当科技与考古相遇：“识骨寻踪”，让文物“开口说话”

出品：科普中国

作者：陈典（中国科学院大学）

监制：中国科普博览

一位英国考古学家曾说：“考古学的第一部分是搜寻古代的珍宝，第二部分是科学工作者缜密的探究，还有一部分是创造性的想象。”

考古工作的最终目的，是在古代“珍宝”的基础上充分地探究、合理地想象，从而复原古代社会的生活图景。科技的力量注入考古学，为考古研究注入新活力，让不能说话的文物开口。

科技考古，一言概之，是以考古学研究的思路为指引，把自然科学等相关学科的方法和技术应用于考古发掘和研究之中。计算机、生物学、化学、地质学等前沿学科，源源不断地将新技术注入遗址发掘、研究分析、文物修复、展示传播等考古“全链条”中，发挥着日益显著的支撑推动作用。

（左）1986年，工作人员在三星堆遗址考古发掘现场2号“祭祀坑”内清理文物；（右）2021年，考古人员在三星堆遗址考古发掘现场3号“祭祀坑”内借助各种技术设备进行工作。

（图片来源：中国政府网）

我们在科技考古这个领域中，既能见证古代与现代的交汇，体会到不同学科融会贯通的奇妙，还能感受到科技的不断创新所带来的无限可能。

揭示“沧海桑田”——环境考古

人类社会在逐步演进的同时，自然环境经历了巨大的变化。古人在不同的环境下生存，自然引发了许多问题：古代的自然环境是怎样的？它经历了哪些变化？这些环境变化如何与当时的人类活动相互关联？这就是环境考古学诞生的背景。

环境考古基于古代遗址中的各种证据，如植物、动物遗骸、地层和气候数据，来还原古代环境，进而深入研究古代社会与自然环境的复杂关系。

其中，聚落和生业是人类活动与自然环境关联最大的两个方面。聚落是指古代人类的居住地点，它们的选择受到土地条件和安全因素的影响。聚落周围的自然环境，如水源、食物资源，都在一定程度上决定了聚落的位置和生存方式。

良渚古城外围水利系统

（图片来源：澎湃新闻）

生业是指古代人们的经济活动，包括农业、养殖、捕猎和采集。这些活动在很大程度上取决于所处的自然环境，如气候、土壤质地和植被。农业兴起后，人类开始栽种作物，这又受到了气候和土壤条件的制约。

环境是决定性的吗？

有些人认为环境只是影响因素之一，人类活动更多地取决于认知和决策。然而，无论如何，人类活动都会与自然环境发生关联。比如，人们可能会选择在某个地点建立聚落，或者在某块土地上种植庄稼，这就导致了明确的人地关系。透过这些抉择，我们不仅可以更加深入地理解古代文明，并且还能从中汲取宝贵的教训。

当然，环境考古还能揭示地球曾经遭遇过的气候变化和自然灾害，这些知识和数据可以帮助我们预测未来的环境变化。古代自然灾害的痕迹也提醒着我们，自然的力量是无法低估的，我们需要未雨绸缪，制定有效的灾害管理策略，以便在面对未来的挑战时能够从容应对。

“识骨寻踪”——人骨考古与动物考古

骨头包括人骨和兽骨，是考古遗址中出土较多的遗存之一。考古学家通过清洗、分装、测量、统计、分析等工作，可以从古代遗骸中提取搜集到很多信息。

首先，对于人骨而言，研究者可以进行性别和年龄的鉴定，这使我们可以了解古代社会的性别分工和年龄结构。通过进一步分析古代人骨上的病理、创伤和异常形态，我们能够推断古代人们的身体健康状况，以及他们与其他人群或环境之间的互动关系。

二里头发掘出土有刻画符号的骨质遗存

（图片来源：澎湃新闻）

此外，基于骨骼化学成分，我们可以获知古人的饮食结构和生存环境，探讨当时社会在食物占有、分配、地位等级方面的差异，以及是否存在某些特殊的饮食习惯。

而对于兽骨而言，透过表面状态的观察，考古学家可以判断它是否有诸如被刀砍、砸击、牙齿啃咬或形态变异等痕迹，断裂处的痕迹是否为新碴，进而推断骨头主人生前的部分经历，例如是被狩猎宰杀还是被豢养屠宰，是否被人役使等。

钟家港遗址出土的猪骨

（图片来源：中国社会科学院考古研究所）

除了观察以外，考古学家会将松散的骨头拼接起来，看是否能够还原完整的骨骼形状。

在获得尽可能多的骨头信息后，考古学家可以总结相关的遗址里主要出土了哪些动物？动物的年龄分布如何？性别比例如何？这些动物是否被人类使用过？这些信息有助于揣摩古人是如何获取肉食的，是通过渔猎还是饲养？规模如何，是否用于祭祀、陪葬，或者作为骑乘、劳役工具，甚至是宠物？

所有这些看似微小的骨头，都承载着精彩的故事。

举例来说，马在古代文明中扮演着重要角色。商周时期，马骨常被发现在祭祀场所，但它们的埋葬方式却有所不同。商人通常会整齐地排列马骨，因为他们来自黄河下游，马匹来自西北或北方，非常珍贵。

