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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的遗物，科学地完成室内的测试、鉴定和分析工作。从更广泛的视角着眼，获取更丰富的资料，围绕考古学研究的目标进行多层次、多角度的探讨，真正取得具有创新价值的成果。 第二本书《中国科技考古导论》的独到之处有四点：一是研究领域齐全和充实，当今中国科技考古研究中涉及的主要方面在本书中均有论述，内容涉及到每个研究领域的目标、思路、方法和实践，便于大家全面认识科技考古。二是以考古学研究的目的为指导，以具体的考古学问题为导向，对数十年来科技考古各个领域的众多研究成果分门别类做了系统的归纳，突出重点和亮点，帮助大家通过典型实例认识科技考古的重要地位。三是每章都有“思考”这部分内容，在肯定研究成果的基础上，提出科技考古各个领域今后需要努力开拓和完善的科学思路和具体措施，进一步展示科技考古的学术价值及未来发展的巨大空间。四是以我们完成的河南省偃师市二里头遗址的科技考古研究为实例，令人信服地建构起在中华文明早期发展的核心地区，包括时间框架、自然环境状况、人的体质状况、农业和手工业状况的历史，这是国内迄今为止聚焦单个遗址的最为前沿和最为齐全的科技考古研究成果，不但填补了诸多古代文献记载和考古研究的空白，而且全方位地显示了科技考古在具体遗址研究乃至于考古学整体研究中的重要作用。 我今天主要介绍《中国科技考古导论》这本书里十二个部分的内容。 （一）遥感考古和物探考古 遥感考古主要指借助常规摄影传感器，获取考古遗址的影像资料，再运用计算机图形和图像处理技术进行增强处理，并根据广谱成像规律和遗址范围内的地表状况的相互关系，对其色调、纹理、图案及时空分布规律进行研究，以制定遗址或现象的位置、分布和形状等特征，为科学地确认遗址和遗迹奠定基础。物探考古主要指借助仪器，探测遗址内由于人工遗迹或遗物形成的特殊属性，判定遗迹或遗物的位置、分布和形状等特征。遥感考古与物探考古都是在不开展考古发掘的前提下，利用遥感和地球物理的探测方法在特定的区域中寻找地面和地下的考古遗存，确定考古遗存的几何形态及空间分布范围等，为考古发掘和文化遗产保护等工作的顺利进行做好前期准备。 这里举两个实例。一是中国社会科学院考古研究所的刘建国研究员通过收集殷墟范围内的考古资料、不同时期的航空影像与美国陆地卫星的TM（Thematic Mapper）影像等，并运用计算机图像处理技术对遥感影像进行了多重处理和分析，结合实地考古钻探工作，发现地下的夯土基址等考古遗迹，在地表土壤干燥而裸露季节，能够在TM影像上形成较为明显的遗迹标志，特别是中红外波段的TM影像对地下遗迹有很好的反映效果，能够反映出地下遗迹的总体布局情况。除小屯东北的殷墟宫殿区范围之外，仍然存在有较大面积的建筑基址。四盘磨东南应该有很多建筑基址，四盘磨西南很可能是墓葬区。这些判定对于考古学家开展田野考古工作是一个很好的启示。 第二个实例是中国社会科学院考古研究所的钟建副研究馆员应用垂直梯度磁力仪对青海省民和县喇家遗址进行探测，发现了一个地点磁场强度异常，经探铲确认是一个窖穴，通过发掘出土各种陶器、石器30余件。这是磁法勘探中的一个经典案例。 （二）年代测定 碳十四测定年代的最基本原理是放射性元素碳十四的衰变规律。自20世纪50年代碳十四测定年代的方法建立以后，多年来一直使用常规碳十四测定年代的方法进行测年。自21世纪以来，加速器质谱（简称AMS）计数法逐渐成为测定年代最为主流的方法，一般称为加速器质谱碳十四（AMS-14C）测年，国内外现在都通用这种方法。树木年轮定年就是确定树木年轮的时间顺序，其可以精确到年，甚至到某个季节。在特定地区的考古研究中，可以借助这个方法较为准确地判定木质遗物的年代。考古学首先要解决的问题是确定各个考古遗址的绝对年代，测定年代的方法可以分为碳十四测定年代和树木年轮定年两种。通过确定每个遗址的绝对年代，可以逐步构建分布在不同地区的考古学文化和类型的时间框架，为开展考古学中各个文化、类型、遗址及各种文化现象的比较研究确立一个统一的时间标尺。 复旦大学位于上海，上海位于长江三角洲地区。这里以长江三角洲地区新石器时代考古学文化的时间框架为例。依据碳十四测定年代的结果，我们大致可以排列出长江三角洲地区的河姆渡文化约为公元前5000～公元前4000年、马家浜文化约为公元前5000～公元前3900年、崧泽文化约为公元前3900～公元前3300年、良渚文化约为公元前3300～前2100年、广富林文化约为公元前2000年前后。 