古人的身高樣貌，還可以判斷古人身上的疾病。

動(dòng)物考古則讓我們能夠洞察古代動(dòng)物滅絕的原因。陳曦等人研究了江蘇沭陽(yáng)出土的水獺標(biāo)本，通過分析化石和歷史文獻(xiàn)，復(fù)原了水獺在中國(guó)的歷史分布。他們發(fā)現(xiàn)，從更新世中晚期開始，水獺廣泛生活在長(zhǎng)江、珠江流域和黃淮平原。然而，隨著宋代人類活動(dòng)的增加，特別是對(duì)水域環(huán)境的破壞，水獺的生存空間受到嚴(yán)重影響，最終在中國(guó)許多地區(qū)走向滅絕。[6]

冶金考古

冶金考古如同一位古代文明的鍛造師。它用火與錘的交響，揭示金屬的使用和演變。在這片充滿熱度的領(lǐng)域里，考古學(xué)家通過分析礦石、冶煉遺址和金屬制品中的化學(xué)成分，追溯金屬工藝的發(fā)展脈絡(luò)。從青銅時(shí)代的銅錫鉛合金，到鐵器時(shí)代的鐵與碳的結(jié)合，再到金銀器的華麗綻放，冶金考古不僅讓我們見證了材料科學(xué)的飛躍，更讓我們理解了金屬在社會(huì)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)交流和文化認(rèn)同中的重要角色。

三星堆遺址出土的青銅器是中國(guó)古代青銅文明的杰出代表，以其獨(dú)特的藝術(shù)風(fēng)格和精湛的鑄造技術(shù)著稱。這些青銅器包括面具、立人像、神樹、動(dòng)物造型等，展現(xiàn)了古蜀文明的神秘與獨(dú)特。其中一些青銅面具和立人像的造型夸張、形象生動(dòng)，具有極高的藝術(shù)價(jià)值和歷史研究?jī)r(jià)值。2022年，三星堆遺址新發(fā)現(xiàn)6座祭祀坑，出土文物約13000件，其中更是出土了各種造型奇特的青銅器（圖2、圖3）。這些青銅器不僅體現(xiàn)了古蜀人對(duì)青銅鑄造技術(shù)的熟練運(yùn)用，也展現(xiàn)了他們對(duì)美的追求和創(chuàng)造。

而古人對(duì)于金屬鑄造技術(shù)的理解也遠(yuǎn)超我們的想象。“越王勾踐劍”1965年出土于湖北省荊州市荊州區(qū)望山一號(hào)墓，是春秋晚期的越國(guó)青銅器，現(xiàn)存于湖北省博物館。在制造青銅兵器過程中，古代工匠會(huì)使用“淬火”工藝，即將金屬加熱至高溫，然后在水或其他介質(zhì)中迅速冷卻，以增強(qiáng)硬度。雖然淬火技術(shù)很常見，但是這把劍的制作卻很特殊，即在淬火過程中用泥土覆蓋劍身，以解決區(qū)域溫度不均的問題。國(guó)產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)的核心部件主軸承內(nèi)齒圈在生產(chǎn)過程中，不同區(qū)域的溫度會(huì)以不同的速度變化，這種不均勻性會(huì)影響鋼材的強(qiáng)度。主軸承研發(fā)團(tuán)隊(duì)以“越王勾踐劍”的特殊淬火技術(shù)為靈感，開發(fā)出了一種新的耐高溫介質(zhì)，使得溫度相互干涉的難題迎刃而解。這一跨越千年的技術(shù)傳承，不僅架起了古代智慧與現(xiàn)代創(chuàng)新之間的橋梁，也體現(xiàn)了人類在材料科學(xué)和工程技術(shù)上的不懈追求與進(jìn)步。

環(huán)境考古、陶瓷和玉器科技考古

環(huán)境考古，就像一位時(shí)光偵探，穿梭于歷史的長(zhǎng)河，通過土壤、植物的殘骸，揭開古代人類與自然環(huán)境互動(dòng)的奧秘。它用泥土講述故事，用化石描繪生活。陶瓷科技考古，是藝術(shù)與科學(xué)的完美結(jié)合。它用顯微鏡觀察陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)，用化學(xué)分析揭示制陶工藝的秘密，讓我們得以窺見古代工匠的智慧和創(chuàng)造力。玉器科技考古，則是寶石的低語(yǔ)者。通過光譜分析、硬度測(cè)試，解讀玉石的來(lái)源和加工技術(shù)，讓我們感受到古人對(duì)美的追求和對(duì)工藝的精湛掌握。這三者，共同編織出一幅古代文明的絢麗圖景。

科技考古作為一門新興學(xué)科，以其獨(dú)特的方法和視角，為我們理解人類歷史和文明的發(fā)展提供了寶貴的信息。它不僅增強(qiáng)了考古學(xué)的科學(xué)性，也使得考古學(xué)的研究成果更加豐富和精確。隨著科技的不斷進(jìn)步，我們有理由相信，科技考古將為我們揭開歷史的神秘面紗，帶來(lái)更多驚喜和發(fā)現(xiàn)。

注釋：

[1]袁靖：《科技考古助力中國(guó)考古學(xué)進(jìn)入黃金時(shí)代》，《江漢考古》，2021年第6期，第222-228頁(yè)。

[2]Zhang D， Xia H， Chen F，et al（2020）. Denisovan DNA in Late Pleistocene sediments from Baishiya Karst Cave on the Tibetan Plateau，Science， 370（6516），584-587.

[3]屈亞婷等：《我國(guó)古食譜穩(wěn)定同位素分析的影響因素及其蘊(yùn)含的考古學(xué)信息》，《第四紀(jì)研究》，2019年第39卷第6期，第1487-1502頁(yè)。

[4]Lu H， Yang X， Ye M， et al（2005）. Millet noodles in Late Neolithic China，Nature，437（7061），967-968.

[5]河南省文物考古研究院編著：《曹操高陵》，中國(guó)社會(huì)科學(xué)出版社，2016年版，第371頁(yè)。

[6]陳曦、伍蘇明、徐秋元：《江蘇沭陽(yáng)呂臺(tái)遺址水井出土唐代揚(yáng)子鱷及伴生動(dòng)物的研究》，《南方文物》，2023年第5期，第133-139頁(yè)。

（作者為九三學(xué)社社員、河南博物院館員）

責(zé)任編輯：馬莉莎