穿越時空的對話：科技考古揭秘古代文明

傳統意義上的考古學是根據古代人類各種活動遺留下來的實物研究人類古代社會歷史的一門科學。它依賴地層學、類型學和文化歷史學等方法來確定年代、分類遺物和構建歷史敘述。在探索古代人類的生活方式、藝術成就和文明發展的過程中，傳統考古學已經取得了顯著成果，但也逐漸顯現出對一些考古關鍵信息獲取的局限性。比如，地層學和類型學方法在精確年代測定和跨區域文化比較方面存在很大的局限性，在處理有機材料和微觀遺存方面能力也很有限。

科技的發展為考古領域帶來了革命性變化。科技考古是一門應用自然科學及相關學科的方法和技術開展考古學研究的科學。它跨越傳統考古學與現代科技的界限，融合傳統考古學與現代科技的研究方法，為我們解讀古代文明提供了新視角。它以考古學的研究問題為導向，應用自然科學的研究方法和技術，對考古遺址及所在區域進行調查、勘探和取樣，對出土的多種遺跡和遺物進行觀察、鑒定、測試、分析和統計，多角度地獲取有關古代人類活動的多種信息并進行深入解讀和探討，從整體上拓展考古學研究的領域，深化考古學研究的內容，提高考古學研究的科學性和歷史科學價值。[1]相較于傳統考古主要通過發掘和研究遺址、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，還能提供關于古代人類生活、健康狀況、遷徙路徑和社會結構的詳細信息，為我們呈現一個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，極大地增強了我們對古代文明的理解。科技考古已成為解密古代文明的關鍵工具，為考古學家提供了新的研究途徑。

科技考古可以分為12個研究方向，包括數字考古、年代測定、古DNA研究、同位素分析、有機殘留物分析、植物考古、人骨考古、動物考古、冶金考古、環境考古、陶瓷科技考古以及玉石器科技考古。這些相對獨立的研究方向，共同構成了深入理解古代文明的基石。

數字考古

目前科技考古范疇內最新的概念當數數字考古。數字考古是在計算機技術支持下，運用現代測繪、遙感、三維重建地理信息系統、虛擬現實、數據和網絡等技術，充分采集和運用考古現場各種空間信息進行綜合分析研究的考古方法。試想一下，考古學家站在一處遺址前，手持一臺激光掃描儀掃描遺跡，先利用專業的三維建模軟件，根據點數據構建出逼真的三維模型，再為三維模型添加適當的紋理，比如石頭的質感、彩繪的細節等，使模型看起來更加真實，最后將完成的三維模型導入虛擬現實系統中。通過佩戴VR眼鏡，人們就可以穿越時空，漫游在已經消失的遺址中，感受古人的生活。這就是數字考古帶給人們的神奇體驗。

年代測定

年代的確定是考古學最重要的一項任務。在科技方法引入之前，考古學家只能通過文獻判斷年代。如果一直沒有明確的紀年，就只能靠地層學判斷相對年代，碳十四技術的發展讓獲取絕對年代成為可能。通過分析古代遺址中的有機物，考古學家就可以判斷它所屬的年代。世界上著名的“耶穌裹尸布”事件就與碳十四測年技術有關。耶穌裹尸布又稱都靈裹尸布（Shroud of Turin），是一塊據稱曾用來包裹耶穌基督遺體的麻布。關于它的真實性，歷史上一直存在爭議。1986年，美國亞利桑那大學、英國牛津大學考古學院、瑞士蘇黎世聯邦理工學院的三家實驗室對裹尸布進行了碳十四年代測定，結果顯示它是1260至1380年間的物品，表明它可能是中世紀的偽造品，所謂“耶穌裹尸布”就是一個騙局。

古DNA研究

“我是誰？我從哪里來？我要到哪里去？”是人類終其一生都在追尋的答案。古人類學家利用現代古DNA技術，正在試圖回答“人生終極三問”。現代古DNA技術是從古代人類遺骸中提取DNA，分析遺傳物質，從而追溯人類的起源和遷徙路徑。這項技術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系、種群的分化和融合，以及人類如何適應不同的環境和生存挑戰。研究表明，現代人類（智人）的祖先起源于非洲，大約在20萬年前出現，隨后經歷了一系列的遷徙和演化，逐漸擴散到全球各地。這一過程涉及復雜的遺傳變異、環境適應和文化發展，是人類不斷追求自我認知和理解的重要部分。其間，也出現了許多不同的人群，為現代人的形成提供了重要的DNA。

