科技考古六十年 學(xué)科荒原變前沿

本報(bào)記者 趙曉霞

圖為二十世紀(jì)五十年代的仇士華(右)和蔡蓮珍。 蔡蓮珍供圖

中國(guó)社會(huì)科學(xué)院科技考古與文化遺產(chǎn)保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室碳十四年代學(xué)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，工作人員正在開(kāi)展科研工作。 陳相龍供圖

二〇一〇年，中國(guó)社會(huì)科學(xué)院考古科技實(shí)驗(yàn)研究中心張君(左)和王明輝在開(kāi)展人骨研究。 王明輝供圖

二〇二五年年初，“妙手活千秋——科技考古與遺產(chǎn)保護(hù)經(jīng)典成就展”在位于北京的中國(guó)考古博物館開(kāi)展。圖為參觀者在展廳觀看實(shí)驗(yàn)室考古展示區(qū)。 新華社記者 李 賀攝

近年來(lái)，良渚遺址持續(xù)推進(jìn)科技考古。圖為科研人員在良渚古城南城墻遺址取土樣。 新華社記者 翁忻旸攝

1959年，中國(guó)科學(xué)院考古研究所(1977年改為中國(guó)社會(huì)科學(xué)院考古研究所)副所長(zhǎng)夏鼐在辦公室遞給仇士華、蔡蓮珍一本書(shū)——美國(guó)科學(xué)家利比撰寫(xiě)的《放射性碳素測(cè)年方法》。

碳十四是碳的一種具有放射性的同位素，由于其半衰期長(zhǎng)達(dá)5700多年，且廣泛存在于有機(jī)物體內(nèi)，因此可以根據(jù)死亡生物體內(nèi)殘余的碳十四成分來(lái)推斷它存在的絕對(duì)年代。正是基于此，時(shí)任芝加哥大學(xué)教授的利比發(fā)明了碳十四年代測(cè)定法。這項(xiàng)發(fā)明引發(fā)了現(xiàn)代考古學(xué)的第一次革命。

1954年8月，夏鼐讀到了利比的這本書(shū)。隔年，他撰文介紹碳十四年代測(cè)定法的重要性，指出其應(yīng)用可使史前考古的相對(duì)年代轉(zhuǎn)變?yōu)榻^對(duì)年代，同時(shí)推動(dòng)在國(guó)內(nèi)盡快建立碳十四年代學(xué)實(shí)驗(yàn)室。1959年，夏鼐把中國(guó)科學(xué)院原子能研究所(后改為中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所)研究人員仇士華和蔡蓮珍調(diào)入考古所，碳十四年代學(xué)實(shí)驗(yàn)室的籌建就此啟動(dòng)。1965年，該實(shí)驗(yàn)室誕生首批科學(xué)數(shù)據(jù)，這一年也被視為中國(guó)科技考古學(xué)科的起始之年。

多個(gè)新石器時(shí)代考古學(xué)文化有了確切的年代序列

時(shí)間回到1959年，擺在仇士華、蔡蓮珍面前的是如何將《放射性碳素測(cè)年方法》中的理論轉(zhuǎn)化成可操作的實(shí)踐，這中間的不易可想而知。當(dāng)時(shí)沒(méi)有現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，甚至很多元器件都難以買(mǎi)到。仇士華、蔡蓮珍夫婦從裁剪硅鋼片、繞制變壓器開(kāi)始，一個(gè)零件、一個(gè)儀器地研制。經(jīng)過(guò)幾年的努力，他們終于完成了各項(xiàng)設(shè)施的設(shè)計(jì)制造，實(shí)驗(yàn)室正式運(yùn)行。但疑問(wèn)隨即而來(lái)——如何驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性？

他倆想了一個(gè)辦法——讓考古學(xué)家把已知年代的文物樣品拿來(lái)做碳十四測(cè)定，看看測(cè)出的結(jié)果和文物的年代是否相符。仇士華選了3個(gè)樣品，通過(guò)背對(duì)背檢測(cè)，最終得出的數(shù)據(jù)都在文物專(zhuān)家已知的年代范圍之內(nèi)，實(shí)驗(yàn)終于達(dá)到了令人滿意的應(yīng)用水平。

蔡蓮珍記得，在獲得成功的那一刻，她和仇士華想到公園散散步，卻發(fā)現(xiàn)累得走不動(dòng)。“做工作的時(shí)候感覺(jué)不出來(lái)累，一歇下來(lái)，感覺(jué)很疲倦，真是一點(diǎn)力氣都沒(méi)有了。”

