穿越时空的对话：科技考古揭秘古代文明

传统意义上的考古学是根据古代人类各种活动遗留下来的实物研究人类古代社会历史的一门科学。它依赖地层学、类型学和文化历史学等方法来确定年代、分类遗物和构建历史叙述。在探索古代人类的生活方式、艺术成就和文明发展的过程中，传统考古学已经取得了显著成果，但也逐渐显现出对一些考古关键信息获取的局限性。比如，地层学和类型学方法在精确年代测定和跨区域文化比较方面存在很大的局限性，在处理有机材料和微观遗存方面能力也很有限。

科技的发展为考古领域带来了革命性变化。科技考古是一门应用自然科学及相关学科的方法和技术开展考古学研究的科学。它跨越传统考古学与现代科技的界限，融合传统考古学与现代科技的研究方法，为我们解读古代文明提供了新视角。它以考古学的研究问题为导向，应用自然科学的研究方法和技术，对考古遗址及所在区域进行调查、勘探和取样，对出土的多种遗迹和遗物进行观察、鉴定、测试、分析和统计，多角度地获取有关古代人类活动的多种信息并进行深入解读和探讨，从整体上拓展考古学研究的领域，深化考古学研究的内容，提高考古学研究的科学性和历史科学价值。[1]相较于传统考古主要通过发掘和研究遗址、墓葬、建筑、遗物等了解和重建人类历史和文化，科技考古可以更好地揭示隐藏的遗迹，还能提供关于古代人类生活、健康状况、迁徙路径和社会结构的详细信息，为我们呈现一个更加全面和立体的古代世界，提供更深入的洞察力以揭示历史的深层秘密，极大地增强了我们对古代文明的理解。科技考古已成为解密古代文明的关键工具，为考古学家提供了新的研究途径。

科技考古可以分为12个研究方向，包括数字考古、年代测定、古DNA研究、同位素分析、有机残留物分析、植物考古、人骨考古、动物考古、冶金考古、环境考古、陶瓷科技考古以及玉石器科技考古。这些相对独立的研究方向，共同构成了深入理解古代文明的基石。

数字考古

目前科技考古范畴内最新的概念当数数字考古。数字考古是在计算机技术支持下，运用现代测绘、遥感、三维重建地理信息系统、虚拟现实、数据和网络等技术，充分采集和运用考古现场各种空间信息进行综合分析研究的考古方法。试想一下，考古学家站在一处遗址前，手持一台激光扫描仪扫描遗迹，先利用专业的三维建模软件，根据点数据构建出逼真的三维模型，再为三维模型添加适当的纹理，比如石头的质感、彩绘的细节等，使模型看起来更加真实，最后将完成的三维模型导入虚拟现实系统中。通过佩戴VR眼镜，人们就可以穿越时空，漫游在已经消失的遗址中，感受古人的生活。这就是数字考古带给人们的神奇体验。

年代测定

年代的确定是考古学最重要的一项任务。在科技方法引入之前，考古学家只能通过文献判断年代。如果一直没有明确的纪年，就只能靠地层学判断相对年代，碳十四技术的发展让获取绝对年代成为可能。通过分析古代遗址中的有机物，考古学家就可以判断它所属的年代。世界上著名的“耶稣裹尸布”事件就与碳十四测年技术有关。耶稣裹尸布又称都灵裹尸布（Shroud of Turin），是一块据称曾用来包裹耶稣基督遗体的麻布。关于它的真实性，历史上一直存在争议。1986年，美国亚利桑那大学、英国牛津大学考古学院、瑞士苏黎世联邦理工学院的三家实验室对裹尸布进行了碳十四年代测定，结果显示它是1260至1380年间的物品，表明它可能是中世纪的伪造品，所谓“耶稣裹尸布”就是一个骗局。

古DNA研究

“我是谁？我从哪里来？我要到哪里去？”是人类终其一生都在追寻的答案。古人类学家利用现代古DNA技术，正在试图回答“人生终极三问”。现代古DNA技术是从古代人类遗骸中提取DNA，分析遗传物质，从而追溯人类的起源和迁徙路径。这项技术使得我们能够更精确地理解人类演化的历史，包括不同人群之间的遗传联系、种群的分化和融合，以及人类如何适应不同的环境和生存挑战。研究表明，现代人类（智人）的祖先起源于非洲，大约在20万年前出现，随后经历了一系列的迁徙和演化，逐渐扩散到全球各地。这一过程涉及复杂的遗传变异、环境适应和文化发展，是人类不断追求自我认知和理解的重要部分。其间，也出现了许多不同的人群，为现代人的形成提供了重要的DNA。

