科技考古的发展与思考

科技考古的发展与思考
这一讲是概论性质的，给大家做一个科技考古的全面介绍，便于大家在这几天听课时，思路更加清晰，领会更加全面。

英国的考古学家伦福儒先生写的《考古学：理论、方法与实践》自上个世纪90年代出版以后，成为欧美的高校中学习考古学的教科书。

这本书写得非常精彩，受到了老师和学生们的欢迎，数次再版。

2014年，复旦大学文物与博物馆学系的陈淳老师翻译了这本书的第六版。

这本书共分十六章，依次为考古学史、证据的多样性、遗址与遗迹的调查与发掘、断代方法与年代学、社会考古学、环境考古学、生计与食谱、工艺技术、贸易与交换、认知考古学：艺术与宗教、人群的生物考古学、考古学的阐释、五项个案研究、考古学与公众、如何管理遗产、建立考古学的职业生涯。

这十六章中的第十章“认知考古学：艺术与宗教”主要介绍精神领域的研究，第十四章“考古学与公众”介绍考古学与公众的关系，第十五章“如何管理遗产”则介绍如何对文化遗产进行管理。

这三章与科技考古没有直接的关系。

除了这三章以外，第一章“考古学史”讲到了在考古学的发展过程中，科技考古的方法引入之后，考古学怎么样发展得更好、发展得更快。

第二章“证据的多样性”阐述了不单单依靠考古发掘出土的、我们肉眼看到的人工遗迹和遗物的形状来认识古代历史，强调了科技考古的介入，给考古研究提供了更多的证据。

第三章“遗址与遗迹的调查与发掘”讲到了在遗址发掘之前的遥感考古、物理勘探等科技考古方法的应用。

第五章“社会考古学”强调了人，讲到了古DNA的研究。

第九章“贸易与交换”讲到除通过器物的形状、纹饰等判断贸易的交换之外。

还需从化学成分上进行分析和验证，这样的认识更加科学。

第十二章“考古学的阐释”介绍了应用包括科技考古在内的方法，研究考古发掘出土的各种遗迹和遗物。

第十三章“五项个案研究”介绍了五个考古发掘和研究的经典案例，每个案例都离不开科技考古的介入。

第十六章“建立考古学的职业生涯”，提到了五位考古学家，
其中有一位就是专门做冶金考古的考古学家。

除了这些以外，第四章“断代方法与年代学”直接是阐述测定年代的研究。

第六章是“环境考古学”。

第七章是“生计与食谱”，第八章是“工艺技术”，第十一章是“人群的生物考古学”，这五章讲述的是纯粹的科技考古研究。

通过这本书我们可以看到，进入21世纪以来，科技考古的内容越来越多地介入到考古学发展中来，有些直接融入考古学之中，有些单独成为一个研究领域。

这些都体现出科技考古的重要性，可谓是在整个世界范围内形成科技考古迅猛发展的潮流，浩浩荡荡。

我今天给大家讲两个方面的内容：第一是科技考古名称的由来、定义、特征及价值；第二是科技考古的内容。

一、科技考古名称的由来、定义、特征及价值
1924年，在北京大学研究所国学门的《考古学会简章》中提到，用科学的方法调查、保存、研究中国过去人类之物质遗迹及遗物，一切人类之意识的制作物与无意识的遗迹、遗物以及人类间接所遗留之家畜或食用之动物之骸骨、排泄物等均在调查、保存、研究范围之内。

除考古学家外，应网罗地质学、人类学、金石学、文字学、美术史、宗教史、文明史、土俗学、动物学、化学……等各项专门学者，与热心赞助本会会务者，协力合作。

将近100年前，我们的前辈学者在认识考古学、阐明考古学内容的时候，就强调了要借用自然科学的方法。

手铲是考古学家下田野的必备工具。

有一句话叫“手铲释天书”。

在田野考古中，发掘各种各样的遗迹和遗物都需要使用手铲。

手铲可谓是考古学家与古代沟通的一个十分重要的工具。

它在上个世纪发挥了重要的作用，现在还在发挥重要的作用，到今后，也必定会继续发挥重要的作用。

我们运用手铲进行发掘，发现了古代的遗迹和遗物，比如墓葬、城门和宫殿的基址、各种器物等等，我们通过对这些人工遗迹和遗物的形状及特征的研究，释读古代社会和历史。

但是，随着学科的发展，在现代考古学中除了拿手铲进行发掘以外，开始使用更多的科技考古的方法，比如环境考古、人骨考古、动物考古、植物考古等等，除了认识人工遗迹遗物的形状特征以外，我们需要研究的对
象越来越丰富了。

