埃及考古學中的“科技范兒”

蘇凱米

從開羅的吉薩金字塔群到盧克索的帝王谷法老墓群，從神奇的紙莎草紙到不朽的木乃伊，埃及眾多古代的遺跡中蘊藏著大量的謎題，正等著考古學家來一一破解。

但俗話說，“工欲善其事，必先利其器”，如今的考古學，早已不是鋤頭和鏟子的時代，而是打起了“科技牌”。CT成像、紅外影像、計算機圖像處理、DNA鑒定，甚至宇宙粒子探測技術都紛紛大顯身手，幫助考古學家還原古埃及那段神秘久遠的歷史。

用宇宙粒子探測金字塔

埃及的金字塔由成千上萬塊巨石堆砌而成，其宏偉的規模和整齊的外觀帶給世人強烈的震撼，以至于被稱頌為“世界奇跡”。然而，考古學家最關心的問題是：金字塔的內部有什么？

也許你會提議，把這些龐然大物拆開看看不就行了。這種粗暴毀壞遺址的方法當然不可行，考古學家找到了一種更簡單、更經濟的探測金字塔結構的方法——渺子（μ 粒子）探測技術。渺子是一種常見的宇宙粒子，它由宇宙射線與地球高層大氣中的原子撞擊時產生。科學家做過統計，每1分鐘，在1平方米地表可以接受到大約有1萬個渺子。當渺子到達地表，會穿透地表的物體，這時渺子與物體中的原子核發生碰撞散射，偏離原來的行進軌跡，能量也會有所損失。所謂的渺子探測技術，就是使用特殊的探測器捕捉渺子散射現象，然后通過分析計算，描繪出散射渺子的物體的內部圖像。

所以，渺子探測很像X射線掃描，但它比后者有一些突出的優勢。比如，渺子的質量很大，約為電子的207倍，自身帶正電或者負電；運動速度也很快，接近光速。因此，渺子具有很高的能量和很強的穿透能力，它們可以輕松穿透1.3米厚的鉛板或15米厚的水層，自然也就可以穿透金字塔厚重的石墻。又比如，渺子線束是從天而降的清潔射線，不僅對環境和工作人員是無害的，還可以掃描尺寸非常大的研究對象。在日本，科學家就曾經利用渺子探測器對鹿兒島縣的火山進行過掃描，結果可以清楚看到火山內部一些地方的巖漿對流情況以及直徑約100米的火山巖漿噴出通道。

2016年5月，考古學家首次將渺子探測技術用于金字塔研究，他們掃描了位于薩卡拉金字塔群的彎曲金字塔，并用計算機構建了該金字塔內部清晰的三維圖像。彎曲金字塔是埃及第四王朝法老圣法魯在位時期建造的，距今已有4600多年，它四邊彎折，造型獨特，是埃及最著名的金字塔之一。此前，考古學家一直猜測，法老圣法魯安葬在彎曲金字塔內部的秘密墓穴中，但三維圖像表明，彎曲金字塔內部只有兩個小墓穴，一上一下，相距大約18米，每個墓穴都有獨立的墓道通向不同的出口，所以彎曲金字塔看上去并不像是尊貴法老的陵墓所在。10月，考古學家又掃描了位于吉薩金字塔群的胡夫金字塔。胡夫金字塔是埃及最大的金字塔，它由230萬塊巨石堆砌而成，幾乎是一座實心的巨石。不過，在胡夫金字塔的北側和東側，渺子探測器仍然發現了兩處之前不為人知的密室，其中的一處還連接著一條通向金字塔內部的走廊。目前，胡夫金字塔內密室的用途和規模還需要進一步研究，但這一新發現已經足夠讓考古學家心潮澎湃。

給古代卷軸“拍片子”

關于埃及金字塔的建成方式，人們的猜測不勝枚舉。考古學家或許可以根據金字塔的內部結構去修正各種猜測，但古代埃及人自己的說法才是最權威的。這就需要考古學家去好好閱讀一下紙莎草紙——它是古代埃及人主要的書寫材料，也是人類所使用的最早的紙張。