丹尼索瓦人就是一支与现代人有密切关系的古老型人类，对现代大洋洲、东亚、南亚和美洲原住人群有重要的遗传贡献。根据最新研究，在中国青藏高原的白石崖溶洞遗址，科学家们通过沉积物DNA分析技术，成功获取了丹尼索瓦洞以外的首个丹尼索瓦人线粒体基因序列。这项研究揭示了丹尼索瓦人在距今约10万年至6万年前，甚至可能到4.5万年间，曾长期生活在青藏高原。此外，白石崖溶洞遗址的丹尼索瓦人DNA与来自俄罗斯阿尔泰山脉丹尼索瓦洞穴的晚期丹尼索瓦人有着较为紧密的遗传联系。这些发现不仅证实了丹尼索瓦人对东亚古人类演化历史的重要贡献，而且为理解他们的时空分布、遗传特征、文化特征及环境适应等提供了重要的科学依据。[2]

同位素分析

民以食为天。考古学家同样关心古人的餐桌。通过分析遗址中人骨或动物骨骼中的稳定同位素，便可以揭示古代人类或动物的饮食习惯、食物来源以及与环境的相互作用。稳定同位素分析依赖于“我即我食”（You are what you eat）的原理，即生物体组织的稳定同位素组成与其食物来源密切相关。[3]例如，如果人骨中的δ13C值较低，表明他们的饮食可能以C3植物（如小麦）为主；而δ15N较高的话，表明他们可能摄入了较多的动物蛋白。接着便可以进行深入的研究，如果某个遗址出土的个体具有与周边地区明显不同的同位素特征，表明他们可能来自远方或有特殊的饮食习惯，那就代表了古代的人群迁徙，说明不同的族群之间有文化交流。不止如此，通过稳定同位素也可以了解古代人类对家畜的驯化和饲养方式。例如，家猪骨骼中的δ13C值变化可能反映了它们从以C3植物为主的食性逐渐转变为以C4作物（如粟）为主的食性。胡耀武教授团队通过对新石器时代仰韶文化姜寨遗址出土的不同时期人骨进行C、N稳定同位素分析，发现粟类食物在姜寨先民食谱中占据主要地位，而动物资源在食物中的比例相对较低。

有机残留物分析

有机残留物也与古人的餐桌息息相关。中国拉面名扬世界，且拉面文化源远流长，据推测很可能起源于青海喇家村。2002年，考古学家在青海民和回族土族自治县官亭镇喇家村一处距今4000年前的新石器时代遗址中发现了一个倒扣着的红陶碗，把碗翻开，碗底的一团面条出现在考古学家眼前（图1），经过科学分析，这团面条是用小米粉压制而成的。不仅如此，考古学家还在面条中发现了肉末、调料等多种成分。这碗面条被认为是迄今为止世界上最早的面条实物考古资料，将面条的历史推前了2000年。可以想象这样一个场景：4000年前，一群新石器时代的老饕围坐在篝火旁，手里捧着热气腾腾的小米面条，享受着他们的大餐。时光荏苒，这些面条的后代——也就是我们今天吃的拉面，已经风靡全球。但谁能想到，它们的祖先竟然藏在一个倒扣的陶碗里，历经千年岁月。这碗面条的发现，为面条的起源之争画上了美味的句号，证明了面条的历史远比我们想象的还要悠久。残留物考古学就像是古代版的“美食侦探”，通过分析食物残留物，我们能够窥见古人餐桌上的秘密，追溯古人的饮食文化，享受一场穿越时空的味觉之旅。

植物考古

植物考古也与古人的餐桌有密切关系。它是通过研究古代植物遗存，比如种子、花粉、木炭和植物的其他部分，来了解古代人类生活和环境变化的科学。它能帮助我们揭示古人的饮食习惯、农业技术、植物的利用方式以及古代的气候和生态环境。我国植物考古的一个经典例子便是河南舞阳的贾湖遗址。贾湖遗址出土了大量炭化植物遗存，其中包括数百粒炭化稻米以及许多可食用的野生植物遗存，如菱角、莲藕、橡子、大豆等。这些发现表明，生活在距今约8000年前的贾湖人已经开始尝试稻作农业，并且他们的食物来源还依赖于采集和渔猎。贾湖遗址的植物考古成果不仅为研究中国稻作农业的起源提供了重要线索，也揭示了早期农业与采集狩猎生活方式相结合的经济模式。

人骨考古、动物考古

人骨考古学和动物考古学是科技考古中两个互补的分支。它们通过分析古代人类遗骸和动物遗骸，揭示古代人类的生活方式、健康状况、社会结构以及与动物的互动关系。人骨考古学侧重于研究人类骨骼，以了解古代人群的遗传特征、疾病、营养状况和死亡原因；而动物考古学则通过分析遗址中的动物骨骼，探索古代人类的狩猎、畜牧、食物来源和环境变迁。两者结合，为我们提供了全面了解古代社会和自然环境的窗口。