科技考古的一个主要特征是需要借助各类实验室，要把多种仪器设备应用于考古学研究之中，让它们在考古学研究中发挥积极的作用，在很大程度上体现了理科的色彩。

通过这些新兴的研究，除了原有的对人工遗迹遗物的形状和特征的把握以外，我们还需要把握新的研究对象的形状和特征，比如，古代地貌的形状、农作物的形状、动物骨骼的形状、人的骨骼的形状、人和多种动物的碳氮稳定同位素数据、人和动物的DNA谱系、金属器的金相组织构成、陶器的掺合料种类等等，这些都是我们需要全面认识、需要详细了解的形状和特征，是我们开展研究的基础材料。

（一）科技考古名称的由来
正因为有这些新兴研究领域的介入，所以在上个世纪80年代，就出现了“实验室考古”这个词。

因为科技考古的很多研究是需要在实验室内完成的，所以有些学者将其称之为“实验室考古”。

但是“实验室考古”这个名称具有很大的局限性，科技考古的很多工作是需要在野外和考古研究人员一起完成的。

比如环境考古的地貌调查，人骨、动植物遗存、冶金遗物的提取等等，都需要与考古发掘同步进行，这些内容用一个“实验室考古”是包含不了的。

所以，上世纪80年代末，前辈学者就提出了“科技考古”这个词。

2005年，为了庆祝中国社会科学院考古研究所科技考古中心成立十周年，我主持出版了一本以书代刊的《科技考古（第一辑）》，书中邀请了11位中国科学院院士和11位考古学家进行笔谈，他们站在一个很高的层次上，对科技考古的发展做了高瞻远瞩的展望，提出了精辟的指导性意见，强调了科技考古在考古学研究中的重要作用。

2012年我又主持出版了《科技考古的方法与应用》，2009年我出版了专著《科技考古文集》，2018年又出版了《中国科技考古导论》。

这些书籍论述的都是科技考古。

随着科技考古的发展，有些从事科技考古的学者觉得自己的价值应该得到充分的认识。

“科技考古”这个名称还不够大，应该叫“科技考古学”。

为此出版了两本专著：一本叫《科技考古学概论》，一本叫《科技考古学》。

我认为“科技考古学”这个名称不够恰当。

因
为作为一门学科，是指一定科学领域或一门科学的分支，学科是与知识相联系的一个学术概念，是相对独立的一个知识体系，以此来衡量科技考古的涵义，显然是不合适的。

再以后，又有学者提出了“多学科研究”一词，用多学科研究来表示科技考古，现在使用的还比较广泛。

但仔细分析的话也不妥。

因为“多学科”意味着很广泛的学科。

从考古学来说，考古学是研究历史的，首先要跟狭义的历史学相结合；考古学研究涉及社会学，应该跟社会学相结合；考古学研究往往要借鉴民族学的思路和资料，所以应该跟民族学相结合；考古学首先应该跟自己所属的人文社会科学领域内的各个学科相结合。

把多学科等同于科技考古，对科技考古也好，对多学科也好，都是一个曲解。

即科技考古不能等同于多学科，多学科比科技考古的含义要广泛得多。

我曾经看到过一个报道叫“多学科合作治理城市拥堵”，考古学作为一门一级学科，一级学科的一个主要的研究方法，竟然是在各个学科、各个领域里面，就连城市拥堵里面都可以使用的一个方法，这显然有悖于考古学这门一级学科的地位和内涵。

至少是不够严谨的。

通过以上的介绍和分析，我认为用“科技考古”这个词来概括我们的研究是最合适的。

（二）科技考古的定义
我对科技考古的定义是：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。

这些探讨可以进一步获取更多、更丰富的古代信息，拓展考古学研究的领域，深化考古学研究的内容，提升考古学研究的效率、深度与精度。

考古学研究总是要强调特征。

对各个时期的人工遗迹和遗物的研究，首先是把握它们的形状特征。

对科技考古而言，我们首先也要去把握它的特征，认识科技考古研究与考古学其他研究的不同之处。

我
认为科技考古有以下五个特征。

第一个特征，是从多个特定的角度对具体遗址、遗迹和遗物进行探讨，研究以往的考古学无法涉猎的领域。

原来考古学做不到的，现在能做到了。

比如年代学、环境考古、人骨考古、动物考古、冶金考古等等，都是凭借拿手铲挖掘，研究人工遗迹和遗物的形状特征的知识结构无法开展的研究，需要其他学科的介入，才能够进行探讨。

