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發(fā)表時間：2010-02-01 文章來源：
學科之間的交叉融合是當前科學發(fā)展的大趨勢。在所有交叉學科中,科技考古學頗為獨特,它既是考古學與自然科學交叉融合的產(chǎn)物,更是社會科學與自然科學交叉融合的產(chǎn)物。隨著融合的深化,它與考古學之間的界線愈發(fā)模糊不清。
如今,科技考古學的發(fā)展,已體現(xiàn)在考古學的所有領域。追尋科技考古學的發(fā)展軌跡,既能幫助公眾了解這一學科本身,又能為它的發(fā)展開闊思路。
碳14斷代測年:從定性到定量
人們知道,時間標尺的建立,是考古學研究的基礎,它使考古學從定性描述轉(zhuǎn)變?yōu)槎勘硎龅目茖W。碳14測年方法的建立,為解決這一問題提供了技術(shù)手段。
仇士華、蔡蓮珍教授是我國著名的碳14測年專家。在充分探討系列樣品碳14數(shù)據(jù)與樹輪校正曲線擬合的基礎上,兩位先生領導的研究組經(jīng)過多年努力,解決了許多技術(shù)難題,終于將武王克商的年代限定在公元前1050—1020年,確保了夏商周斷代工程的圓滿完成。近年來,系列樣品貝葉斯統(tǒng)計方法又成功地應用于新砦、二里頭、偃師商城和鄭州商城等遺址的年代測定,得出了若干誤差甚小、重要異常的年代數(shù)據(jù),為歷史界和考古界深入探索商前和商代歷史奠定了堅實的年代學基礎。
隨著環(huán)境考古、農(nóng)業(yè)科技考古的迅速發(fā)展,人們已不再滿足遺址文化層提供的信息,而逐漸將視角拓展至遺址周邊的自然地層。不難理解,欲揭示自然地層內(nèi)所蘊含的信息,首先需明確其不同層位的所屬年代。然而,土壤中通常難以獲得理想的木質(zhì)材料,且常常“受到農(nóng)業(yè)施肥和現(xiàn)代植物根系滲透的影響”,致使測定的碳14年齡偏輕。針對這一難題,中國科學院地球環(huán)境研究所周衛(wèi)健院士等采用新的熱處理方法,有效排除了土壤有機質(zhì)中“死碳”和“晚期含碳物質(zhì)”的干擾,并利用加速器質(zhì)譜測得較為可靠的年代數(shù)據(jù)。無疑,該方法可望為環(huán)境考古和農(nóng)業(yè)科技考古帶來福音。
環(huán)境、農(nóng)業(yè)科技考古結(jié)碩果
揭示古代人類所處的自然環(huán)境,探索人類社會發(fā)展與所處自然環(huán)境的相互關(guān)系,即為環(huán)境考古。我國環(huán)境考古的累累碩果中,最令人震撼而難以忘卻的,莫過于夏正楷教授等關(guān)于喇家遺址的探討。4000年前,地震、山洪和洪水給喇家先民毀滅性打擊的凄慘場景,借助于他們的研究,居然能夠再現(xiàn)于我們眼前。近年來,莫多聞教授等從多個角度綜合分析了我國不同地區(qū)的古代環(huán)境,并從環(huán)境角度論述了新石器晚期以來,我國中原地區(qū)成為華夏文化中心的原因。
世界上最早的四大主要糧食作物,中國占了兩種,即稻類和粟類,因而中國的農(nóng)業(yè)考古具有特殊重要的意義。著名考古學家嚴文明十分關(guān)心我國農(nóng)業(yè)考古的研究,他不僅從理論上對我國稻作農(nóng)業(yè)起源作了有益的探討,而且還利用他的國際影響,于20世紀90年代促成了“中美農(nóng)業(yè)考古隊”的組建,并開展了仙人洞和吊桶環(huán)遺址的發(fā)掘,有力地推動了我國農(nóng)業(yè)考古的研究。