在树轮定年方面的一个实例是中国社会科学院考古研究所的王树芝研究员通过对青海省都兰县热水古墓群的45个祁连圆柏木材样本进行树木年轮定年研究，由此确定10号墓葬的建立年代为公元611年，21号墓葬的建立年代为公元685年，14号墓葬的建立年代为公元691年，19号墓葬的建立年代为公元713年，3号墓葬的建立年代为公元732年，23号墓葬的建立年代为公元753年，8号墓葬的建立年代为公元784年。这个精确到具体年份的墓葬顺序排列仅仅依靠碳十四测定年代是无法做到的，因为碳十四测定年代往往有正负几十年的误差。 （三）古DNA研究 古DNA研究是通过从古代生物遗存中获取DNA序列并进行分析，认识古代生物的种属、谱系、体质、生理和病理等，用分子生物学的证据探讨考古学的具体问题。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。线粒体DNA具有母系遗传、高突变率、拷贝数多、分子结构简单等特点，所以被广泛地应用于古DNA研究中。相比线粒体DNA，Y染色体DNA亦不发生重组，呈严格的父系遗传，但其非重组区有30M的区域，可以包含更多的遗传标记，用于记录群体历史的信息。Y染色体的这些特点使其成为研究父系群体历史的最有效的工具。相比线粒体和Y染色体只能提供母系和父系群体历史信息，常染色体DNA蕴含着祖先群体的全部历史信息，因此，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。 关于DNA研究我们举三个实例。比如，吉林大学生命科学学院的崔银秋教授等对新疆地区多个青铜时代至铁器时代的墓地出土的人骨进行线粒体DNA研究，其结果证实在先秦时期的新疆地区，欧洲人种的东进规模与数量要远远超出蒙古人种的西进规模与数量，但欧洲人种的东进势头却始终没有越过新疆东部地区。蒙古人种的大规模西进应是出现在汉代或是更晚的时期。与先秦时期相比，汉代以后蒙古人种西进的规模与数量要远远大于欧洲人种的东进，这可能与匈奴、突厥和蒙古等民族的不断西迁有关。 再有，吉林大学边疆考古研究中心的蔡大伟等对内蒙古、河南、宁夏和山东等地区九处遗址的46匹古代马骨进行了线粒体DNA分析，提出4点认识：1，中国古代马的母系遗传呈现高度多样性，包含现代全部家马的7个世系，对现代家马线粒体DNA基因池的形成具有重要的贡献，并且与中国现代家马存在母系遗传的连续性；2，中国家马的起源既有本地驯化的因素，也受到外来家马线粒体DNA基因流的影响；3，世系F是起源于东亚的古老世系，与蒙古马密切相关，但是目前尚未知其野生祖先；4，中国古代马虽与普氏野马没有直接的母系遗传关系，但二者共属于世系A。 还有，复旦大学科技考古研究院聘任的文少卿博士通过对属于仰韶文化中期庙底沟文化的陕西省西安市杨官寨遗址墓地出土的85例人骨进行古DNA分析，发现其中母系来源的多样性极高，父系遗传结构稳定，初步认为当时社会是以父系亲缘关系为纽带，显示距今5000多年的杨官寨遗址已出现男性为主导的社会组织关系；再从墓葬分布情况来看，墓圹之间距离近的，基因的亲缘关系也较近，当时可能是按照亲缘关系的远近来划定墓葬位置的。这个发现对于我们认识5000多年前西安地区的社会结构具有重要价值。另外，文少卿博士还通过对陕西省凤翔县雍山血池秦汉祭祀遗址的7号长坑中26匹幼马马骨的古DNA分析，发现其母系来源的多样性极高、马匹中雄性略多、栗色马占大多数、马匹的爆发力和灵活度一般。这些似乎显示出当时马匹的来源地不止一处，对祭祀用马的性别、毛色要求并不严格。这些发现丰富了我们关于秦汉时期皇家祭祀用马方式的认识。 （四）稳定同位素研究 稳定同位素研究就是通过对古代人骨和动物骨骼进行碳氮稳定同位素分析和锶同位素分析，应用碳十三（δ13C）和氮十五（δ15N）这两种稳定同位素分析的方法测定考古遗址出土的人骨和动物骨骼的碳十三值和氮十五值并进行研究，可以帮助我们科学地确定古代人类和动物的食谱，探讨其形成的原因，最终认识人的行为特征。而锶同位素分析即通过测定样品中的锶同位素比值，确定其所包含的地域特征。应用锶同位素分析的方法，对考古遗址出土的人和动物遗存进行分析，可以帮助我们科学地确定考古遗址中出土的人和动物是本地的还是外来的，再进一步探讨其形成的原因。 稳定同位素研究发轫于上个世纪80年代，经过30多年的研究，成果相当可观。这里谈两点大的收获。