第二个特征，秉承“将今论古”的原则。

各个研究领域的方法和理论基础都是在自然科学相关学科的技术、方法和理论的基础上建立的。

这些方法和理论基础是经过现代科学技术的研究，证明是行之有效的，是完全科学的。

我们依据这些方法和理论基础来做科技考古研究。

第三个特征，研究对象均出自考古发掘或与考古发掘相关，同时又分别具有地球科学、生物学、物理学和化学等学科的属性。

即具有两重属性，首先，它是从古代考古遗址中挖掘出来的。

另外一方面，包含了以上其他学科研究对象的物质属性。

第四个特征，各个研究领域的鉴定测试结果，都可以进行重复试验。

即我们的证据是经得起科学检验的。

这里举一个例子，比如对于河南省偃师市二里头遗址的属性。

中国社会科学院考古研究所的许宏研究员写了一本《最早的中国》，讲的就是二里头遗址。

二里头遗址起自距今3700年左右，在那里发现了宫殿、居住址、冶金作坊、绿松石器作坊，还有最早的三足青铜器、精美的玉石器等等，文化内涵十分丰富。

考古学家按照文化堆积把这个遗址分了四期，当进一步探讨这个遗址到底是属于夏还是属于商时，就出现了争议。

学者们争论过来，争论过去，无法达成共识，这就是考古学研究的局限，现在解决不了。

但是我们通过科技考古得到的研究结果，是可以进行重复检验的。

比如，对同样一个遗址出土的动物遗存，复旦大学科技考古研究院动物考古实验室的研究结果，和北京大学考古文博学院动物考古实验室的研究结果应该是基本一致的。

如果有不一致的地方，那不是这边错了，就是那边错了，或者两边都错了。

科技考古的研究结果基本上具有唯一性。

我们必须通过重复研究取得基本一致的结果，这样的
研究才是科学的。

科技考古的介入，在相当大的程度上增强了考古学的科学性。

第五个特征，科技考古各个研究领域的标准和结果，分别适用于对全国各个地区的考古遗址出土的同类遗迹遗物进行研究。

正因为我们的理论基础、方法和标准是一致的，我们的研究结果就可以放到全国的范围内去讨论。

只要设定科学的边界条件，一个上海的考古遗址出土的动物遗存研究结果，可以跟黑龙江的考古遗址出土的动物遗存研究结果进行比较。

对8000年前的小米的研究结果，可以和4000年前的小米的研究结果进行对比。

归纳不同时空范围内的特征，在此基础上追究形成这些特征的原因，揭示规律，进入历史研究的层次。

科技考古为什么能够在考古学中广泛地应用开来，能够得到迅速的发展，因为考古学的研究对象是古代的物质遗存，它是从研究物质的角度切入的。

研究对象的这种物质性特征，是我们能够在考古学中运用自然科学相关学科的关键，是我们能够应用科技考古进行研究的一个最主要的依据。

因为自然科学就是研究自然界的物质形态、结构性质和运动规律的科学。

我们应用自然科学的相关方法去研究古代的物质遗存，物理学和化学可以应用于遗物的年代、结构和成分的研究。

生物学可以探讨古代的人、动物和植物，地球科学可以研究当时的自然环境，统计学可以对各种考古资料进行统计分析。

那么，单纯的自然科学研究跟科技考古研究相比，有什么共性？
第一，使用同样的仪器设备。

这个设备基本上不是为科技考古研究专门研发的，可能会有些小的改进，更加适合应用于考古学，但基本上不是专门为考古学研究研发的，我们所有的设备都同样应用在自然科学的相关领域。