近年來,袁靖、趙志軍研究員等綜合分析了多學科的研究成果,明確指出中華文明形成時期不同考古學文化的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟特點和發(fā)展模式不盡相同。例如,黃河流域居民獲取肉食的主要方式是家養(yǎng)動物,而長江流域居民的主要方式為漁獵。又如,北方為粟作農(nóng)業(yè)傳統(tǒng)，南方為稻作農(nóng)業(yè)傳統(tǒng)，而中原地區(qū)則由原來的粟作農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)向稻粟等多作物農(nóng)業(yè)。
我國農(nóng)業(yè)科技考古的長足發(fā)展還體現(xiàn)在植物微體化石的研究領域。其中,植硅體方面最為顯著的成果當推呂厚遠研究員關(guān)于粟、黍植硅體形態(tài)及其差異的辨別�；谶@一辨別,他指出,我國黍的起源應早于粟千年之久,并認為磁山地區(qū)應為我國粟作農(nóng)業(yè)的發(fā)源地。另一個值得介紹的成果是吳妍博士利用掃描電鏡和高景深數(shù)碼相機,分別實現(xiàn)了水稻植硅體的三維圖像重建,從而極大地提高了植硅體形態(tài)特征測量的速度,有效地推動了植硅體分析的應用。
生物考古:勾勒人類遷徙輪廓
如果說,碳14測年方法的建立使考古學從定性描述轉(zhuǎn)變?yōu)槎勘硎?那么,生物考古的開展則可望勾勒出古代人類遷徙和社會發(fā)展的動態(tài)輪廓。
20世紀80年代以來,PCR技術(shù)(聚合酶鏈反應)的建立直接催化了古代DNA分析方法的發(fā)展和應用。近年來,古代人類DNA研究有兩個頗為重要的進展：一個是Real-timePCR技術(shù),它可有效地鑒別源自古代樣品的DNA污染,從而在相當程度上確保古代DNA分析的可靠性;另一個是焦磷酸法測序方法的建立,它奠定了核DNA測序的基礎,將整個基因組的序列分析提上了議事日程�？梢灶A見,隨著古代DNA技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟,古代人類遺傳關(guān)系的復原、描繪古代人類的遷徙路線終將成為現(xiàn)實。
早在1984年,蔡蓮珍、仇士華即根據(jù)穩(wěn)定碳同位素比值,較為系統(tǒng)地分析了我國新石器時期先民的食物結(jié)構(gòu),在我國考古界產(chǎn)生了深遠影響。如今,人們已捋清我國新石器中晚期先民食譜的地域分布特征,即黃河以北主要以粟類植物為食,長江以南以稻類植物為主要食物,而中間區(qū)域則兩類兼而有之。而根據(jù)北方先民的食譜變化規(guī)律,可將距今約7000年的仰韶文化時期定為北方農(nóng)業(yè)起源的下限。與此同時,胡耀武、湯卓偉博士等指出,在一定條件下,家豬的食譜與飼養(yǎng)有著內(nèi)在的聯(lián)系,從而為動物馴化起源的探索提供了新的思路。
殘留物分析是生物考古的又一重要組成部分。有關(guān)研究在我國開展較晚,但已取得了一些成果。例如,2005年山西省絳縣西周倗國墓地發(fā)掘出土的一個銅簋中保存有大量的炭化物,楊益民博士等分析了樣品的碳氮含量和同位素比值,推測銅簋內(nèi)曾盛有煮熟的大米及肉類——“羹”,這一與文獻記載相悖的結(jié)論,引起了人們的濃厚興趣。
陶瓷、冶金科技考古受關(guān)注
