科技考古的新未来

于靖园

工欲善其事，必先利其器。很多人对考古的印象还停留在“手铲释天书”，但其实随着科学的发展和社会的变迁，越来越多的现代科学技术在考古学中被广泛应用。科技考古，早已成为考古学的一门主要分支，成为现代考古的一大趋势。

夏鼐：推动中国科技考古发展

那么，究竟什么是科技考古？复旦大学科技考古研究院院长袁靖在接受《小康》杂志、中国小康网记者采访时指出，所谓科技考古，就是把自然科学相关学科的方法和技术应用于考古学研究之中。袁靖指出，目前的科技考古可以按照其研究方法和研究内容分为两大类。一类是利用专门的仪器设备，对某类肉眼看不到的特定对象进行探测、测试和分析，按照科学的依据提出科学结论。比如，对地下遗迹和遗物的勘探、年代测定、古DNA研究、同位素研究、有机残留物分析等。另一类是对与古代人类活动相关的自然环境、古代人类的骨骼、与古代人类的生产与生活直接相关的对象进行研究，得出比较客观的推测或结论。这类研究往往包括多个学科、技术与方法，如环境考古、人骨考古、动物考古、植物考古、冶金考古、古陶瓷科技研究、玉石器科技研究等。“这两大类都是以考古学研究的目标为指引，以考古学研究的问题为导向，强化科技方法在考古学研究中的作用，最终发挥了拓展考古学研究领域、深化考古学研究层次、提升考古学学术价值的作用。”

在当今中国考古学的发展中，科技考古正在发挥着越来越重要的作用。而其中不能忽略的是，考古学家夏鼐对中国考古发展所作出的卓越贡献。

1954年，夏鼐阅毕美国科学家利比的《放射性碳素测年方法》。次年，夏鼐在国内的《考古通讯》上首先介绍了这种方法的重要性，指出它的出现可使史前考古的相对年代转变为绝对年代。从那个时候起，他便想着在国内尽快建立这样的科学实验室。1959年，中国科学院高能物理研究所研究人员仇士华和蔡莲珍被引进到考古研究所，筹建碳十四断代实验室。1965年，考古研究所建成国内第一个常规碳十四年代学实验室。1965年5月，碳十四断代实验室开始测定第一批标本的年代数据。1972年《考古》杂志公布了第一批测定年代数据。

1972年，在河北藁城台西村商代遗址出土了一件铜钺铁刃，当时，学者们对其使用的铁究竟是来自陨铁还是人工冶炼展开了讨论。夏鼐对河北博物馆“古代熟铁”的鉴定结果持怀疑态度，并明确指出，根据已做过的化学分析和金相学考察，似乎并不排斥陨铁的可能。他的根据是，陨铁特征是含镍较多，而冶炼的铁一般含镍极微或完全没有，报告中的一个小试样是含镍1.76%，这是比较高的，在一般冶炼的熟铁中罕见。

夏鼐一直关注着地质研究所的鉴定结果，后来他将这一任务交给了材料学专家柯俊。柯俊带领研究人员先后采用了金相、X射线荧光、电子探针、扫描电镜能谱仪等实验方法进行研究。实验结束后，柯俊亲自撰写了文章《关于藁城商代铜钺铁刃的分析》，确定藁城铜钺的铁刃不是人工冶煉的铁，而是用陨铁锻成的。

在夏鼐的推动下，考古研究所的自然科学技术手段在考古学的应用范围涉及热释光测定年代研究，体质人类学研究，动物考古学研究，以及陶器、青铜器等器物的物质结构和化学成分分析等。

科技考古团队不断壮大

1995年，顺应世界和中国考古学的发展潮流，中国社会科学院考古研究所成立了科技考古中心。如今，科技考古中心已成为目前世界上从事科技考古研究门类最为齐全、研究资料最为丰富的科研机构之一。该中心制定了多项国家级文物考古行业标准，承担了多个国家级重大项目，在古代动物资源获取和利用、古代农业起源和早期发展、古代手工业和技术、农耕文明、史前治水、树木年轮、数字考古、古DNA研究、同位素分析等研究和技术领域处于国内领先、国际比肩的地位，引领着国内多个科技考古专业方向的高质量发展。

