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考古2019︱科技考古:多学科集成创新,构建学科体系蓝图
2020年05月21日 09:33 来源:澎湃新闻 作者:吕鹏 字号

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  一块残破的陶片、一座废弃的房址、一处沉睡的遗址——考古学者就是要从这林林总总的物质遗存中去追寻逝去的历史;一粒炭化的粟、一块破碎的猪骨、一丝残存的痕迹——科技考古学者从中检测出历史的蛛丝马迹,他们在复原“鲜活”历史方面确有独到之处。

  在2019年里,科技考古学者深入考古工地,他们密切配合田野考古工作者,在发掘现场对遗存进行鉴定和测绘,用标准化的方法来采集各类样品和信息;在2019年里,科技考古学者在实验室里忙碌,他们借助于仪器设备对样品进行鉴定、检测和分析,开展定性和定量的科学研究;在2019年里,科技考古学者的研究成果发表在大部头的考古报告里,他们的研究业已成为考古学研究中必不可少且举足轻重的组成部分……回首2019年,中国科技考古在研究成果、学科建设和技术等方面有何亮点?让我们一起来进行年终盘点。

  成果:展现科技考古硬实力

  科技考古的硬实力体现在优秀科研成果的发表上。本年度,大量科技考古研究成果的发表催生了一些新的研究方向。譬如,动物考古加大了历史时期研究的力度,结合文献资料探讨其他家养动物(例如:鲤鱼、鹌鹑、驴和猫)的畜牧史。植物考古着眼于农作物传播问题,从陆路和海路两个方面丰富了大麦、小麦、豌豆传入中国和粟、黍外传的认识,开始探讨荞麦的起源,通过淀粉粒和植硅体残留物分析研究酒和酒器的起源及交流。陶瓷考古首次在国内遗址(广西防城港)中发现大量的海外烧造瓷器,改变了以往海上丝绸之路中只有中国外销瓷的认识。古DNA研究应用于植物遗存,完成新疆小河和古墓沟墓地的7个古代小麦样本的全基因组测序工作,支持了小麦由西南地区向青藏高原以及由青藏高原边缘向长江流域传播路线的假设。冶金考古在田野调查与发掘方面取得了系统性成果,特别是关于块炼铁冶炼遗址群和以煤为燃料的高炉冶炼生铁技术的确认,锌、金和银等以往研究薄弱的领域也有重大突破,比如湖南桂阳桐木岭炼锌遗址的发现及相关研究等。

  动物考古学者现场鉴定和测量动物遗存

  多学科集成创新成为本年度科技考古的亮点。吉林大学边疆考古中心刘爽认为在中国考古学时空框架已经基本建立、研究关注点开始转向人类社会生活和历史演变的诸多方面的学科发展背景下,运用现代测试分析技术已经成为考古学研究中必不可少的关键环节,而考古材料、检测技术和信息解读等3个方面均存在局限性,多种方法的综合应用和多学科的合作和互证将有助于我们接近历史的真相。中国社会科学院考古研究所刘建国综合应用无人机拍摄、多视角三维重建和地理信息系统等空间信息技术,探讨史前聚落的人地关系和史前治水等重要课题,通过对江汉平原30余处重要聚落的无人机拍摄与数据分析,基本理清该地区史前人类对环境、水源的充分考量与适当治理以及防御模式的选择等学术问题。

  以资源、技术和生业研究为导向开展包括动物考古、植物考古和稳定同位素分析等在内的多学科研究成为近年来学科发展的新态势,2014年至今,袁靖先生组织一批青年学者在《南方文物》上设立“生业与社会”专栏,发表了一系列就东北、黄河上游、黄河中游及华北、黄淮下游、长江上游、长江下游、岭南及周边地区等先秦时期生业状况的研究,这样得出的关于中国先秦时期农业和畜牧业发展状况的认识也就更为全面和科学。盐业考古成分和物相分析方法(如X射线衍射法、XBD和XBR分析测试等)的应用,在判断制盐遗址、煮盐工具、制盐原料和工艺流程等研究中发挥了重要的作用,但在考虑制盐工艺复杂性的前提下,应当探索多种科技分析手段和方法,逐步形成操作性强、多重方法参与的研究体系,建立综合研究数据库,从而推进相关研究的规范化和科技化。

  技术:永做考古的“高新区”