一是多位中外研究人员分别通过对新石器时代晚期（距今7000年～5000年左右）至青铜时代多个遗址出土的人骨和动物骨骼进行碳氮稳定同位素分析，取得不少认识，可以归纳为以下七点：1，发现辽宁省北票县喇嘛洞遗址，内蒙古自治区赤峰市兴隆洼遗址，甘肃省秦安县大地湾遗址二期、金塔县火石梁和缸缸洼遗址，青海省民和县喇家遗址，陕西省铜川市瓦窑堡、西安市半坡、姜寨、渭南市康家遗址，河南省灵宝县西坡、偃师市二里头、郑州市商城、安阳市殷墟遗址，山西省襄汾市陶寺遗址，山东省烟台市长岛和茌平县教场铺遗址等位于北方地区的遗址中出土的人骨均是以C4类植物为主，可能是粟类。2，江苏省金坛县三星村遗址、上海市崧泽遗址和浙江省余姚市河姆渡遗址等位于南方地区的遗址则以C3类为主，可能是稻类。3，青海省大通县上孙家寨遗址、甘肃省玉门市火烧沟遗址和新疆维吾尔自治区哈密市焉不拉克遗址等位于西北地区的遗址则明显的表现为C3类和C4类两种植物兼有，其中C4类可能是粟类，但是C3类可能是麦类。4，从氮十五的分析结果看，三星村、长岛、火烧沟、焉不拉克等遗址的人骨的氮十五值较高，显示出当时摄取的营养级较高，但三星村、长岛和火烧沟与焉不拉克的肉食来源可能不同，三星村、长岛为鱼类的可能性较大，后两者为陆相动物的可能性较大。而其他遗址出土人骨的营养级均较低。从食谱的分析结果看，没有发现男性和女性之间存在明显的差异。5，通过对湖北省郧县青龙泉遗址和河南省南阳市沟湾遗址从仰韶文化期到石家河文化期的先民的食物结构进行分析，发现C4类植物（粟）和C3类植物（水稻）的比例发生明显变化，这种变化与新石器时代南方地区和北方地区考古学文化的交流和古环境变迁密切相关。6，通过对山东省日照市两城镇遗址龙山时代的人骨进行研究，发现两城镇先民主要以C3类食物（水稻）为食。7，在河南省偃师市二里头遗址出土的人骨个体中，除大多数均为C4类为主之外，还有数例是以C3类为主，这种不同的结果反映出当时可能存在人的流动，生活在南方地区的人到了二里头遗址，虽然二里头遗址的人工遗物中也发现了与南方地区的考古学文化交流的现象，但无法证实这仅仅是物的流动还是包括人的流动，食谱分析的结果提供了当时人流动的证据。古人的这些食物是通过劳动获得的，上述食性研究结果对于我们认识不同时期、不同地区古人的生业方式和特征提供了重要的证据。 第二个大的收获是多位学者通过对陕西省靖边县五庄果墚、河南省郑州市新砦、安阳市鄣邓、偃师市二里头、山西省襄汾市陶寺和安徽省蚌埠市双墩等遗址出土的动物骨骼进行碳氮稳定同位素分析，认为北方地区的先民给狗和家猪的饲料主要为与小米相关的C4类植物，氮十五值较高；而位于淮河流域的先民在饲养家猪时可能也喂一些水稻的副产品。通过对内蒙古自治区赤峰市兴隆沟遗址的狗和猪骨进行碳氮稳定同位素分析，发现当地自兴隆洼文化到红山文化，狗和猪的食谱以属于自然植被的C3类为主，直到小河沿文化之后，才开始用属于C4类的粟类食物饲养家猪。通过对山西省襄汾市陶寺遗址出土的几种家养动物进行碳氮稳定同位素分析，发现除了狗和猪的食谱与上述研究结果相同之外，黄牛的食物中接近C4类植物，而绵羊的食物中接近属于自然植被的C3类植物，黄牛和绵羊的氮十五值均符合食草动物的特征；这些家养动物的食性差异与当地居民的饲养方式相关。还有一点值得注意的是通过对陕西省靖边县五庄果墚遗址鼠类的碳氮稳定同位素分析，发现鼠类也以C4类植物为主，氮十五值较高，其食谱明显与人类活动相关。对于家养动物的食性研究结果不但可以印证古人的获取食物资源的生业方式，而且可以认识古人饲养不同家养动物的技术特征及其演进过程。 （五）有机残留物分析 有机残留物分析是指从保存在古代遗迹和遗物中没有特定的形态特征、肉眼无法识别的固体或液体残留物上采集样品，提取有机物，利用科学的检测方法进行定性定量分析，判断残留物的生物来源，从而了解古代先民对生物的加工、利用和相关载体的功能等。该研究有助于探讨古代社会的经济形态、丧葬习俗乃至于意识形态。 有机残留物分析是一个新兴的研究领域。在中国科学院大学已经开展起来了。中国科学院大学的杨益民教授等使用蛋白质组学方法对新疆维吾尔自治区小河墓地中距今3600年前的固体牛奶制品进行分析，发现块状物和颗粒状物质具有不同的蛋白质组成：颗粒状物质的蛋白质组成接近全奶，而块状物的乳清蛋白含量较低，主要成分是酪蛋白，这说明块状物是奶酪。随后，他们又在奶酪中鉴定出开菲尔乳酸菌和酵母菌，并据此推断先民先酿制一种特殊的发酵乳开菲尔，再经过脱脂处理和乳清分离，最后得到开菲尔奶酪。此项研究将开菲尔奶酪的制作历史上溯到距今约3600年，为探讨开菲尔奶酪的起源和传播提供了重要依据。