2016年7月，埃及國家博物館就首次展出了4000多年前的第四王朝時期的紙莎草紙文獻。這批文獻共有六份，用清晰的埃及象形文字寫成。其中一些文件記錄了建筑工人的日常生活，指出這些建筑工人是從位于紅海西岸以及尼羅河東岸的采石場生產石塊，并通過尼羅河等水道將石塊運輸到吉薩；還有一些文件是官員的日記，以圖表的形式列出了古代埃及各個省份的收入情況、支付給金字塔建筑工人的工資以及補給食物所需的羊的數量。通過這批文獻，考古學家能夠了解到數千年前古代埃及人建造金字塔的一些細節。

其實，在埃及，出土的紙莎草紙文獻已有成千上萬，但像博物館展品那樣能夠直接閱讀的卻少之又少。原因在于，古代埃及人存放文件時很少會將紙張一頁頁鋪開，他們更喜歡將紙莎草紙卷成卷軸。經過久遠的年代，這些卷軸已經變得太脆弱，碰一下就碎了，根本無法打開。為了閱讀這些彌足珍貴的歷史資料，考古學家只能去嘗試別的方法。在長期摸索之后，他們從醫學影像學中得到了啟示，即，可以用CT成像來“打開”紙莎草紙卷軸。

我們知道，CT成像是醫學診斷中一種先進的“拍片子”的方法，其原理和拍攝X光片相似。不同的是，拍攝X光片是用透視的原理，讓X射線透過人體照射在一張膠片上成像，這相當于把人體“壓扁”到一張圖上。而CT成像是讓X射線從不同深淺的橫斷面穿過人體，然后利用計算機成像技術將這些橫斷面顯示出來，這相當于把人體“切成薄片”后分開貼到好幾張圖上。如果用計算機將不同層面的“薄片”拼接起來做“三維重構”，那么醫生就可以得到人體內部三維空間的信息。同樣，考古學家用類似的方法處理紙莎草紙卷軸，就可以重建卷軸內部的三維圖像，然后用計算機模擬的方式將三維卷軸“展開”。

不過，考古學家所用的CT成像比普通的醫學CT成像更加高級。后者的成像是基于人體對于X射線的吸收，這種成像僅對人體骨骼表現得比較清楚，而對人體軟組織則難以觀察，原因在于人體軟組織主要由輕元素組成，輕元素對于X射線的吸收是很少的。但是，科學家發現，輕元素能夠引起X射線相位發生明顯變化，如果記錄穿過人體的X射線相位的改變，以此來反映人體內部物質密度的分布，那么很多新的細節可以被分辨出來——這便是考古學家使用的“X射線相位襯度CT成像”。在意大利赫庫蘭尼姆古城，考古學家已經用這種技術成功地讀出了3000年前紙莎草紙卷軸的內容，而在紙莎草紙誕生地的埃及，考古學家只需一次次“依法炮制”就可以了。

紅外影像看到新密室

第十八王朝是古代埃及延續時間最長、版圖最大、國力最盛的朝代，這個王朝的法老開創了在山谷中建造地下墓穴的傳統——帝王谷便由此而來。圖坦卡蒙是第十八王朝末期的法老，在位10年左右，死后也葬入帝王谷。

在埃及歷史中，圖坦卡蒙的功績并不顯赫，但有3件事使他變得非常有名。

首先，圖坦卡蒙的墓穴是帝王谷中規模最小但保存最為完好的一個。幾十個世紀以來，考古學家在帝王谷所發現的法老墓穴，都是幾經洗劫而殘缺不全的。可是保存下來的圖坦卡蒙墓穴富麗堂皇，窮奢極侈。其中的龕、箱、匣、柜和各種家具堆積如山，幾乎每件都有貼金、繪彩、鑲嵌寶石。一些前所未見的古代工藝品更是令人驚嘆，比如著名的黃金面具以及用隕石所做的匕首。自從1922年該墓穴被發現后，考古學家用了10 年的時間才清理完其中的物品，可見墓穴中珍寶的豐盛。不過，考古學家認為，圖坦卡蒙墓穴仍有隱藏的秘密等待發掘。