  科技考古学者应当熟稔自然科学的原理和方法,此外,也要不断吸纳和应用新的技术和方法,并将其应用于中国考古实践中。

  科技考古的发展需要不断反思已有技术方法及应用,这一点在年代测定和稳定同位素研究中有明显的体现。植硅体碳十四测年数据会受到污染和老碳效应的影响,但在一些缺少其他有机质测年材料的环境中,植硅体测年仍然是一种极具潜力的年代学方法。稳定同位素研究回顾了以往研究成果,认为多样化食物资源与复杂的新陈代谢暗示着生物体组织的稳定同位素组成可能受到自然环境、人类活动以及自身生理健康等多因素的影响,为此,以我国古代独具特色的饮食文化为背景,在多因素影响机理论述基础之上,探讨可能影响我国古代人(或动物)稳定同位素食谱分析的各方面因素,同时,通过对不同影响因素的诠释,揭秘其背后隐藏的历史信息。

  科技考古在技术和方法上因互鉴而精深。在实际工作中,同一遗址中大植物遗存和植硅体的分析结果存在不一致甚至相反的现象,从事植硅体分析的学者认为炭化温度会严重影响大植物遗存的保存状况,而植硅体的绝对数量更为可靠;从事大植物遗存研究的植物考古学者则予以正面回应,认为在不考虑遗址中实际炭化温度和时间的前提下、得出某种植物因炭化温度而保存率低的研究思路存在问题,此外,植硅体样本量过于有限,而浮选大植物遗存样本量充足且量化统计方法更为全面(除绝对数量之外,还使用了出土概率等方法),因此,大植物遗存研究能够全面反映遗址发掘区的整体情况和动态复原古代农业及社会发展状况。

  回顾科技考古的发展史,我们不难发现,不断涌现的新技术催生出新的科技考古研究方向,盘活了已深居库房的遗物。2019年,夏河丹尼索瓦人的研究入选世界十大考古发现和《科学》(Science)杂志十大新闻,这项由中国科学院院士陈发虎带领的兰州大学环境考古团队进行的研究,引发了世界考古学的广泛关注,同时,这项成果也凸显了科技考古的激活力:这件下颌骨化石发现于上世纪80年代,古蛋白质分析技术的应用使其在39年之后迸发出重要的科学价值。1980年,有位藏族僧人在甘肃夏河县的溶洞里发现了这件仅保存有第一和第二臼齿的古人类右侧下颌骨化石。2019年发表研究成果(A late Middle Pleistocene Denisovan mandible from the Tibetan Plateau)显示,该化石未保存古DNA信息,但保存有深度降解的古蛋白质,研究者从中发现了丹尼索瓦人特有的蛋白质,从而为确定其为青藏高原的丹尼索瓦人提供了最主要的证据,建议命名为夏河丹尼索瓦人,简称夏河人,该化石目前是除阿尔泰山地区丹尼索瓦洞以外发现的首例丹尼索瓦人化石,也是目前青藏高原的最早人类活动证据(距今16万年前)。

  夏河丹尼索瓦人化石

  今后,又有哪些新技术可以为我所用呢?哈佛大学医学院大卫?赖克(David Reich)将古DNA研究的应用视为考古学的第二次科学革命,目前,古DNA的研究主要涉及古生物的线粒体DNA、Y染色体DNA和常染色体DNA等,开展包括线粒体、核DNA(性染色体和常染色体)在内的全基因组测序是目前古DNA研究中的前沿领域,而高通量测序技术为全方位地开展研究提供了技术支撑,考古发掘出土器物中的残留物、土壤样本等也成为古DNA的重要研究对象,古细菌和古病毒的DNA研究也正在开展中,该研究除了可以从分子水平探索古代人类和动物食谱和疾病及其变化,还可以探讨饮食进化史、人群的文化身份、人或动物的迁移、动物的驯化和饲养等问题。此外,年代学研究中探索碳酸盐的直接测试方法、稳定同位素研究中应用氢氧同位素以研究气候变化、玉石器研究中结合X射线荧光能谱与岩相学分析进行无损检测等具有广阔的应用前景。

  古DNA研究学者在考古现场采样

  蓝图:构建科技考古学科体系

  科技考古研究积累了丰富的经验,形成构建科技考古学科体系的研究基础。考古学的第一次科学革命始于1949年美国科学家威拉德?利比(Willard Libby)碳十四测年方法的发明,21世纪以来加速器质谱碳十四测年法加之系列样品拟合方法的使用,大大提高了年代测定的精度和可靠性,从而为中国考古时空框架的确立提供了年代标尺。环境考古通过对全新世气候过程的分析,重点研究与水相关的地貌过程,探讨与农业起源和文明起源有关的环境机制。人骨考古已粗线条勾勒出古代中国各民族形成、发展和融合的历史图景。动物考古构建关于中国主要家养动物的起源以及各地区获取和利用动物资源方式的框架。植物考古在考古发掘中迅速普及浮选法,以大植物遗存研究为重点,形成中国农业起源三条源流的科学认识。碳氮稳定同位素分析区分出沿海、农业区以及牧区的食性特征,讨论生业经济,探讨古代社会阶层。冶金考古关注技术和文化的交流及相互影响,一方面关注西北地区,认为该地区本土化冶金生产实践及其对技术体系的改造为早期冶金术的继续发展和东向传播奠定基础,另一方面立足中原地区,认为自二里头时期开始,冶金术融入已有的社会、经济和文化传统,生产传统得以重塑并建立了新的冶金体系。

