科技考古六十年 學科荒原變前沿

本報記者 趙曉霞

圖為二十世紀五十年代的仇士華(右)和蔡蓮珍。 蔡蓮珍供圖

中國社會科學院科技考古與文化遺產保護重點實驗室碳十四年代學實驗室內，工作人員正在開展科研工作。 陳相龍供圖

二〇一〇年，中國社會科學院考古科技實驗研究中心張君(左)和王明輝在開展人骨研究。 王明輝供圖

二〇二五年年初，“妙手活千秋——科技考古與遺產保護經典成就展”在位于北京的中國考古博物館開展。圖為參觀者在展廳觀看實驗室考古展示區。 新華社記者 李 賀攝

近年來，良渚遺址持續推進科技考古。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，中國科學院考古研究所(1977年改為中國社會科學院考古研究所)副所長夏鼐在辦公室遞給仇士華、蔡蓮珍一本書——美國科學家利比撰寫的《放射性碳素測年方法》。

碳十四是碳的一種具有放射性的同位素，由于其半衰期長達5700多年，且廣泛存在于有機物體內，因此可以根據死亡生物體內殘余的碳十四成分來推斷它存在的絕對年代。正是基于此，時任芝加哥大學教授的利比發明了碳十四年代測定法。這項發明引發了現代考古學的第一次革命。

1954年8月，夏鼐讀到了利比的這本書。隔年，他撰文介紹碳十四年代測定法的重要性，指出其應用可使史前考古的相對年代轉變為絕對年代，同時推動在國內盡快建立碳十四年代學實驗室。1959年，夏鼐把中國科學院原子能研究所(后改為中國科學院高能物理研究所)研究人員仇士華和蔡蓮珍調入考古所，碳十四年代學實驗室的籌建就此啟動。1965年，該實驗室誕生首批科學數據，這一年也被視為中國科技考古學科的起始之年。

多個新石器時代考古學文化有了確切的年代序列

時間回到1959年，擺在仇士華、蔡蓮珍面前的是如何將《放射性碳素測年方法》中的理論轉化成可操作的實踐，這中間的不易可想而知。當時沒有現成的實驗設備，甚至很多元器件都難以買到。仇士華、蔡蓮珍夫婦從裁剪硅鋼片、繞制變壓器開始，一個零件、一個儀器地研制。經過幾年的努力，他們終于完成了各項設施的設計制造，實驗室正式運行。但疑問隨即而來——如何驗證實驗結果的可靠性？

他倆想了一個辦法——讓考古學家把已知年代的文物樣品拿來做碳十四測定，看看測出的結果和文物的年代是否相符。仇士華選了3個樣品，通過背對背檢測，最終得出的數據都在文物專家已知的年代范圍之內，實驗終于達到了令人滿意的應用水平。

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，卻發現累得走不動。“做工作的時候感覺不出來累，一歇下來，感覺很疲倦，真是一點力氣都沒有了。”

就中國碳十四測定年代方法的建立和發展，中國社會科學院考古研究所研究員、中國社會科學院考古研究所考古科技實驗研究中心原主任袁靖撰文指出：“多少年來，考古界對于考古學文化的絕對年代是無法做出準確斷定的。夏鼐先生領導了中國碳十四測定年代方法的建立，并將其成功應用于史前考古研究之中。1977年，夏鼐先生發表了著名的《碳-14測定年代和中國史前考古學》一文。他在文章中充分肯定了碳十四測年法的作用，利用經過碳十四測定年代的近百個數據，全面整理了中原地區、黃河上游甘青地區、黃河下游地區、長江中下游地區的新石器時代遺址的絕對年代，初步建立了中國史前多個文化的年代框架，使中國的多個新石器時代考古學文化有了確切的年代序列。這在中國科技考古史上永遠是一個經典案例。”

從“學術荒原”跨越到“學科前沿”的轉型縮影

60年后，滿頭銀發、年逾90的仇士華、蔡蓮珍和接續其后、在科技考古領域耕耘的學者在日前于北京召開的“傳承與創新：科技考古學科六十年”學術研討會上，共同回顧中國科技考古發展歷程，展望未來。