工作人员对考古遗址出土的马骨遗存进行现场鉴定

（图片来源：中国社会科学院考古研究所）

而周人则更“奢侈”，他们有充足的马场，所以马骨排列比较杂乱。这种差异反映了商与周在马匹使用上的不同态度。

此外，车马坑也提供了宝贵线索。商朝常用一车两马，而周朝则使用一车四马。这反映了周人更高效的军事战斗方式。在朝歌大战中，周人击败了商人，四匹马拉的车打败两匹马拉的车，这一胜利与他们对马匹使用的差异有关。

探寻“农业根源”——植物考古

不同于植物学，植物考古学是为了认识古代人类与植物的相互关系，从而复原古人的生活方式，解释人类文化的发展与过程。

植物考古学主要研究考古发现中与古代人类活动相关的古代植物遗存。

通常而言，古代植物遗存分为两种：大植物遗存和微体植物遗存。大植物遗存包括植物的根、茎、叶、花、果实和种子。微体植物遗存则有孢粉、植硅体和淀粉粒等微小植物化石。

植物考古学在中国近几十年来蓬勃发展，它广泛应用于史前和先秦考古，以解释古代人类文化的发展历程。

江西宜黄锅底山遗址出土主要植物遗存

（图片来源：中国社会科学院考古研究所）

植物遗存的提取和检测一直是一大难点。以往的人工拣选费时费力、效率低下，浮选技术的运用则是植物考古学的一大进步。因为干燥的植物遗存一般比土壤颗粒更轻，且比重低于水，浮选土样置入水中就可以让绝大部分植物遗存与土壤的分离并浮于水面。

通过浮选，我们确认了中国有着长达万年的水稻和粟黍栽培历史。从新石器时代中期开始，随着古人活动的拓展，中国古代农业模式逐渐由“南稻北粟”发展为“五谷丰登”（“五谷”有多种说法，包括粟、黍、水稻、小麦、大豆、大麻等主要谷物）。

新石器早中期粟作农业起源相关遗址分布图

（图片来源：中国社会科学院考古研究所）

具体而言，在早期的华夏文明中，粟和黍是北方旱作农业的主要粮食作物。它们在北方地区的干旱气候中生长良好，成为古代中国北方农业的支柱。

然而，随着时间的推移，粟黍的主导地位也发生动摇。因为在中原地区，稻谷和大豆的种植逐渐普及提高了粮食作物的产量。而适应寒冷干旱的小麦也传入中国北方，导致了北方地区灌溉系统的发展，加速了文明化的进程。

**稻谷、小麦、粟、黍、大豆等多种农作物的广泛种植，使得中国逐渐建立了多样化的农业系统。**这些农业技术的进步加强了农业生产力，有助于人口增长和城市的兴起。此外，它们也为政治和经济中心的形成奠定了基础，最终为秦汉帝国的建立创造了条件。

“古物鉴别”——无机文物分析

陶瓷、金属、玉器等古代无机文物也是考古学中重要的研究对象，通过科技研究的手段，我们可以深入了解这些文物的制作工艺、历史背景以及对古代社会的影响。

陶瓷器在古代文明中扮演着重要的角色，它们既是实用的生活工具，又是艺术品。

科技考古通过对古代陶瓷的测试和分析，可以确定陶瓷的年代、成分、结构，甚至呈色机理。这些信息帮助我们了解古代陶瓷的制作工艺、原料来源以及文化传承。例如，通过分析古陶瓷的化学成分，可以追溯古代陶瓷的产地，揭示了古代陶工如何选择和加工陶土。

清 康熙 景德镇窑青花果树纹双管瓶

（图片来源：澎湃新闻）

古代金属器物，如青铜器、铁器、金银器等，代表了古代冶炼和金属工艺的杰出成就。科技考古在研究这些金属文物时，采用多种测试和分析方法，将实地考察、现存传统工艺的调查与实践、文献资料的研究以及古代工艺的复原相结合。

这样的综合研究不仅有助于了解中国古代金属技术的发展历程，还为探讨不同地区的文化交流、技术传播以及社会发展提供了重要线索。

玉器在中国文化中具有特殊地位，它们不仅是装饰品，还承载了宗教和仪式的功能。

研究人员使用先进的分析技术，来确定玉器的确切材质，以及材质的纯度和来源。通过材质的鉴定，我们可以了解古代社会的资源分布，构建玉石贸易网络。

不仅如此，玉器的制作是一项复杂的工艺，涉及切剖、雕刻、钻孔、磨光等多个步骤。现在已经可以使用数字建模和3D打印技术来复原古代工艺流程。

文保科技部内部

（图片来源：故宫博物院官网）

结语

考古学的发展已经越来越倚重自然科学和相关学科的方法和技术。这种趋势有助于提供更全面、更准确的信息，增进我们对古代文明的理解，还有助于文物保护和文化遗产的传承。

科技考古拥抱各种新兴技术，将不同领域的专业知识融合在一起，为在世界学术舞台上讲好中国考古学的故事发挥着越来越大的作用。