曹操是东汉末年杰出的政治家、军事家、文学家，也是三国时代魏国的奠基人。《三国演义》记载曹操身高七尺，而在我们的概念中，曹操应该是高大威猛的形象。考古学家根据曹操高陵中残存的曹操遗骸，还原了曹操的形象。《曹操高陵》书中载：“出土时，头骨已经破裂成数块，面部不存……经鉴定，该头骨为男性，年龄60岁左右。经过对其股骨进行鉴定，其身高在1.56米左右”，“个体口腔卫生状况比较差，仅存的两颗牙齿都患有严重的龋齿，还有比较严重的牙周炎和齿根脓肿”[5]。可见，通过人骨考古不但可以还原古人的身高样貌，还可以判断古人身上的疾病。

动物考古则让我们能够洞察古代动物灭绝的原因。陈曦等人研究了江苏沭阳出土的水獭标本，通过分析化石和历史文献，复原了水獭在中国的历史分布。他们发现，从更新世中晚期开始，水獭广泛生活在长江、珠江流域和黄淮平原。然而，随着宋代人类活动的增加，特别是对水域环境的破坏，水獭的生存空间受到严重影响，最终在中国许多地区走向灭绝。[6]

冶金考古

冶金考古如同一位古代文明的锻造师。它用火与锤的交响，揭示金属的使用和演变。在这片充满热度的领域里，考古学家通过分析矿石、冶炼遗址和金属制品中的化学成分，追溯金属工艺的发展脉络。从青铜时代的铜锡铅合金，到铁器时代的铁与碳的结合，再到金银器的华丽绽放，冶金考古不仅让我们见证了材料科学的飞跃，更让我们理解了金属在社会结构、经济交流和文化认同中的重要角色。

三星堆遗址出土的青铜器是中国古代青铜文明的杰出代表，以其独特的艺术风格和精湛的铸造技术著称。这些青铜器包括面具、立人像、神树、动物造型等，展现了古蜀文明的神秘与独特。其中一些青铜面具和立人像的造型夸张、形象生动，具有极高的艺术价值和历史研究价值。2022年，三星堆遗址新发现6座祭祀坑，出土文物约13000件，其中更是出土了各种造型奇特的青铜器（图2、图3）。这些青铜器不仅体现了古蜀人对青铜铸造技术的熟练运用，也展现了他们对美的追求和创造。

而古人对于金属铸造技术的理解也远超我们的想象。“越王勾践剑”1965年出土于湖北省荆州市荆州区望山一号墓，是春秋晚期的越国青铜器，现存于湖北省博物馆。在制造青铜兵器过程中，古代工匠会使用“淬火”工艺，即将金属加热至高温，然后在水或其他介质中迅速冷却，以增强硬度。虽然淬火技术很常见，但是这把剑的制作却很特殊，即在淬火过程中用泥土覆盖剑身，以解决区域温度不均的问题。国产盾构机的核心部件主轴承内齿圈在生产过程中，不同区域的温度会以不同的速度变化，这种不均匀性会影响钢材的强度。主轴承研发团队以“越王勾践剑”的特殊淬火技术为灵感，开发出了一种新的耐高温介质，使得温度相互干涉的难题迎刃而解。这一跨越千年的技术传承，不仅架起了古代智慧与现代创新之间的桥梁，也体现了人类在材料科学和工程技术上的不懈追求与进步。

环境考古、陶瓷和玉器科技考古

环境考古，就像一位时光侦探，穿梭于历史的长河，通过土壤、植物的残骸，揭开古代人类与自然环境互动的奥秘。它用泥土讲述故事，用化石描绘生活。陶瓷科技考古，是艺术与科学的完美结合。它用显微镜观察陶瓷的微观结构，用化学分析揭示制陶工艺的秘密，让我们得以窥见古代工匠的智慧和创造力。玉器科技考古，则是宝石的低语者。通过光谱分析、硬度测试，解读玉石的来源和加工技术，让我们感受到古人对美的追求和对工艺的精湛掌握。这三者，共同编织出一幅古代文明的绚丽图景。

科技考古作为一门新兴学科，以其独特的方法和视角，为我们理解人类历史和文明的发展提供了宝贵的信息。它不仅增强了考古学的科学性，也使得考古学的研究成果更加丰富和精确。随着科技的不断进步，我们有理由相信，科技考古将为我们揭开历史的神秘面纱，带来更多惊喜和发现。

注释：

[1]袁靖：《科技考古助力中国考古学进入黄金时代》，《江汉考古》，2021年第6期，第222-228页。

[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]屈亚婷等：《我国古食谱稳定同位素分析的影响因素及其蕴含的考古学信息》，《第四纪研究》，2019年第39卷第6期，第1487-1502页。

[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编著：《曹操高陵》，中国社会科学出版社，2016年版，第371页。

[6]陈曦、伍苏明、徐秋元：《江苏沭阳吕台遗址水井出土唐代扬子鳄及伴生动物的研究》，《南方文物》，2023年第5期，第133-139页。

（作者为九三学社社员、河南博物院馆员）

责任编辑：马莉莎