这个研究成为探讨东西方文化交流的一个很有意思的内容。 （六）环境考古 环境考古主要是运用地貌学、第四纪地质学、地球化学、古地磁学、古生物学、沉积学和年代学等诸多学科的理论和方法，对人类文化遗址及其周边地区的古代自然环境进行综合研究，系统地了解古代人类的生存环境（包括地貌、气候、水文、土壤和动植物资源等）及其时空变化的规律，并结合考古学文化的研究，揭示自然环境与人类文化的关系，探讨自然环境如何影响古代人类文化的形成与发展，以及人类在适应自然环境的过程中，如何在自身生存和发展的同时，又给自然环境带来的负面影响。环境考古研究的目的就是为了全面、具体地阐述和解释古代的自然环境和人类行为的相互作用。其研究主要包括二个部分：重建古代的自然环境；探讨古代的人地关系。 这里举三个实例。一是中国社会科学院考古研究所的王辉博士通过对河南省禹州市瓦店遗址及周围地区的研究，揭示了瓦店遗址周围不同地貌单元的地层框架及河流地貌的演化过程。进而结合环嵩山地区的区域资料，将瓦店遗址晚更新世以来的地貌演化划分为6个阶段。在距今4000年左右的王湾三期文化时期，瓦店附近的颍河处于中全新世堆积阶段，台地面与河床之间的高差较小，呈现出“水乡”的特点。正是在这样的自然景观基础上，瓦店先民建造了环壕聚落，并在台地上发展了旱稻混作的生业类型。王辉博士对4000年前的地貌复原给我们带来了全新的认识，对认识当时的生业特征也是重要的启示。 第二个实例是关于河南省偃师市二里头遗址，二里头遗址现在位于洛河和伊河之间，地势狭促，并不具备都城的地势特征。但在公元前1800年左右，实际状况却并非如此。根据北京大学城市与环境系的夏正楷教授等的研究，二里头遗址附近的伊洛河曾经发生过多次改道。距今4000年左右的特大洪水导致古洛河的决口和改道，使得二里头遗址北侧的洛河断流，成为废弃河道，从而在二里头遗址以北形成一个范围广大的冲积平原。二里头遗址的所在地成为位于伊洛河北岸冲积平原最南端的一个高地，高地四周为地势平坦、土地肥沃的泛滥平原，向北一直延伸到连绵起伏的邙山，滔滔伊洛河水从高地南侧流过，这样一个从宏观上看依山傍水的地势大有王者之气。在遗址废弃之后，历史时期发生的洛河改道最终形成了现在的水系格局。由此可见，重建古地貌、古水系对我们认识古代历史至关重要。 第三个实例是中国科学院的陈发虎院士等通过对青藏高原东北部53处遗址的炭化谷物、动物骨骼和牙齿进行年代测定，发现在距今5200年以前，只有狩猎采集者季节性地生活在高原上，并能到达海拔4300米的高原腹地。后来，随着种植小米的人群迁入，最早的村落开始出现，但人类主要居住在海拔2500米以下的河湟谷地中。到距今4000～3600年间，农作物中出现了来自于西亚地区的大麦和小麦，在一些遗址中，甚至转变为以耐高寒的麦类作物为主。而从距今3600年前开始，随着麦类作物在农业中所占比例的显著增加以及饲养羊和牦牛，古人在全新世晚期气温下降的背景下，开始大规模地常年定居于海拔3000米以上乃至4000米的高海拔地区。这个研究重建了古代先民向青藏高原扩展的过程。 （七）人骨考古 人骨考古的研究对象来源于考古发掘出土的人类化石或骨骼。通过测量学及非测量性状的研究、牙齿人类学研究、古病理、古DNA、碳氮稳定同位素、锶同位素等各种研究，全面探讨古代人群的各种状况。其内容包括：人群的种族形态、饮食、营养和健康、社会身份、风俗习惯和古人口统计学以及遗传学等方面。人骨考古与人类的生活方式、文化、技术、行为和经济模式的变化具有密切的联系，对研究不同时期人群的形成、分化、发展过程、体质特征、营养健康、社会风俗以及遗传特征等具有非常重要的作用，是全面复原古代人类社会的历史面貌不可或缺的重要组成部分。 人骨研究聚焦创造古代历史的人的体质特征，几十年来成果颇丰。这里举三个实例。比如，吉林大学边疆考古研究中心的朱泓教授等将众多考古遗址出土的人骨分别命名为古中原类型、古华北类型、古蒙古高原类型、古东北类型、古西北类型和古华南类型等六种 。其中属于古中原类型的人群主要包括仰韶文化、大汶口文化、庙底沟二期文化、山东龙山文化、河南龙山文化的居民及殷商先民中的平民和西村组、瓦窑沟组所代表的周人。这一古代类型的居民在先秦时期曾广泛分布在黄河中下游地区。此外，在其中心分布区以外的一些地方也可以发现他们的踪迹。属于古华北类型的居民在先秦时期的内蒙古长城地带广有分布，应该是该地区最主要的原始土著，其中心分布区可能是在内蒙古中南部到晋北、冀北一带的长城沿线。此外，就目前的资料而言，该类型的居民也扩散到西辽河流域。