就中國(guó)碳十四測(cè)定年代方法的建立和發(fā)展，中國(guó)社會(huì)科學(xué)院考古研究所研究員、中國(guó)社會(huì)科學(xué)院考古研究所考古科技實(shí)驗(yàn)研究中心原主任袁靖撰文指出：“多少年來(lái)，考古界對(duì)于考古學(xué)文化的絕對(duì)年代是無(wú)法做出準(zhǔn)確斷定的。夏鼐先生領(lǐng)導(dǎo)了中國(guó)碳十四測(cè)定年代方法的建立，并將其成功應(yīng)用于史前考古研究之中。1977年，夏鼐先生發(fā)表了著名的《碳-14測(cè)定年代和中國(guó)史前考古學(xué)》一文。他在文章中充分肯定了碳十四測(cè)年法的作用，利用經(jīng)過(guò)碳十四測(cè)定年代的近百個(gè)數(shù)據(jù)，全面整理了中原地區(qū)、黃河上游甘青地區(qū)、黃河下游地區(qū)、長(zhǎng)江中下游地區(qū)的新石器時(shí)代遺址的絕對(duì)年代，初步建立了中國(guó)史前多個(gè)文化的年代框架，使中國(guó)的多個(gè)新石器時(shí)代考古學(xué)文化有了確切的年代序列。這在中國(guó)科技考古史上永遠(yuǎn)是一個(gè)經(jīng)典案例。”

從“學(xué)術(shù)荒原”跨越到“學(xué)科前沿”的轉(zhuǎn)型縮影

60年后，滿頭銀發(fā)、年逾90的仇士華、蔡蓮珍和接續(xù)其后、在科技考古領(lǐng)域耕耘的學(xué)者在日前于北京召開(kāi)的“傳承與創(chuàng)新：科技考古學(xué)科六十年”學(xué)術(shù)研討會(huì)上，共同回顧中國(guó)科技考古發(fā)展歷程，展望未來(lái)。

“幾十年的共同努力，碳十四測(cè)年技術(shù)水平不斷改進(jìn)，從氣體法、液體法到先進(jìn)的加速器方法。精確度、穩(wěn)定性，樣品重量、數(shù)量，人員素質(zhì)，普及規(guī)模等都能充分滿足用戶要求。應(yīng)用范圍也從考古學(xué)、地質(zhì)學(xué)，擴(kuò)展到了需要年代依據(jù)的眾多學(xué)科。”蔡蓮珍說(shuō)，更令她感嘆的是科技考古的快速進(jìn)步和發(fā)揚(yáng)光大，通過(guò)科技考古能夠發(fā)現(xiàn)的古代風(fēng)貌越來(lái)越鮮活。

確實(shí)，科技在考古中扮演著越來(lái)越重要的角色——?jiǎng)游锟脊牛嗑S度、多層次地研究古代社會(huì)對(duì)動(dòng)物資源的開(kāi)發(fā)利用、動(dòng)物在古代社會(huì)和文化中扮演的角色；植物考古，探索中國(guó)農(nóng)業(yè)起源和早期發(fā)展脈絡(luò)，找尋作物傳播的路線和機(jī)制，為早期國(guó)家形成的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)提供證據(jù)；人骨考古，厘清中國(guó)境內(nèi)古代人類(lèi)的演化脈絡(luò)，初步構(gòu)建古代人群體質(zhì)特征的時(shí)空譜系，復(fù)原不同歷史階段人群的健康狀況、生計(jì)模式與社會(huì)分工；數(shù)字考古，引領(lǐng)最新空間信息技術(shù)革新，揭示史前治水面貌；木材考古，為解析古代歷史、文化和社會(huì)，提供獨(dú)特視角；古DNA研究，破解人種和族群關(guān)系……

“以數(shù)字考古新進(jìn)展為例，伴隨著測(cè)繪、遙感、三維重建、激光雷達(dá)掃描等現(xiàn)代空間信息技術(shù)的發(fā)展，考古測(cè)繪技術(shù)已經(jīng)完成從點(diǎn)信息、面信息的獲取，向三維空間信息全要素獲取與深度處理的飛躍。人工智能的應(yīng)用提升了數(shù)據(jù)處理速度和數(shù)據(jù)利用率，拓展了數(shù)據(jù)的應(yīng)用深度和廣度。”中國(guó)社會(huì)科學(xué)院考古研究所研究員劉建國(guó)說(shuō)。