說到陶瓷科技考古,人們必然想到中國科學院上海硅酸鹽研究所的李家治。他主編的《中國科學技術(shù)史·陶瓷卷》是我國陶瓷科技考古界值得驕傲的里程碑,對世界陶瓷科技考古所產(chǎn)生的影響無論怎樣評價都不為過。近年來,考古發(fā)掘和科技分析基本改變了以往我國北方不產(chǎn)原始瓷的認識。聯(lián)想到北朝時期我國北方高質(zhì)量的青瓷和剛剛問世的白瓷,不難意識到,長期以來被學術(shù)界忽略的我國北方漢代之前的陶瓷發(fā)展史,應成為今后研究的熱點。順便指出,當前我國陶瓷科技考古的主要動向有:利用X射線吸收近邊結(jié)構(gòu)譜(XANES)等方法探討呈色元素的價態(tài),從物理層次探討釉、彩的呈色機制;明清時期斗彩、五彩、粉彩、琺瑯彩等制作工藝;基于海上絲綢之路的中西方陶瓷研究等。
冶金科技考古中,中國冶金的起源最受學術(shù)界關(guān)注。對此,國外學者大多持來源于西方的觀點；國內(nèi)老一輩考古學家則多從我國考古學文化連續(xù)性考慮,認為我國的冶金技術(shù)應為獨立起源；而年輕一代考古學家又較傾向于來源西方�？驴≡菏亢臀腋鶕�(jù)姜寨等遺址出土的黃銅推測,我國冶金技術(shù)當為獨立起源,而在此之后受到西亞的影響,也是不爭的事實。值得指出的是,最近在上海光源,采用X射線熒光面掃描分析,發(fā)現(xiàn)姜寨黃銅片不同區(qū)域的鋅含量差異顯著,而鉛元素呈零星點狀分布,其特征與固態(tài)還原法制備的黃銅完全相同,從而證明先民在使用天然金屬與發(fā)明金屬鑄造之間,都曾采用熱煅法或固體還原法冶煉金屬。中國最早人工冶煉金屬的年代與西亞相近,其冶煉金屬為黃銅,不同于西亞的砷銅和紅銅——這一事實有力地支持了中國冶金起源的本土說。
毫無疑問,科技考古的崛起還體現(xiàn)在其發(fā)展的全面性。除上述領域外,至少應包括古代鐵器、古代玉器、古代漆器、古代玻璃和古代紙張等領域。特別是古代漆器和紙張,原先幾乎無人問津的研究,現(xiàn)已出現(xiàn)一些較高水平的成果,且呈迅速發(fā)展之態(tài)勢。
科技考古學的崛起還體現(xiàn)在人們對多學科協(xié)作的認可。特別在文明探源工程的推動下,人們開始注意到農(nóng)業(yè)起源與傳播、人類的遷徙、社會的分層、文化的交流等重要科技考古問題,并通過多學科協(xié)作,將問題逐步引向深入。不僅如此,隨著國際合作的深入發(fā)展,我國科技考古專家業(yè)已借助陶瓷科技考古等研究,探討中西方文化交流等重大問題；而在政府的大力支持下,我國考古學家也已走出國門。
總之,無論研究廣度抑或研究深度,都清晰地表明，我國的科技考古學正在迅速崛起,其成果必將日益深入人心。
(作者為中國科學院研究生院科技史與科技考古系主任、教授)
背景知識·碳14測年法
碳14是碳的一種具放射性的同位素，于1940年首被發(fā)現(xiàn)。它是透過宇宙射線撞擊空氣中的氮原子所產(chǎn)生，半衰期約為5730年，衰變方式為β衰變，碳14原子轉(zhuǎn)變?yōu)榈印?
由于其半衰期達5730年，且碳是有機物的元素之一，人們可以根據(jù)死亡生物體的體內(nèi)殘余碳14成份來推斷它的存在年齡。生物在生存的時候，由于需要呼吸，其體內(nèi)的碳14含量大致不變,生物死去后會停止呼吸，此時體內(nèi)的碳14開始減少。由于碳元素在自然界中各個同位素的比例一直都很穩(wěn)定，人們可透過檢測一件古物的碳14含量來估計它的大概年齡——這種方法稱之為碳14測年法。
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