属于古蒙古高原类型的居民的体质特征还保留在年代较晚的蒙古高原地区的匈奴人及年代更晚的鲜卑人、契丹人和蒙古人中，成为这些民族的主导性群体遗传因素。这一古代类型的居民主要分布在先秦时期的内蒙古长城地带及其周围的辽阔草原地区，即现今的蒙古国及我国内蒙古地区。属于古东北类型的居民在东北地区先秦时期的分布相当广泛，至少是东北地区远古时期最主要的的土著类型之一。属于古西北类型的居民主要分布在黄河流域上游的甘青地区，向北可扩展到内蒙古自治区的居延地区，向东在稍晚时期可渗透进陕西省的关中平原及其邻近地区。属于古华南类型的人群以浙江省余姚县河姆渡、福建省闽侯县昙石山、广东省佛山县河宕、广东省南海县鱿鱼岗、广西壮族自治区桂林市甑皮岩等遗址的颅骨组为代表。这种类型的居民在先秦时期可能主要分布在中国南方沿海地区 。他们一般和现代东南亚一带的居民，如印度尼西亚人及美拉尼西亚人等大洋洲的现代土著比较接近。这是对生活在古代中国各个地区的人群特征的全景式勾画。 第二个实例是吉林大学边疆考古研究中心的魏东博士等对新疆维吾尔自治区哈密市黑沟梁墓地出土人骨的创伤研究表明，当时使用不同形制的武器已经是很普遍的现象。当时哈密地区与黑沟梁墓地古代居民共存的人群之间或在黑沟梁墓地古代人群的内部，曾发生过激烈的争斗，创口集中在人体的颅顶部与下肢下端。这个研究揭示了一段残酷的历史。 第三个实例是中国社会科学院考古研究所的王明辉博士通过对山东省滕州市前掌大墓地出土的人骨进行了跪踞面的研究，发现左右第一跖骨上部前端跖骨头后侧形成一圆形勺状凹坑，河南省安阳市殷墟妇好墓出土的玉人跪坐姿势显示出当时人的跪坐方式，即当时人在跪坐时双膝并拢着地，双脚并拢，臀部坐于脚跟上，双脚的脚尖朝向前面的姿势，长期用这样的姿势跪坐，就会形成上述的骨骼变形。类似现象还出现在山西省垣曲县商城出土的人骨中。这个研究从骨骼形态上对当时人的坐姿给予实证，丰富了我们的认识。 （八）动物考古 动物考古学属于考古学的研究范畴，其研究对象包括考古遗址出土的无脊椎动物和脊椎动物这两种动物遗存。考古遗址中出土的无脊椎动物主要是属于腹足纲的螺类和属于瓣鳃纲的两枚贝壳这两大类。而脊椎动物则主要包括鱼类、爬行类、鸟类和哺乳类等四种。动物考古根据均变论的“将今论古”的原则研究古代动物遗存。根据动物分类学的原理认定动物种属、组成及演化关系；根据动物解剖学的原理判断动物的形态特征；根据动物地理学的原理确定各种动物的分布范围；根据动物生态学的原理判断各种动物的多种行为特征。而埋藏学和文化生态学则为我们探讨古代动物遗存的出土背景、研究古代人类与动物相关的各种行为提供科学依据和社会学的启示。在此基础上，结合考古学的文化背景进行探讨，认识古代人类利用动物资源的行为，研究动物在古代人类的物质文化和精神文化中的作用和地位，构建人与动物同行的历史。 我通过多年的研究，可以确认中国古代的狗、猪、牛、羊马、鸡等家养动物分别起源或出现于不同的时间和不同的地点，但绝大多数家养动物都首先出现于中国的北方地区。中国古代家畜的起源和出现的过程可以分为两种模式：一种是中国古代居民在与一些野生动物长期相处的过程中，根据自己的需要逐步控制它们，把它们变为家畜。另一种是古代居民通过文化交流的过程，从其他地区直接引进已经成为家畜的动物。古代人类将野生动物驯化为家养动物，体现了当时的人类利用自然和改造自然的能力。中国古代各种家养动物的起源、出现及发展，不但保证了人类稳定地获取多种肉食资源及奶制品等，而且在促进农业生产和手工业生产、增强军事作战能力、推动交通运输等方面也发挥了重要的作用。另外，在礼制建设和古人的精神领域中也有独到的用途。 我发现各个地区的古代先民获取肉食资源的方式各有特征。中国新石器时代的居民由完全依赖于自然环境提供的动物资源的依赖型，到开始开发某些野生的动物资源，把它们作为家养动物的初级开发型，再到主要依靠这类开发的家养动物资源获取肉食的开发型，这一系列生存活动行为的变化是在肉食量需求的增长及居住地周围自然环境所能提供动物资源的多少这种制约下被动地形成和发展的。这个过程可以称之为“被动发展论”。先秦时期各个地区居民获取肉食资源的方式在延续各自新石器时代的传统方式的基础上继续发展。随着人口的增加、社会的进步，家畜饲养业在各个地区分别得到进一步的巩固、发展或推广、普及，这是与中国自然环境的状况、文化和历史的具体发展过程密切相关的。 我还发现在属于商代早期的河南省偃师商城遗址的祭祀区里存在大量用猪祭祀的证据，在河南省郑州商城发现一定数量的猪，在商代各期的遗址里发现用狗祭祀的实例，这些都可以看做是一种自中国新石器时代以来的祭祀行为的延续。