进入21世纪以来，中国的科技考古进入发展的快车道，中国科技考古团队已成规模，形成构建科技考古学科体系的人员保障。全国各主要考古科研院所都配备有科技考古专业人员，不少机构还建立了专门的科技考古研究部门。“全国已经有40余所科研机构和高校配备了专门从事科技考古相关领域研究和教学的人员。国家自然科学基金、国家社会科学基金、中国社会科学院、中国科学院、国家文物局、科技部、教育部等相关部委支持设立了多个大型研究项目和众多课题。出版了6部全面涉及科技考古的专著及数千篇涉及科技考古各个领域的研究论文和研究报告。”袁靖说道。

科技考古团队正在不断壮大，并及时跟进各考古遗址的发掘工作。同时，随着中国在国外考古发掘项目的兴起，科技考古工作者也开始走出国门，发表国外遗址的科技考古研究成果等。

科技对于考古发展的重要性，在越来越多的案例中得以体现。2018年，陕西省考古人员在西咸新区咸阳城遗址的岩村墓地发掘中，发现了存有液体的铜壶。综合现场出土的情形，考古人员初步判断铜壶中的液体是酒类物质。工作人员第一时间将样本送到西北大学科技考古中心进行鉴定。以前在考古中，如果墓葬中有酒器，酒器里边有液体，大家默认它就是酒。但是，从科学的角度来讲，如果墓葬里有地下水，墓葬容器也就容易进水。加上乙醇易挥发，经过几百上千年，这个液体里已经不含酒精，肉眼很难分清它到底是什么，所以就需要用现代科学的方法进行检测。最后，经过成分分析，确认其的确是酒。

“科技对我们考古工作来说非常重要。”在接受媒体采访时，西北大学文化遗产学院副院长、教授、博士生导师温睿这样说道，“传统的考古工作比较关注器物本身，包括器物的材质、外形以及纹饰的变化，通过这些来判断器物的年代、演变，从而研究古代文明与古代社会。随着研究的不断深入，考古工作现在更关注器物的用途，这就需要用科技手段来辅助研究。”

“科技考古是利用现代科技分析古代遗存以获得丰富的信息、再结合考古学方法探索人类历史的科学。”温睿表示，近年来科技考古在信息技术、生物工程、DNA技术、颅相面貌复原等相关学科的帮助下，解决了传统考古无法解决的诸多问题，在考古勘探、年代测定、动植物及人骨分析、陶瓷与金属器物研究等方面作出了很多尝试，拓展了考古研究方法，开辟了新的考古研究领域。

中国考古学已进入黄金时代

2019年，夏河丹尼索瓦人的研究入选世界十大考古发现和《科学》（Science）杂志十大新闻。这项由中国科学院院士陈发虎带领兰州大学环境考古团队进行的研究，引发了世界考古学的广泛关注。同时，这项成果也凸显了科技考古的激活力：这件下颌骨化石发现于上世纪80年代，古蛋白质分析技术的应用使其在39年之后迸发出重要的科学价值。1980年，有位藏族僧人在甘肃夏河县的溶洞里发现了这件仅保存有第一和第二臼齿的古人类右侧下颌骨化石。2019年发表的研究成果（“A late Middle Pleistocene Denisovan mandible from the Tibetan Plateau”）显示，该化石未保存古DNA信息，但保存有深度降解的古蛋白质，研究者从中发现了丹尼索瓦人特有的蛋白质，从而为确定其为青藏高原的丹尼索瓦人提供了最主要的证据，建议命名为夏河丹尼索瓦人，简称夏河人。该化石目前是除阿尔泰山地区丹尼索瓦洞以外发现的首例丹尼索瓦人化石，也是目前青藏高原的最早人类活动证据（距今16万年前）。

2020年9月24日，国家文物局在北京召开“考古中国”重大项目重要工作会，通报了河北康保兴隆遗址等5项重要考古成果。“考古中国”项目是“十三五”期间国家文物局提出的重大研究工程，通过对古文化遗址有重点地进行系统考古发掘，不断加深对中华文明悠久历史和宝贵价值的认识，提升考古在文物保护中的基础性地位和作用。目前，“考古中国”已经形成“河套地区聚落与社会研究”“长江下游地区文明模式研究”“长江中游地区文明化进程研究（新石器时期）”“长江中游地区文明化进程研究（夏商周时期）”“中原地区文明化进程研究”“海岱地区文明化进程研究”“夏文化研究”和新疆考古、西藏考古、吐谷浑王族考古等10项重大项目。