  中国科技考古团队已成规模,形成构建科技考古学科体系的人员保障。以中国考古学会专业委员会的设立为例,就当前统计,属于科技考古的专委会就有5个,分别是:动物考古、植物考古、人类骨骼考古、环境考古和新兴技术专委会,在全部16个专委会中所占比例近三分之一,“鼎力”支持考古学的发展。全国各主要考古科研院所都配备有科技考古专业人员,有条件的机构还建立了专门的科技考古研究部门。2019年召开的中国科学技术史学会年会、第十届全国动物考古研讨会、第八届全国植物考古研讨会、第三届人类骨骼考古研讨会和稳定同位素分析学术会议,讨论热烈,规模空前,展现了科技考古欣欣向荣的局面。科技考古团队壮大,能够及时跟进各考古遗址的发掘工作,随着中国在国外考古发掘项目的兴起,科技考古工作者也开始走出国门,本年度发表了乌兹别克斯坦撒马尔罕萨扎干和孟加拉国纳提什瓦等国外遗址的科技考古研究成果。

  2019年10月第十届全国动物考古学研讨会在西安召开

  如何构建科技考古学科体系?袁靖先生在2019年通过主编两本书籍(《中国科技考古讲义》和《中国科技考古纵论》)及发表相关文章,从科技考古的历史沿革、定义和内容等方面提出了一套完整的架构。他指出,所谓科技考古,就是“依据考古学的研究思路,借用自然科学相关学科的方法与技术,对考古遗址所在的区域进行调查和取样,对多种遗迹和遗物进行鉴定、测试和分析,对各类与考古研究相关的资料进行定量统计,从而在一定程度上认识遗址或遗迹的空间信息、遗址的绝对年代、遗址的自然环境、人类自身与体质相关的特征、人类的多种生存活动,以及生产和社会行为特征”,由此,科技考古包括12个研究方向,分别是数字考古、年代测定、古DNA研究、稳定同位素研究、有机残留物分析、环境考古、人骨考古、动物考古、植物考古、冶金考古、陶瓷器和玉石器科技考古等。

  《中国科技考古讲义》、《中国科技考古纵论》

  科技考古各研究方向还存在发展不均衡的状况。环境考古、动物考古、植物考古、人骨考古和分子考古学等已经形成较为完善的体系,先后出版了《环境考古学—理论与实践》(夏正楷著)、《中国动物考古学》(袁靖著)、《植物考古学:理论、方法和实践》(赵志军著)、《体质人类学》(朱泓著)和《分子考古学导论》(蔡大伟著)等专业书籍。其他研究方向的理论和方法体系还有待整合和完善,例如,鉴于陶器在考古学研究中的重要价值而陶器研究却未成系统的问题,赵辉先生从物质文化史和复原古代社会的必要性出发,较为完善地设计了一套陶器研究的体系,研究内容集中体现在陶器的“操作链”和“生命过程”,研究的目标体现在陶器的社会属性上,涉及技术史、生产组织、社会经济、社会分工、文化和族群以及环境和经济类型等6个层面,研究方法应当建立在基础信息之上,进而从分类和计量、相关性的综合等两个角度进行系统化的研究。

  建设国家科技资源共享平台,深化基础研究。当前,科技基础条件已经成为国际科技创新竞争的焦点,成为各国最优先考虑的基本任务。随着我国科技考古的快速发展,在实物和数据两个方面所积累的科技资源丰富、且增长迅速,建立国家科技资源共享服务平台也就成为当前深化基础研究的重要举措。为此,国家文物局在2019年末以中国社会科学院考古研究所为试点,开展动物遗存标本库建设项目。此外,科技考古各研究方向也在努力建设自身的数据库,例如,中国社会科学院考古研究所科技考古中心正在建设磨制石器微痕数据库、锶同位素参考值数据库等,从而推进科技考古的国际化、科学化、大众化和数字化。

  新中国70年光辉历程,中国考古学迎来了前所未有的黄金时代。在过去的2019年里,中国科技考古学者聚心凝力、砥砺奋进,用丰硕的成果展现了自身研究的硬实力,在技术的应用上既温故知新又开拓创新,构建起科技考古学科体系的美好蓝图,他们的研究使我们古老的历史焕发生机和活力。在不久的将来,科技考古的理论和方法将进一步深入人心,一批既深谙考古材料、又精通科技分析技能的考古学者茁壮成长,由科技考古加持的考古学所讲述的中国故事必将愈加丰满和精彩!

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