其次，圖坦卡蒙的繼母奈費爾提蒂王后非常有名，她被認為是埃及歷史上最美麗的女人，同時也是埃及首位擁有國家最高權力的女性政治家。奈費爾提蒂的法老丈夫在世時，夫妻雙方一直平起平坐，在丈夫死后，奈費爾提蒂又接著統治了埃及數年。在奈費爾提蒂當政期間，她下令建立多條貿易線路，將海外的珍貴財寶運往埃及，還提倡男女平等，可以說對古代埃及政治、經濟、軍事、文化和宗教都產生過巨大的影響。但迄今為止，考古學家仍未找到奈費爾提蒂的墓穴。

第三，圖坦卡蒙9歲君臨埃及，只活到19歲。為何養尊處優的法老正值盛年就突然死去？這是考古學家很想解開的謎題。

長期以來，考古學家一直在圖坦卡蒙墓穴尋找上述3件事的有關線索，其中圖坦卡蒙墓穴中的一些細節引起了他們的注意。在墓穴的北墻和西墻上，似乎有兩扇門的輪廓，輪廓的尺寸與其他埃及法老的墓穴的大門一樣，而且，北墻原本是白色的，但后來它被刷成黃色，以配合其他三面墻的背景色。這表明，北墻的歷史或許可以追溯到圖坦卡蒙被埋葬之前。考古學家還發現，圖坦卡蒙墓穴北墻上的壁畫所描繪的葬禮場景，其主角可能不是圖坦卡蒙，而是奈費爾提蒂。因為在以前的研究中，考古學家知道了奈費爾提蒂的嘴角邊有垂直的褶皺，有完美的拱形眉毛，北墻壁畫的人物就具有這些特殊的面部特征。所以，考古學家大膽推測，古代埃及人修建圖坦卡蒙墓穴并不是為了圖坦卡蒙，而是為了比他早死了約10年的奈費爾提蒂。但圖坦卡蒙很年輕就去世了，在這種意外情況下，圖坦卡蒙可能被迫與他的繼母合葬在一起，因為古代埃及人還沒有給這位突然死去的年輕法老準備好陵墓。

2015年，考古學家似乎證實了這個猜測。我們知道，自然界的物體如果溫度超過絕對零度就會輻射出電磁波，隨著溫度的變化，物體輻射出的電磁波的波長也隨之改變。其中，波長介于760納米到1毫米之間的電磁波稱為紅外線，人類看不到這個波段，但如果用光電探測器來接收紅外輻射，再進行信息處理，將該信號轉換成溫度值以及可供人類視覺分辨的圖像，就可以用來探知人類視野之外物體——這就是紅外影像。

利用這種技術，考古學家發現，圖坦卡蒙墓穴的北墻與其他墻面有明顯的溫差，而出現這種現象的原因可能有多種：也許北墻與其他墻壁間存在空隙，阻止了不同墻壁之間的傳熱；也許北墻背面有空氣流動來散熱，而其他墻壁背面仍是石頭；又或者北墻是用不同于其他墻壁的材料制作的，因熱容量的差異導致了溫度的不同。但不論何種原因，都預示著墻后有一個神秘的密室。但這個密室是不是奈費爾提蒂的墓穴呢？我們只能耐心等待考古學家公布進一步的研究結果了。

至于圖坦卡蒙的死因，人們眾說紛紜，比較流行的說法是圖坦卡蒙被人謀殺，后腦受到重擊而死。但考古學家用科技手段駁斥了這種謠言，他們對圖坦卡蒙的木乃伊做了CT成像，結果顯示，圖坦卡蒙身形纖瘦，有輕微腭裂，但頭蓋骨完好無損。另外，圖坦卡蒙左大腿骨有一道骨折裂痕，顯示他死前可能嚴重弄傷大腿，雖然裂痕本身不會對生命構成威脅，但卻可能因此受到細菌感染。在后來的DNA測試中，考古學家又在圖坦卡蒙的木乃伊內發現了瘧原蟲的DNA。綜合所有檢測，考古學家認為，圖坦卡蒙的死因極有可能是瘧疾、腿部細菌感染以及隨之而來的身體虛弱，而非謀殺。