科技考古——揭开历史面纱

李舒涵

不可或缺的考古“选手”

虽然无人机在这两年很火，但若你问我“把无人机技术应用到考古领域中是什么样的”，我可能会先假装思索一番，最终说出早在60年前就已经被发明出来的一项技术：遥感考古。

这并不是某种神秘的未来预测术。遥感技术源于航空摄影，所谓“遥感”就是遥远的感知，指远距离、不接触物体而获得其信息的技术。说白了，就是从高空（太空）俯瞰大地进而获取信息。但与一般摄影完全依赖可见光不同，遥感还可以利用红外线等不可见光来合成图像。考古工作者们可以用伸臂汽车、热气球、飞机、卫星、火箭等工具（平台）收集信息。所以，无人机的使用只是收集信息的平台不同罢了。

考古学虽然是一门主要通过考古发掘来收集信息和资料的科学，却是和自然科学结合最紧密的学科之一。早在20世纪40年代，科技考古作为考古学的分支学科就诞生了。在中国，20世纪50年代是科技考古的萌芽阶段，这一时期人们开始将物理和化学方法用于出土文物的成分分析。直到1965年，国内首个“碳十四”实验室成立，意味着科技考古发展正式开始。

比如我们要判断某个朝代距离当下的时间，以前大都通过史书的记载来推定。根据年号和历史典籍这些记载，厉害的历史学家甚至可以一直推算到春秋以前。但在没有历史典籍记录之前的历史（称为“史前史”），就没有办法推算了。后来考古学出现了“地层学”断代法，根据古代遗迹和遗物埋藏在地下的上下层位关系来判断（叠压的两个地层，上层比下层时间要晚，也就是“后来者居上”）。这样判断出来的年代，称为“相对年代”，也就是说，我们可以知道遗迹现象之间相对早晚的关系，但还是不知道距离现在过了多长时间。碳十四测年法则能通过测量出遗骸等物的碳十四含量，就可以知道其死亡时距今有多少时间。

碳十四测年法

利用生物体内放射性碳同位素（碳十四）随着时间的流逝不断衰变的原理来进行测年的方法。在自然界碳循环的影响下，生物体内的碳十四和大气中的碳十四保持动态平衡，直到生物体死亡。此后，生物体内的碳十四开始以一定的周期（5 730±40年）衰变（减少）。

后来其他测年方法相继出现，如电子自旋共振测年、骨化石氟含量法、黑曜岩水合法断代、热释光测年等。到了20世纪80年代，国内科技考古迅速发展，人们不再满足于年代测试，于是开始研究古人类DNA、食性、疾病分析以及古代器物的制作材料、工艺、产地等。

博古通今的神奇之力

考古学研究中引入科技手段，不仅看起来更加“高大上”，还帮助我们解决了考古学研究中的许多难题。就让我们一起看看到底有哪些神奇的技能吧。

技能一：上帝之眼

正式的考古发掘之前，会对将要发掘的遗址进行全面勘探，为之后的发掘工作做准备。根据勘探的目的和对象，能用到的方法有遥感、地面物探、地球化学勘探等技术。对于动辄几千、几万平方公里的大型遗址，遥感技术是最明智的选择。

“不识庐山真面貌，只缘身在此山中”。假设我们身处一个荒废的古代城市中，由于年代久远，周围只能看到略微高出地表的残垣断壁和一些或倒塌或被土掩埋的建筑物，那么要搞清楚这座城市布局最省力、最高效的方法就是通过遥感在高空中观察或拍照。这并不是人类平常的视角，是得益于科技的发展才有机会以这样的方式观察大地，所以称之为“上帝的视角”。像著名的Nazca线条、德国巴伐利亚州Meisternathal遗址、中国的元上都遗址等等，在勘探时都大量使用了遥感技术。

技能二：隔土探物

通过检测遗址及周围某些化学元素含量的高低或异常情况来确定遗址的范围，我们称之为“地球化学勘探”。当人类在某一片地域长期活动，某些生产、生活内容可能会引起这片土壤中化学元素的异常（比如人类的制盐活动）。

例如著名的秦始皇陵，因为陪葬坑中出土了大量兵马俑，让人们对其充满好奇。但出于文物保护的目的，一般情况下考古工作者不会挖掘帝王陵墓，那么借助科学技术来了解它们就变得尤为重要了。考古学家在皇陵周围进行土壤的汞测试时，在封土区域发现了汞异常，最终确认了地宫的位置。这是因为当汞或汞的化合物埋在地下时，会向地表散发汞蒸汽，在蒸汽上升過程中与土壤中的埋藏物发生物理吸附或化学反应，根据这些特点，可以测试区域内是不是存在汞异常情况，从而了解遗迹遗物在地下的埋藏情况。而皇陵在封土上的水银可能是地宫中水银挥发所致。这与历史文献中记载秦始皇修建地宫时“以水银为百川、江河、大海，机相灌输。上具天文，下具地理……”也就吻合了。

技能三：微观探究

对于文物，肉眼可以观察到形制、大小、装饰物等宏观信息，而通过扫描电子显微镜、X射线衍射分析、X射线荧光光谱仪、拉曼光谱仪等仪器还可以获得物质的化学组成、物像结构、显微形貌等微观信息。有了这些信息，可以了解文物的制作工艺，有利于对文物进行科学的保护和管理。

例如，在中国古代的铜镜中，有一种表面漆黑色、触感光滑如玉的铜镜，称为黑漆古铜镜。铜镜表面的黑色物质具有耐腐蚀性，考古学家测试发现这种抗腐蚀性的黑色物质竟是纳米级别的。难道古代就已经掌握了某些层面的纳米技术吗？还是说自然腐蚀就能形成黑漆古呢？为此，考古学家通过拉曼光谱法、X射线衍射分析等方法研究发现，铜镜表面黑色物质由单一物相纳米二氧化锡组成，这主要与铜镜在制作时表面的镀锡工艺有关。通过对文物成分的微观分析发现，古代的一些工艺与技术也重新被借鉴，并投入到现在的科技发展与应用中。

附加技能：VR带你回到过去

当然，我们还不得不说说以计算机技术和通信技术为主要支撑的GIS技术（地理信息系统）和VR技术，主要用于采集、存储、分析、管理、展示与传播信息。一方面可以对考古对象做数据采集，进行建模和复原，实现数据的信息化管理、建设数字博物馆；另一方面以空间数据库为基础，使用地理模型分析等方法，也能为考古工作和研究提供服务。与VR结合，带给人们新奇的同时也能感受整个遗址的氛围，这种新的体验方式为人们揭开了遗址的神秘面纱。

考古学的学科特点决定了它与科技“难分难舍”的渊源，相信随着科技手段在考古中更加成熟的应用，考古学的研究成果也会越来越丰富。而古代的工艺与技术也将脱下它们神秘的外衣，散发出科技的光芒。