丹尼索瓦人就是一支與現代人有密切關系的古老型人類，對現代大洋洲、東亞、南亞和美洲原住人群有重要的遺傳貢獻。根據最新研究，在中國青藏高原的白石崖溶洞遺址，科學家們通過沉積物DNA分析技術，成功獲取了丹尼索瓦洞以外的首個丹尼索瓦人線粒體基因序列。這項研究揭示了丹尼索瓦人在距今約10萬年至6萬年前，甚至可能到4.5萬年間，曾長期生活在青藏高原。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系。這些發現不僅證實了丹尼索瓦人對東亞古人類演化歷史的重要貢獻，而且為理解他們的時空分布、遺傳特征、文化特征及環境適應等提供了重要的科學依據。[2]

同位素分析

民以食為天。考古學家同樣關心古人的餐桌。通過分析遺址中人骨或動物骨骼中的穩定同位素，便可以揭示古代人類或動物的飲食習慣、食物來源以及與環境的相互作用。穩定同位素分析依賴于“我即我食”（You are what you eat）的原理，即生物體組織的穩定同位素組成與其食物來源密切相關。[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物蛋白。接著便可以進行深入的研究，如果某個遺址出土的個體具有與周邊地區明顯不同的同位素特征，表明他們可能來自遠方或有特殊的飲食習慣，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，通過穩定同位素也可以了解古代人類對家畜的馴化和飼養方式。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變為以C4作物（如粟）為主的食性。胡耀武教授團隊通過對新石器時代仰韶文化姜寨遺址出土的不同時期人骨進行C、N穩定同位素分析，發現粟類食物在姜寨先民食譜中占據主要地位，而動物資源在食物中的比例相對較低。

有機殘留物分析

有機殘留物也與古人的餐桌息息相關。中國拉面名揚世界，且拉面文化源遠流長，據推測很可能起源于青海喇家村。2002年，考古學家在青海民和回族土族自治縣官亭鎮喇家村一處距今4000年前的新石器時代遺址中發現了一個倒扣著的紅陶碗，把碗翻開，碗底的一團面條出現在考古學家眼前（圖1），經過科學分析，這團面條是用小米粉壓制而成的。不僅如此，考古學家還在面條中發現了肉末、調料等多種成分。這碗面條被認為是迄今為止世界上最早的面條實物考古資料，將面條的歷史推前了2000年。可以想象這樣一個場景：4000年前，一群新石器時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。時光荏苒，這些面條的后代——也就是我們今天吃的拉面，已經風靡全球。但誰能想到，它們的祖先竟然藏在一個倒扣的陶碗里，歷經千年歲月。這碗面條的發現，為面條的起源之爭畫上了美味的句號，證明了面條的歷史遠比我們想象的還要悠久。殘留物考古學就像是古代版的“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，享受一場穿越時空的味覺之旅。

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，來了解古代人類生活和環境變化的科學。它能幫助我們揭示古人的飲食習慣、農業技術、植物的利用方式以及古代的氣候和生態環境。我國植物考古的一個經典例子便是河南舞陽的賈湖遺址。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。這些發現表明，生活在距今約8000年前的賈湖人已經開始嘗試稻作農業，并且他們的食物來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稻作農業的起源提供了重要線索，也揭示了早期農業與采集狩獵生活方式相結合的經濟模式。

人骨考古、動物考古

人骨考古學和動物考古學是科技考古中兩個互補的分支。它們通過分析古代人類遺骸和動物遺骸，揭示古代人類的生活方式、健康狀況、社會結構以及與動物的互動關系。人骨考古學側重于研究人類骨骼，以了解古代人群的遺傳特征、疾病、營養狀況和死亡原因；而動物考古學則通過分析遺址中的動物骨骼，探索古代人類的狩獵、畜牧、食物來源和環境變遷。兩者結合，為我們提供了全面了解古代社會和自然環境的窗口。