值得注意的是商代早期有一定数量的祭祀坑中存在把牛、羊和猪肢解后埋在一起的现象。郑州商城遗址还发现了使用完整的牛祭祀。真正使用大量的牛进行祭祀的实例发现于河南省郑州市小双桥遗址，而大量使用羊进行祭祀的实例发现于河南省安阳市殷墟。商代晚期在祭祀中使用的马并非本地所产。家马在商代被引入中原地区，很快被商代贵族所接受。马作为一种奔跑迅速，可以驾车的动物，在当时可能具有相当特殊的地位。故商王死后要随葬车和马，在王陵里有大量的马坑，进行祭祀。可见随着时间的发展，祭祀品中的动物种类增多，数量也在增加。这些变化有助于区分献祭者的身份。以大量牛或牛与其它动物的组合作牺牲，比用猪作牺牲，能够更加具体地反映出等级制度。车马葬与大规模的人牲是商代晚期王权和祖先崇拜的最高表现形式。通过动物祭祀，我们可以了解商代统治特征的明显变化。 （九）植物考古 植物考古涉及大植物遗存、木材、植硅体和淀粉粒等四种遗存的研究。通过在田野考古中建立科学的取样方法及浮选法，确立考古遗址出土的各种农作物及其它植物、树种、植硅体和淀粉粒的科学鉴定标准，通过对考古遗址中出土的植物遗存进行定性定量的分析和研究，认识包括采集、栽培、祭祀、文化交流及利用木材等方面在内的古代人类与植物的各种关系，探讨其形成的原因、规律性特征及在中国历史发展进程中的作用和影响。 通过多年来多位学者的研究，我们对中国古代各个地区的农业状况有了全面的认识，以下按照不同的地区分别阐述。在东北地区的北部，在新石器时代一直以采集的方式获取植物性食物，从青铜时代开始，发现农作物。而东北地区的南部至少从新石器时代中期的兴隆洼文化开始出现少量农作物，其中以黍为主、粟为辅，当时获取植物性食物的方式以采集为主。在新石器时代晚期的红山文化中种植粟和黍的行为发展缓慢，而在辽东半岛的小珠山文化中开始逐渐成为主要的获取植物性食物的方式。到青铜时代，主要分布在辽河下游地区的高台山文化以种植粟等农作物为主。主要分布在西辽河地区的夏家店下层文化以种植粟和黍为主。从夏家店上层文化至燕文化时期，农业呈稳定发展的趋势 。 在黄河上游地区没有发现新石器时代早期的遗址。属于新石器时代中期的大地湾一期文化中发现少量的黍，获取植物性食物的方式以采集为主。在属于新石器时代晚期的仰韶文化发现了大量的黍和粟，在新石器时代晚期的前段到后段经历了从以黍为主到以粟为主的转变过程。在新石器时代晚期（距今约5000年左右）发现除粟类遗存外，还包括水稻遗存。到新石器时代末期的马家窑文化和之后的齐家文化以粟作农业为主。到卡约文化时期（其上限相当于商代早期），发现大麦可能是当时最重要的农作物，小麦和粟的数量都明显少于大麦。黄河中游地区（包括华北地区）在新石器时代早期获取植物性食物的方式以采集为主，出现初期的种植黍的行为。在新石器时代中期似乎仍然以采集为主获取植物性食物，但是磁山文化出现数量较多的黍，粟的数量不多。到新石器时代晚期的仰韶文化除以粟为主之外，还发现一定数量的水稻。到新石器时代末期的龙山文化除粟、黍、水稻之外，又发现大豆。到二里头文化时期，出现小麦。到商周时期，种植以粟类为主的五种农作物的方式稳定发展。黄河下游地区没有发现新石器时代早期的遗址。在新石器时代中期的北辛文化已经开始种植粟、黍和稻等农作物，但采集所得仍然是主要的食物来源。到新石器时代晚期的大汶口文化以种植粟、黍和稻等农作物为主。到新石器时代末期的龙山文化的农作物中，除粟、黍和稻之外，还发现小麦。 淮河上游地区在新石器时代早期以采集的方式获取植物性食物。到新石器时代中期，地理位置偏北的裴李岗文化出现粟、黍和水稻；而地理位置偏南的贾湖文化出现水稻，但数量均不多，当时主要以采集的方式获取植物性食物资源。到新石器时代晚期，仰韶文化以种植粟为主，种植黍和水稻为辅，农业在这一阶段开始成为先民获取植物性食物资源的最主要方式。到新石器时代末期，龙山文化延续这种种植方式，在农作物中新增加了大豆。中游地区在新石器时代中期的顺山集文化和双墩文化中出现水稻，但数量不多，当时主要以采集的方式获取植物性食物。这个地区缺乏新石器时代晚期的资料。新石器时代末期的大汶口文化晚期和龙山文化以种植粟、黍和水稻为主，粟和水稻的比例基本相当或略有差异 。 在长江上游地区缺乏新石器时代早期至中期的资料。在新石器时代晚期，成都平原于距今约5100年～4600年发现黍的数量占绝对优势，有少量的粟。在距今4600年～4300年，水稻由出现、再发展到占据绝对优势，并出现零星的黍和粟 。