回望歷史，中國(guó)社會(huì)科學(xué)院考古研究所黨委書(shū)記梅忠堂認(rèn)為中國(guó)社會(huì)科學(xué)院科技考古學(xué)科發(fā)展有3個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)：1965年，當(dāng)時(shí)的中國(guó)科學(xué)院考古研究所建立了國(guó)內(nèi)首個(gè)碳十四實(shí)驗(yàn)室，開(kāi)啟了科技考古專(zhuān)業(yè)化征程；1995年，考古科技實(shí)驗(yàn)研究中心組建，實(shí)現(xiàn)了從“分散探索”到“系統(tǒng)整合”的歷史性跨越；2024年，科技考古與文化遺產(chǎn)保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室揭牌，重組18個(gè)子實(shí)驗(yàn)室與5個(gè)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，研究領(lǐng)域涵蓋碳十四年代學(xué)、古DNA、同位素分析、殘留物分析、環(huán)境考古、人骨考古等，從而構(gòu)建起涵蓋多領(lǐng)域的全鏈條科研體系。

正如中國(guó)社會(huì)科學(xué)院副秘書(shū)長(zhǎng)、中國(guó)歷史研究院常務(wù)副院長(zhǎng)馬援所言，中國(guó)社會(huì)科學(xué)院科技考古學(xué)科60載的發(fā)展歷程，是新中國(guó)科技考古完成從“學(xué)術(shù)荒原”跨越到“學(xué)科前沿”的轉(zhuǎn)型縮影。

中國(guó)科技考古已成世界科技考古重要組成部分

中國(guó)科技考古的發(fā)展并非一家機(jī)構(gòu)的單打獨(dú)斗，而是科研機(jī)構(gòu)、院校攜手前行。

以北京大學(xué)科技考古學(xué)科發(fā)展為例，就有一條屬于自己的發(fā)展軌跡。據(jù)北京大學(xué)考古文博學(xué)院副院長(zhǎng)兼科技考古教研室主任崔劍鋒介紹，1973-1975年，在中國(guó)科學(xué)院考古研究所的幫助下，該校建成國(guó)內(nèi)第一家低本底液體閃爍計(jì)數(shù)法碳十四實(shí)驗(yàn)室，開(kāi)啟國(guó)內(nèi)高校由文科主導(dǎo)的文理交叉實(shí)驗(yàn)室先河；1998年，年代學(xué)實(shí)驗(yàn)室分為文物保護(hù)實(shí)驗(yàn)室和科技考古實(shí)驗(yàn)室；進(jìn)入2000年以后，研究方向開(kāi)始擴(kuò)展到定量考古、陶瓷科技考古、冶金考古、動(dòng)物考古、植物考古等。

“新時(shí)代以后，隨著古DNA、殘留物分析等更先進(jìn)技術(shù)引發(fā)的考古學(xué)研究的新的革命，北大科技考古也適時(shí)而動(dòng)，引進(jìn)相關(guān)的科研人才，建立其相應(yīng)的研究方向。值得一提的是，2023年，考古科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(北京大學(xué))立項(xiàng)，經(jīng)過(guò)3年建設(shè)，于2025年通過(guò)驗(yàn)收。”崔劍鋒說(shuō)。

中國(guó)國(guó)家博物館考古部建立的遙感與航空攝影考古中心，吉林大學(xué)成立的包括體質(zhì)人類(lèi)學(xué)與遺傳基因研究、地理信息系統(tǒng)在考古中的應(yīng)用、環(huán)境考古學(xué)、動(dòng)物考古學(xué)等在內(nèi)的邊疆考古研究中心，北京科技大學(xué)的科技史與文化遺產(chǎn)研究院，山東大學(xué)的科技考古教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，復(fù)旦大學(xué)成立的科技考古研究院等，都是中國(guó)科技考古發(fā)展這幅畫(huà)卷不可或缺的部分。

中國(guó)科學(xué)院大學(xué)人文學(xué)院教授王昌燧表示，早在20世紀(jì)80年代，我國(guó)的碳十四測(cè)年研究業(yè)已取得舉世矚目的成就，而陶瓷考古和冶金考古水平則已穩(wěn)居世界前列。近40年的長(zhǎng)足發(fā)展，我國(guó)的科技考古已成為世界科技考古的重要組成部分。如今，環(huán)境考古、農(nóng)業(yè)考古和生物考古早已成為科技考古的主流，隨著古DNA、古蛋白、有機(jī)殘留物以及植物微體化石等分析方法的有效推廣，科技考古捷報(bào)頻傳。

“展望未來(lái)，同步輻射、散裂中子源等大科學(xué)裝置，特別是AI技術(shù)在考古領(lǐng)域的成功應(yīng)用，將為中國(guó)考古學(xué)的發(fā)展注入新活力。”王昌燧說(shuō)。