第二，依据同样的分析原理，运用同样的技术手段，对有同样的物质结构和化学元素组成的对象进行分析。

除了共性以外，还要讲个性。

单纯的自然科学研究跟科技考古研究的区别是什么？
第一，分析的材料在时间上的差异性。

单纯的自然科学研究可以包括现代的，而且从某种程度上说主要是现代的，但也包括古代的。

但是科技考古研究肯定是探讨古代的，很少去做现代的。

现在我们也强调实验考古，用现在的手段，复原过去的生产过程，制作相同的实物。

但这样的研究主要是为了启发我们的思路，完善我们的方法，充实我们的证据，而不是科技考古研究的主要目的，科技考古主要是研究古代的历史。

第二，对研究结果解释的思路不一样。

自然科学研究基本上是就事论事，做出来是什么就是什么，这是物质的自然发展过程，跟人没有关系。

但是科技考古要考虑研究对象的考古背景，它在哪里出现，是人有意识地放置的，还是无意识的处理的。

废弃以后是否受到各种各样的干扰？现在的发现是否真实地反映了当时的历史，要考虑到很多因素，有没我们没有有想到的因素在里边起作用，即最根本的就是要考虑到古人的各种影响。

第三，研究目的不一样。

自然科学研究的目的就是研究自然界的物质形态、结构性质和运动规律，完成了对物质的研究就是达到了目的。

但是，科技考古研究要考虑的是解释古代人类的行为，探讨人的历史是怎么形成的？为什么形成的？所以科技考古研究跟考古学一样，完全是人文科学研究的一个领域，要探讨人的活动特征，人的行为规律及当时的历史。

英国的地质学家莱尔在《地质学原理》中提出“均变说”，其含义就是地球的变化从古至今是一致的，地球过去的变化只能通过现今的侵蚀、沉积和火山作用的物理和化学作用来认识，现在是认识过去的钥匙。

这就是将今论古，从现在去认识过去，这是我们开展研究的一个基本原理。

这里做一些简单的解释。

比如，我们认识古代家猪的年龄时，依据的是现在观察到的家猪半岁左右长出第一臼齿，一岁半左右长出第二臼齿，二岁半左右长出第三臼齿的规律。

我们根据现代家猪的牙齿萌生与年龄的对应关系去认识古代家猪的年龄，即对遗址出土的猪颌骨上的牙齿萌生状况推断其年龄。

还有，现代对不同类型的天然和人造材料的多种元素进行定性与定量分析时，依据每种化学元素的原子或离子在热激发或电激发下，发射具有特征的电磁辐射，辐射的波长
与元素的种类、辐射的强度与元素的含量密切相关这个原理，其使用的仪器为电感耦合等离子体发射光谱仪。

我们借助这台仪器，就可以对古代陶瓷制品的制作工艺及原料种类、金属器的合金配比技术等开展研究。

这就是将今论古。

即我们的判断依据是为现代科学所证明的，我们的仪器是自然科学相关领域在开展研究时使用的。

自然科学相关学科的科学原理、仪器设备、研究过程及研究结果，经得起科学的重复和检验，由此证明了这些学科的科学性和实用性。

这样就可以保证我们应用自然科学相关学科的方法和技术对古代遗迹遗物进行研究时，在理论指导上的合理性，在实际操作方法上的科学性，因此就能保证最后结论的可靠性。

贯彻将今论古的原则，为我们实事求是地认识过去，令人信服地解释过去，奠定了基础。

新石器时代分为不同的地区，不同的地区有不同的文化，一个文化是怎么形成的？考古学家首先根据一个遗址出土的房址、墓葬、灰坑、石器、陶器、金属器等等人工遗迹遗物的形状特征进行概括。