“幾十年的共同努力，碳十四測年技術水平不斷改進，從氣體法、液體法到先進的加速器方法。精確度、穩定性，樣品重量、數量，人員素質，普及規模等都能充分滿足用戶要求。應用范圍也從考古學、地質學，擴展到了需要年代依據的眾多學科。”蔡蓮珍說，更令她感嘆的是科技考古的快速進步和發揚光大，通過科技考古能夠發現的古代風貌越來越鮮活。

確實，科技在考古中扮演著越來越重要的角色——動物考古，多維度、多層次地研究古代社會對動物資源的開發利用、動物在古代社會和文化中扮演的角色；植物考古，探索中國農業起源和早期發展脈絡，找尋作物傳播的路線和機制，為早期國家形成的農業基礎提供證據；人骨考古，厘清中國境內古代人類的演化脈絡，初步構建古代人群體質特征的時空譜系，復原不同歷史階段人群的健康狀況、生計模式與社會分工；數字考古，引領最新空間信息技術革新，揭示史前治水面貌；木材考古，為解析古代歷史、文化和社會，提供獨特視角；古DNA研究，破解人種和族群關系……

“以數字考古新進展為例，伴隨著測繪、遙感、三維重建、激光雷達掃描等現代空間信息技術的發展，考古測繪技術已經完成從點信息、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。人工智能的應用提升了數據處理速度和數據利用率，拓展了數據的應用深度和廣度。”中國社會科學院考古研究所研究員劉建國說。

回望歷史，中國社會科學院考古研究所黨委書記梅忠堂認為中國社會科學院科技考古學科發展有3個關鍵節點：1965年，當時的中國科學院考古研究所建立了國內首個碳十四實驗室，開啟了科技考古專業化征程；1995年，考古科技實驗研究中心組建，實現了從“分散探索”到“系統整合”的歷史性跨越；2024年，科技考古與文化遺產保護重點實驗室揭牌，重組18個子實驗室與5個聯合實驗室，研究領域涵蓋碳十四年代學、古DNA、同位素分析、殘留物分析、環境考古、人骨考古等，從而構建起涵蓋多領域的全鏈條科研體系。

正如中國社會科學院副秘書長、中國歷史研究院常務副院長馬援所言，中國社會科學院科技考古學科60載的發展歷程，是新中國科技考古完成從“學術荒原”跨越到“學科前沿”的轉型縮影。

中國科技考古已成世界科技考古重要組成部分

中國科技考古的發展并非一家機構的單打獨斗，而是科研機構、院校攜手前行。

以北京大學科技考古學科發展為例，就有一條屬于自己的發展軌跡。據北京大學考古文博學院副院長兼科技考古教研室主任崔劍鋒介紹，1973-1975年，在中國科學院考古研究所的幫助下，該校建成國內第一家低本底液體閃爍計數法碳十四實驗室，開啟國內高校由文科主導的文理交叉實驗室先河；1998年，年代學實驗室分為文物保護實驗室和科技考古實驗室；進入2000年以后，研究方向開始擴展到定量考古、陶瓷科技考古、冶金考古、動物考古、植物考古等。

“新時代以后，隨著古DNA、殘留物分析等更先進技術引發的考古學研究的新的革命，北大科技考古也適時而動，引進相關的科研人才，建立其相應的研究方向。值得一提的是，2023年，考古科學教育部重點實驗室(北京大學)立項，經過3年建設，于2025年通過驗收。”崔劍鋒說。

中國國家博物館考古部建立的遙感與航空攝影考古中心，吉林大學成立的包括體質人類學與遺傳基因研究、地理信息系統在考古中的應用、環境考古學、動物考古學等在內的邊疆考古研究中心，北京科技大學的科技史與文化遺產研究院，山東大學的科技考古教育部重點實驗室，復旦大學成立的科技考古研究院等，都是中國科技考古發展這幅畫卷不可或缺的部分。

中國科學院大學人文學院教授王昌燧表示，早在20世紀80年代，我國的碳十四測年研究業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居世界前列。近40年的長足發展，我國的科技考古已成為世界科技考古的重要組成部分。如今，環境考古、農業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，科技考古捷報頻傳。

“展望未來，同步輻射、散裂中子源等大科學裝置，特別是AI技術在考古領域的成功應用，將為中國考古學的發展注入新活力。”王昌燧說。