考古中應用的物理新技術

考古是復現過去時代的科學，考古工作者通過古代人類活動留下的遺址、遺物等研究古人的生產、生活和社會活動等。傳統的考古方法是根據遺址和遺物的出土地點、字跡、圖案、器物的質地等去查找相關的歷史記錄，或與同時期的器物進行比較研究。由于歷史記錄的不完整或缺乏旁證，傳統考古方法留下了不少難解之謎，現代物理技術的發展和在考古中的應用為解答這些謎團提供了科學的方法。

現代物理技術在考古中的作用主要是：①確定考古樣品距現在的年代，主要利用碳14衰變，鈾系元素衰變，古地磁測定等；②分析樣品成分、結構，主要利用掃描電子顯微鏡，金相顯微鏡，X射線衍射，原子光譜，同位素分析，中子活化技術等，③古遺址探測：主要利用航空攝影，磁性勘探，放射線探測等。下面就是幾個考古實例。

1）電子顯微鏡揭開古石器之謎：

人類的石器時代離現代已有幾十萬年了，現代人在古人類生活的地方找到了一些石器，但這些石器是古人選取的天然石塊還是人類有意加工成型的？石器的用途又是什么？用肉眼或簡單的放大鏡無法分辨，但是在電子顯微鏡下，巖石的斷面、紋理等都清晰地呈現在眼前，是天然形成的還是通過砍、砸、磨、削等方法加工制成的就很容易分辨了。同時還可以觀察到這些石斧、石鐮等由于不同用途造成的磨損，從而區分出是砍劈木頭的斧還是砸碎動物骨頭的斧；是用來割谷物的鐮，還是割蘆葦、割草的鐮。

2）質子束撩開勾踐劍防銹面紗：

1965年，在湖北江陵望山一座楚墓中發掘出了一把越王勾踐用過的寶劍，劍長64.1 cm，寬5 cm，表面有黑色花紋，劍格上裝飾著玻璃和綠松石等飾物。出土后人們驚訝地發現埋在地下2500多年后，劍的表面仍花紋清晰光彩奪目。人們非常想了解劍的防銹技術，但卻不能對劍本身有任何的破壞和改變，從劍表面取樣分析是不可能的，人們用粒子加速器加速質子，細細的高速質子流轟擊劍的表面，劍表面的原子吸收了質子的動能后，躍遷到高能級，高能級的原子是不穩定的，又從高能級躍遷回低能級，同時放出x射線。不同元素的原子放出的x射線不同，通過對x射線的分析，發現劍表面除大量的鐵元素外，還含有硫（S）元素，說明鑄劍后對劍表面進行了硫化處理，而硫化處理也是現代常用的一種金屬防銹技術。質子束對玻璃轟擊發現了玻璃中含鉀和鈣，電子顯微鏡的深測說明了當時已掌握了金屬表面的硫化技術和產生含鉀和鈣玻璃的技術。

3）紅外線再現技術看“上虞帖”。

王羲之是我國著名的書法家，現存世的唐朝臨摹王羲之的“上虞帖”，雖非羲之親筆，但也是書法技術中難得的珍品，數百年的歲月侵蝕，和許多人手的傳遞使紙張變質，受到污損，有些字模糊不清，運筆轉折處和筆鋒部分更難分辨，其真假就一直爭論不休。科技人員用紅外線照射這幅字，再用紅外接收裝置將其轉變為電信號，電信號通過顯示器成為人們能看到的字，由于紅外線波長較長，衍射作用明顯，透過表面的污跡而使字跡更清晰，其筆勢、筆鋒均呈現在人們眼前，爭議由此平息。

4）激光顯微發射區分真假“萬年紅”：

古書多為紙，而蠹蟲以紙為食，為了使書能長期保存，我國古人發明了一種桔紅色的涂料，涂在紙上，裝書時裝訂在書的扉頁和封底，書就不會被蟲蛀了，人們將這種涂上桔紅色涂料的紙稱為“萬年紅”。但也有一些書中也有紅色的紙，卻不能防蛀。問題在哪里呢？用激光照射這種紙，由于吸收激光照射的能量引起了二次發射，分析二次發射的光發現有防蛀作用的真“萬年紅”中含鉛，鉛是對生物有毒的重金屬，蠹蟲難以在書中生存；不能防蛀的“萬年紅”涂料中不含鉛。

5）碳14判耶穌裹尸布的真假：

多年來在意大利都靈大教堂中供奉著一塊帶血跡的麻布，據說是耶穌遇難時的裹尸布，但也有不少人認為這完全是杜撰。為判真假，人們用碳14測量法測麻布生產的年代。在麻中同時含有碳12和碳14，其中占絕大部分的是沒有放射性的碳12，極少量的是具有放射性的碳14。在麻的生長期間，由于不斷進行新陳代謝，保持了碳12和碳14的比例不變，而麻割下織成布后，碳14不斷地放出射線后衰變，因此其含量越來越少，所以測出麻布中碳14的含量就可判斷出麻生長的年代，測定的結果是麻不是和耶穌同時代的，這使得一些虔誠的膜拜者大失所望，但科學只能講實事求是。

現代物理技術參與考古研究，解開了許多考古學上的謎，但傳統的考古方法是不可替代的，將現代物理技術和傳統考古方法有機結合起來必將使我們更多地了解古代人類社會。