如果说一个地区的多个遗址出土的遗迹和遗物的形状特征基本上是相似的，就可以概括为一个“考古学类型”。

范围再大一点，多个类型具有大致相似的遗迹和遗物，就形成了一个“考古学文化”。

通过多年对遗迹和遗物的形状特征的研究，我们认识了公元前1800年到公元前1500年左右的二里头文化的面貌。

关于二里头文化是属于夏，还是属于商，却一直没有定论，这个争论还将持续下去，如果依据现有的材料，继续争论是没有意义的，不会形成共识。

那么，需要补充更多的新材料，进行新的探讨。

从这个角度说，科技考古应该发挥当仁不让的重要作用。

这是一个大问题，我们需要去回答。

而科技考古介入进来，我们可以做哪些事情呢？
首先是遗址的绝对年代。

通过碳十四年代测定，认定二里头遗址及属于二里头文化的各个遗址自开始到废弃的绝对年代，构建由多个遗址组成的二里头文化一、二、三、四期的年代框架。

其次是自然环境状况和变迁。

通过环境考古研究，认识古人建造二里头都邑及各个聚落时的自然环境状况，当时的地貌和水文，当时
的自然资源状况。

其三是古人的体质、基因和食谱特征。

当时人的体质特征有哪些特点，他们的基因谱系，他们的食谱。

通过一个一个个体的全面研究，可以获取宏观的认识，也可以掌握具体到个人的信息。

其四是古人类获取食物资源的活动。

他们获取什么样的食物资源？用什么方式获取？探讨当时的生业水平，研究生产力和生产关系的关联性。

其五是生产工艺。

日用陶器的生产方式、陶礼器的生产方式、三足青铜器首次出现的过程、玉石器的制作工艺等等，都在研究范围之内。

最终也落实在研究生产力和生产关系的关联性。

通过这些研究，把握二里头文化的时间跨度及一至四期的具体年代，认识二里头文化存在时期的地貌特征，归纳当时人的具体状况、当时的生产力水平，在这样的基础上再去做考古学的比较研究，即与早于二里头时期和晚于二里头时期的考古学文化进行对比，我们在讨论二里头文化属性时的依据、思考和认识都可能有明显的提高。

考古发掘和研究实际上就是探讨历史。

“前四史”《史记》、《汉书》、《后汉书》、《三国志》都是对古代历史的描述。

这些历史书籍里很重要的一部分内容是对人物的描述，本纪、列传都是讲帝王将相的具体故事。

考古做不到这么细致，很难讲到具体的人物，考古很难看到“树木”，但是考古可以看到“森林”。

每次考古发掘都是为了揭示具体的一群古代居民，在特定的时间范围内，于特定的地区所从事的一部分活动，撰写一段历史。

历史需要我们考古学家去参与撰写，尤其是史前史。

关于历史时期的内容我们有古代文献记载，而关于数千年的史前史，即原始社会的历史，鲜有文字记载，即便有古史传说，那毕竟不是信史。

史前的历史必须由考古学家依靠发掘出土的遗迹和遗物来写，在撰写过程中，必须借助科技考古的方法，在对人工遗迹和遗物进行形状研究的基础上，开展全方位的观察、测试、分析、探讨，进行考古学的思考，提升研究的层次，真正进入历史研究这个层面，一点一点地填补中国原始社会历史中的诸多空白。

概括起来说，在坚持考古学传统的地层学和类型学研究方法的基础上，更加科学、更加系统、更加广泛、更加有效地运用科技考古的研究方法，开展资料的收集和研究工作，已经成为当前衡量一个国家考古学研究水平的极为重要的标尺。

在这样的基础上开展研究，考古学的研究成果得到了全方位的充实和深化，不但考古学的学术地位得到整体的提升，历史学、民族学、人类学、社会学等人文社会科学学科，地球科学、物理学、化学、生命科学、医学、动物学、植物学、自然科学史等自然科学学科的研究人员，都可以从考古学的研究成果中获取珍贵的资料和有益的启示。

二、科技考古的内容
科技考古的介入，促使考古学的学术价值得到了全方位的提升。

科技考古在考古学大思路的指引下，以考古学的目标为自身的目标，发挥了科技考古在考古学研究中不可或缺的重要作用。

在进行这方面的整体介绍时，先要重点推出两本书。

一本是《科技考古的方法与应用》，一本是《中国科技考古导论》。

第一本书《科技考古的方法与应用》主要是面向田野考古学家的，这是一本工具书，分为十章。

第一章是总体阐述。

后面九章基本涉及到自然科学相关学科的方法在考古学中的全面应用。

各章是互相关联的，可以帮助考古研究人员和科技考古研究人员在发掘工作开始时就做到全局在胸，做好整体工作规划，以便有效地开展工作。

各章又是独立成章的，绝大部分章节的内容都涉及对每个研究领域的概述、在田野考古中采集标本及应该注意的事项，以及实验室内的工作步骤，也有些章节依据研究方向或研究方法分别阐述。

尽管体例上稍有不同，但是所有章节都是紧扣各个研究领域在考古学中的具体应用这个主题，都包括了在考古学中应用成功的实例，以期帮助相关研究人员更深刻地认识各种科技考古方法的内容、意义及自己如何在其中发挥作用，同时也可以帮助大家有针对性地做好对某类遗迹或遗物的采样和研究。

这本书能够给广大田野考古研究人员、科技考古研究人员及相关专业的学生提供帮助。

让大家通过本书，能够在考古实践中设计好发掘和研究的计划，做好因地制宜的野外调查和发掘，正确地采集各种相关。