曹操是東漢末年杰出的政治家、軍事家、文學家，也是三國時代魏國的奠基人。《三國演義》記載曹操身高七尺，而在我們的概念中，曹操應該是高大威猛的形象。考古學家根據曹操高陵中殘存的曹操遺骸，還原了曹操的形象。《曹操高陵》書中載：“出土時，頭骨已經破裂成數塊，面部不存……經鑒定，該頭骨為男性，年齡60歲左右。經過對其股骨進行鑒定，其身高在1.56米左右”，“個體口腔衛生狀況比較差，僅存的兩顆牙齒都患有嚴重的齲齒，還有比較嚴重的牙周炎和齒根膿腫”[5]。可見，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。

動物考古則讓我們能夠洞察古代動物滅絕的原因。陳曦等人研究了江蘇沭陽出土的水獺標本，通過分析化石和歷史文獻，復原了水獺在中國的歷史分布。他們發現，從更新世中晚期開始，水獺廣泛生活在長江、珠江流域和黃淮平原。然而，隨著宋代人類活動的增加，特別是對水域環境的破壞，水獺的生存空間受到嚴重影響，最終在中國許多地區走向滅絕。[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域里，考古學家通過分析礦石、冶煉遺址和金屬制品中的化學成分，追溯金屬工藝的發展脈絡。從青銅時代的銅錫鉛合金，到鐵器時代的鐵與碳的結合，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的飛躍，更讓我們理解了金屬在社會結構、經濟交流和文化認同中的重要角色。

三星堆遺址出土的青銅器是中國古代青銅文明的杰出代表，以其獨特的藝術風格和精湛的鑄造技術著稱。這些青銅器包括面具、立人像、神樹、動物造型等，展現了古蜀文明的神秘與獨特。其中一些青銅面具和立人像的造型夸張、形象生動，具有極高的藝術價值和歷史研究價值。2022年，三星堆遺址新發現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了古蜀人對青銅鑄造技術的熟練運用，也展現了他們對美的追求和創造。

而古人對于金屬鑄造技術的理解也遠超我們的想象。“越王勾踐劍”1965年出土于湖北省荊州市荊州區望山一號墓，是春秋晚期的越國青銅器，現存于湖北省博物館。在制造青銅兵器過程中，古代工匠會使用“淬火”工藝，即將金屬加熱至高溫，然后在水或其他介質中迅速冷卻，以增強硬度。雖然淬火技術很常見，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，以解決區域溫度不均的問題。國產盾構機的核心部件主軸承內齒圈在生產過程中，不同區域的溫度會以不同的速度變化，這種不均勻性會影響鋼材的強度。主軸承研發團隊以“越王勾踐劍”的特殊淬火技術為靈感，開發出了一種新的耐高溫介質，使得溫度相互干涉的難題迎刃而解。這一跨越千年的技術傳承，不僅架起了古代智慧與現代創新之間的橋梁，也體現了人類在材料科學和工程技術上的不懈追求與進步。

環境考古、陶瓷和玉器科技考古

環境考古，就像一位時光偵探，穿梭于歷史的長河，通過土壤、植物的殘骸，揭開古代人類與自然環境互動的奧秘。它用泥土講述故事，用化石描繪生活。陶瓷科技考古，是藝術與科學的完美結合。它用顯微鏡觀察陶瓷的微觀結構，用化學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造力。玉器科技考古，則是寶石的低語者。通過光譜分析、硬度測試，解讀玉石的來源和加工技術，讓我們感受到古人對美的追求和對工藝的精湛掌握。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科，以其獨特的方法和視角，為我們理解人類歷史和文明的發展提供了寶貴的信息。它不僅增強了考古學的科學性，也使得考古學的研究成果更加豐富和精確。隨著科技的不斷進步，我們有理由相信，科技考古將為我們揭開歷史的神秘面紗，帶來更多驚喜和發現。

注釋：

[1]袁靖：《科技考古助力中國考古學進入黃金時代》，《江漢考古》，2021年第6期，第222-228頁。

[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：《我國古食譜穩定同位素分析的影響因素及其蘊含的考古學信息》，《第四紀研究》，2019年第39卷第6期，第1487-1502頁。

[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》，中國社會科學出版社，2016年版，第371頁。

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

（作者為九三學社社員、河南博物院館員）

責任編輯：馬莉莎