袁靖表示，这些项目都涉及确定遗址的绝对年代，探讨当时的人地关系状况，当时人的体质特征，作为生产力要素的农作物和家养动物的种类和数量，与手工业状况密切相关的陶器、玉石器、青铜器的制作工艺与流程等，而古DNA研究和同位素分析还能够帮助人们认识当时的社会形态、血缘关系、饮食特征等等。“可以说，科技考古的应用，在确立明确的年代框架、用科学的证据增强说服力、拓展多个依据人工遗迹和遗物的形状特征无法探讨的研究领域、提供历史发展过程中的众多细节等方面发挥了重要的作用。”

可以看到，近年来，在我国的各个考古项目里，都运用了很多新的科技手段。“我们现在把科技考古分为利用遥感、电法和磁法对地下遗迹和遗物进行勘探，应用碳十四测年的方法对遗迹和遗物进行年代测定，对考古遗址出土的人骨和动物骨骼进行古DNA研究和同位素研究，对器物上残留的有机物进行分析、认识古代自然环境和人地关系的环境考古，对遗址出土的人骨进行研究的人骨考古，对遗址出土的动植物遗存开展定性定量等多角度研究的动物考古和植物考古，对金属、陶瓷和玉石器进行金相、成分、结构、质地研究的冶金考古，以及古陶瓷科技研究和玉石器科技研究等领域。”袁靖表示，这些领域的研究都是为了探讨遗址的时空分布、人地关系、古人自身的体质特征、当时包括农业和手工业在内的经济基础、当时的生活状况、当时的社会形态、当时的丧葬习俗等等。

随着我国科技考古的快速发展，建立国家科技资源共享服务平台也就成为当前深化基础研究的重要举措。国家文物局在2019年末以中国社会科学院考古研究所为试点，开展了动物遗存标本库建设项目。此外，科技考古各研究方向也在努力建设自身的数据库，例如，中国社会科学院考古研究所科技考古中心正在建设磨制石器微痕数据库、锶同位素参考值数据库等，从而推进科技考古的国际化、科学化、大众化和数字化。

随着中国科技考古研究机构的逐步增多、研究队伍的进一步扩大、研究领域的大力拓展、研究方法的日益完善、研究成果的不断获得，中国科技考古的重要性越来越得到学术界的高度认可，支持科技考古，依靠科技考古，发展科技考古，强化科技考古，已经逐步成为整个考古学界的共识。袁靖表示，中国考古学的发展过程始终左右着中国科技考古的发展过程，世界考古学的发展对中国科技考古的发展也起到了相当大的引领作用。自然科学相关学科的发展也明显地推进了科技考古的进步。

未来，科技手段還将在考古领域发挥越来越重要的作用，科技考古在考古领域中的作用将会得到进一步的加强。“我们有极为丰富的、非常珍贵的考古资料， 10000年以来没有间断的文化发展史留下的各类资料极具特色。国家对于科技考古一直保持较高的投入。可以说，外部条件也好，内部条件也好，都给包括科技考古在内的考古研究人员发挥自己的作用搭建了极好的平台。而且，我们的研究人员多年来一直秉承科学精神，踏踏实实地开展研究。由于资料的珍贵和重要，研究人员的刻苦努力，不少研究成果都是出手不凡，科研成果具有很高的学术价值。”袁靖表示，中国考古学已经进入黄金时代，今后的科技考古必将在中国考古学的发展进程中发挥更大的、无可替代的作用。

链接

科技考古的新领域和新方法

（一）数字考古

数字考古是近年来提出的新概念，即在计算机技术支持下，考古学研究中集成运用现代测绘、遥感、三维重建、地理信息系统、虚拟现实、数据库和网络等技术，充分采集和运用考古现场各种空间信息进行综合分析、研究的理论和方法。

（二）年代测定

通过对众多新石器时代和夏商周时期的遗址进行碳十四测定年代，尤其是对多个重要遗址开展有针对性的系列样品碳十四测年，构建起中国新石器时代和夏商周时期的年代框架，为深入开展考古学研究提供了时间标尺。