在新石器时代末期的宝墩文化发现以种植水稻为主，也发现少量的粟。成都平原的农业种植结构从新石器时代晚期到末期似乎经历了以黍和粟为主到以稻米为主的转变过程。三峡地区新石器时代末期发现的植物遗存显示农作物以黍和粟为主，仅有少量稻米 。长江中游地区在新石器时代早期以采集的方式获取植物性食物，当时已经出现少量的栽培稻。新石器时代中期的彭头山文化主要以采集的方式获取植物性食物，栽培稻的数量开始增多。新石器时代晚期的大溪文化在距今6000年～5000年左右逐渐形成以种植水稻为主，还包括种植少量的粟，采集方式还占有一定的比例。到新石器时代末期的屈家岭文化和石家河文化以种植水稻为主，还包括种植少量的粟。长江下游地区在新石器时代早期以采集的方式获取植物性食物，当时已经出现少量的栽培稻。新石器时代中期的跨湖桥文化主要以采集的方式获取植物性食物，栽培稻的数量开始增多。新石器时代晚期的河姆渡文化、马家浜文化和崧泽文化在距今6000年～5000年左右逐渐形成以种植水稻为主、采集行为还占有一定的比例的方式。到新石器时代末期的良渚文化和广富林文化以种植水稻为主。 华南地区在新石器时代早期至晚期的前段以采集的方式获取植物性食物。大约距今6000年至4500年前后，水稻种植已经出现在这一地区 。相比黄河流域、淮河流域和长江流域的农业发展状况，华南地区的农业发展状况明显滞后。 （十）冶金考古 冶金考古利用金相分析、同位素分析、微量元素分析和电镜观察等多种观察、检测和分析方法，对古代遗址出土的与获取矿料、冶炼、铸造和锻造相关的遗迹和遗物进行研究，全面认识古代冶金技术的形成和发展过程。青铜是铜和锡的合金，有时还含有铅。作为中国古代文明的象征之一，中国的青铜器以其美轮美奂的造型和高超的制作技术闻名于世，青铜冶铸技术也促进了中华早期文明的发展进程。铁器虽其貌不扬，但因其比青铜器有着更好的使用性能及更高的技术要求而得以开创一个新的时代，特别是中国古代发明的生铁冶炼及利用生铁制钢的技术，不仅是世界冶金史上的一大创造，也为秦汉帝国的建立提供了物质基础。对青铜器、铁器、金银器和其他古代使用的金属及其制作技术进行研究，不仅可以了解中国古代金属技术的发展历程，而且可以探讨有关不同地区的文化交流、技术传播以及社会发展的问题。冶金考古是中国古代历史研究中不可或缺的一个组成部分。 这里举两个实例。一是北京大学考古文博学院的陈建立教授认为，西亚和东欧地区早在7000年前就开始冶铸青铜，用两块石质或泥质单面范合在一起浇注金属制品，发展了失蜡法铸造和锻造技术。就青铜冶铸技术出现的时间而言，中国并不算早，而且在中国早期铜矿开采、冶炼和铸造中也能找到来自西方的技术因素，但当青铜冶炼技术通过区域交流进入以河南省、山西省和陕西省为中心的中原地区时，中原地区在新石器时代晚期就已经具备的控制高温和制模翻范技术的制陶知识积累基础上，迅速地吸收、消化并改进提高传入的青铜冶炼技术，创造了辉煌的青铜器陶范铸造技术，显示了中原文化兼容并蓄、博采众长的优点。夏商周三代物质文明的集大成者青铜器，特别是种类繁多、造型优美和纹饰独特的礼乐器，堪为中国青铜文化的一大特色，三代青铜器的模块化或标准化的生产及其管理也是复杂社会管理中的重要一环。冶铸技术对于中华文明的起源具有重要的推动作用。 第二个实例是陈建立教授认为，生铁技术体系的建立亦是如此。来自西方的块炼铁技术传播到中原地区后，在西周晚期和春秋早期集中出现了陨铁、块炼铁和生铁制品，这并不是偶然现象，必有其内在的原因。生铁冶炼技术的产生及其体系的建立，是块炼铁技术与青铜器陶范铸造技术相结合的必然结果，也是中原文化吸收外来技术进行再创造的结果，再次体现了兼容并蓄、博采众长的中华文明特质。而生铁冶炼技术的发明及利用生铁制钢技术体系的建立，以及由此导致的先秦两汉时期的农业革命，改善了人类的生存条件，增加了人口，发展了教育，提高了人的素质，为秦汉帝国的形成奠定了基础。 （十一）陶瓷器科技考古 陶瓷器科技考古是探讨陶瓷器的起源、原料、制作工艺及技术发展过程，认识新石器时代以来陶器的发明和使用对人类生活产生的影响，瓷器的发明与不断创新对社会进步的作用，研究陶瓷器的起源、原料和制作工艺反映的人类行为特征，更好地揭示古代陶瓷器的科技与文化内涵。 这里分别以陶器和瓷器研究为例。经过多位学者的研究，可以确认新石器时代早期的陶器在制作技术上至少有三个特点，即捏塑法成型、平地堆烧和低温烧成。中国科学院上海硅酸盐研究所的周仁院士等对黄河流域新石器时代和殷周时期陶器的烧成温度进行分析后指出，灰陶和红陶的烧成温度为950～1050℃，黑陶的烧成温度约在1000℃左右，殷墟时期硬陶的烧成温度高达1180℃，而山西省侯马市战国侯马遗址釉陶的烧成温度甚至高达1230℃，显示中国古代陶瓷烧制技术不断进步，其应当与窑炉的改进有着密切的关系。中国科学院上海硅酸盐研究所的李家治研究员则进一步指出，新石器时代陶器的烧成温度均在1000℃以下，一般约为950℃；到了商周时期，印纹硬陶烧成温度已提升到1200℃左右。陶器的烧成温度也是窑炉和高温技术发展的重要体现 。中国社会科学院考古研究所的彭小军博士等研究了长江中游地区史前时期的三十余处陶窑，认为长江中游地区先后经历了同穴窑、横穴窑和竖穴窑之间的替代演变，并伴随着陶窑形制的变化，其细部结构尤其是建造方式等方面也表现出明显的区域性特征。 对于瓷器的研究证实，由于不同产地、不同时代的古陶瓷在原料来源、原料配方和处理技术的变化和不同，其最终的化学组成模式也存在相应的特点和差异。因此，可以利用古陶瓷化学组成的差异来进行古陶瓷的断源和断代。中国科学院上海硅酸盐研究所利用X射线荧光分析（EDXRF）方法开展了瓷器断源和断代研究，其以中国数十个窑系和类别的瓷器的化学成分数据库（近万组数据）为比对标准，并研制了针对古陶瓷化学元素测定的标准样品，建立了一整套分析方法，利用多元统计分析处理数据，取得了一定进展。 （十二）玉石器科技考古 玉石器科技考古就是探讨器物的材质、来源和制作过程。在探讨原料的获取和玉石器制作工艺的基础上，可以认识当时的技术水平、工艺流程，进而讨论当时的生产关系特征，最终参与社会状况的研究。 这里分别以玉器和石器研究为例。首都师范大学的钱益汇教授通过对河南省偃师市二里头遗址出土石器的研究，确认当时的石料种类有32种，以砂岩最多，安山岩、灰岩、片岩、辉绿岩和白云岩等各占一定的比例。二里头附近分布较多的是砂岩、灰岩、白云岩、石英岩和辉绿岩等，就近取材的方式应当是二里头人开采石料最方便快捷的资源获取模式。不同时期的石料种类和利用率差异很大，尤其是二里头四期，总量明显增加，石料利用率达到最大化。在长期的生产实践中，人们对石料这一重要资源特性的认知度越来越高，在开发石料的过程中，总能根据工具的功能特性选择合适的石材，以提高生产效率和使用效率。当时被二里头聚落控制的不同等级聚落都有可能承担石材输送和石器初步加工生产的任务。 香港中文学校邓聪教授等通过对山东省临朐县西朱封、河南省偃师市二里头遗址出土的玉器开展微痕分析，认为龙山时代晚期玉器的开料和二次加工虽存在砂绳切割技术，但以锯片切割技术为主，后者呈现出尺寸渐大的发展趋势，为二里头文化大型片状玉器的出现打下了基础。中国社会科学院考古研究所的叶晓红等通过对河南省桐柏县月河一号春秋墓出土玉器的阴刻纹饰进行微痕分析，认为当时的阴刻工艺普遍使用了添加解玉砂的旋转砣具技术，并推测商代晚期阴刻纹饰的盛行，可能与阴刻工具已经发生变革有关。这个认识为确定中国古代砣具出现的时间提供了实证性证据，意义重大。 科技考古十二个部分的研究目的、最为典型的研究成果都简明扼要地介绍完了。对于科技考古各个主要领域的更为详细的阐述，在接下来的几天的授课过程中，将有各位老师给大家做详尽的讲解。这里再回到莱尔的《地质学原理》，这本书里面有一段很精彩的话语，形象地展现了我们现在做考古、做科技考古的价值和我们的感悟。他说：“我们虽然仅仅是地球表面上的过客，并被束缚在有限的空间，经过的时间也很短促，然而人类的思想，非但可以推测到人类目光所不能看到的世界，而且还可以追溯到人类出现以前无限时期内所发生的事情，对深海的秘密或地球的内部也都可以洞察无遗；我们和诗人所描写的创造宇宙的神灵同样自由，在所有的陆地上，所有的海洋里和高空中遨游。” 多年的考古发掘为我们的科技考古研究积累了非常丰富的资料，今后的考古发掘还将为我们的科技考古研究提供更多的新的资料，我们要用科学的理论作为指导，用科学的方法作为工具，从考古资料中全方位地获取珍贵的信息，认真地开展研究，与考古研究人员共同凝练我们的研究成果，逐步把我们中华民族的那段灿烂的历史，众多有趣的故事都重现出来、复原出来。我们要和考古研究人员一起，努力承担起为中华民族修家谱、写历史的重任。 谢谢大家！ *本文为袁靖先生在复旦大学科技考古研究院开设的FIST课程（Fudan Intensive Summer Teaching，复旦大学夏季集中授课）“中国科技考古的发展与前沿研究”的讲座讲稿。 |
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