2021年11月4日下午15时10分，北京大学科学技术与医学史系传习讲堂第11讲，“中国科技考古的回顾与展望”在北京大学静园一院201室如期举行。本次讲座由国家社科基金重大项目首席专家、北京大学考古文博学院党委书记陈建立教授主讲，主持人为北京大学科学技术与医学史系副主任张藜教授。北京大学科学技术与医学史系的老师和同学们参与了本次讲座。
本次讲座，陈教授分别讲述了现代科技与考古学的关系、梳理了中国科技考古简史、总结了目前科技考古的新进展和发展趋势。整场讲座陈教授条例清晰，结合自己的田野经历为同学们介绍了很多考古学实例，使同学们领略了考古学，尤其是科技考古的魅力所在。讲座结束后，同学们积极提问，陈教授结合自身的研究体验做了耐心的解答。
一、现代科技与考古学
科技史和考古学关系特别密切。中国考古学界长期的领导人夏鼐先生在英国伦敦大学学院攻读博士学位时所从事的埃及古珠研究，不仅要研究珠子的形制，还要研究它们的制作工艺，这本身便是科技史的一部分内容。夏鼐先生也写过很多与科技史相关的文章。从某种程度讲，考古学是广义的科技史，考古学的资料可以为我们的科学技术发展史研究提供真正的资料——通过考古资料的研究，发掘其中有价值的信息，可以帮助研究者更加深入地认识科学技术的发展历程。
人类为什么会关心自己的历史？是因为他们出于天然的好奇心。研究历史不仅有以历史资料为主的历史学，还有以实物资料为主的考古学。考古学是根据古人的各种活动遗留下来的物质资料来研究人类历史的一门学科，即通过科学的考古发掘，将考古学资料的各种价值展现给公众。而只有利用现代的科学技术，把古人的遗存真正找到并完整发掘出来，把它的历史和艺术价值真正揭示出来，才能真正做到古为今用。
现代考古学一般认为起源于欧洲，与民族国家的建立过程密切相关，各国需要寻找自己区别于其他民族的独特之处，需要根据地下的遗迹和遗物来说明自己的历史，为国家建立提供正当性，此时现代科学技术中的生物学和地质学便被引进到考古学当中，也就形成了考古学中的类型学和地层学，以便更好地体现时间、空间和人的关系。而现代科学考古学传入中国正好有100年的时间。1921年瑞典地质学家，考古学家安特生发掘河南渑池仰韶村，标志着中国现代考古学的开始。同年，北京大学即准备在国学门下设立考古学研究室，次年，研究室正式成立。1928年，中央研究院成立历史语言研究所，下设考古组。同年开始对殷墟遗址进行考古发掘，第一次从实物资料上证明了商王朝的存在。产生在西方的这门学问之所以能被中国学术界接受，是因为新文化运动和古史辨派否定了传统中国古史体系，学术界面临着如何重建古史体系的需求。
考古学从其诞生之初，便是一个具有包容性、开放性和交叉性的学科。在考古学研究体系中，主要涉及时间、地点、人物、事件、怎样和为什么等多种问题。当代考古学动用了几乎全部的自然科学的现代技术。例如，在从事考古学研究时，有时遇到的实物资料有文字，那就需要对文字进行解读。但是大部分实物资料是没有文字的，就必须把它的年代定好，将它所处的地理环境研究清楚，还需要了解人为什么会在这个地方生活生产，当时的生产方式是什么，人群之间的关系如何？人与人之间是否存在等级分化。考古学即是要对上面一系列问题做出回答。人文学科可以为我们的生活提供意义，科学为生活提供解释，技术为生活提供支撑条件。而考古学既可以提供意义，又可以提供解释——技术是实现意义和解释的途径和方法。
考古学学科的建立和发展与自然科学的方法密不可分，重视科学实验和实践。同时，从考古学整个学科发展史的角度看，考古学是多学科交叉融合的典范，其不单单对中华文明还对世界文明做真正的阐释，做出真正的贡献。
不同国家对考古学有着不同的研究取向，对于考古学的学科定位也有所不同。例如，美国一些大学将考古系设置在人类学系下面，中国的考古学则更多与历史学相联系。其从传播进入中国开始便要解决中华民族的历史问题。此外还有科学的考古学，其肇始于上世纪50、60年代的美国新考古学，主要的研究方法是提出一些假设，通过科学实验进行验证，基于理科的实验方法进行研究，更多依靠科学技术。
考古学所需要的技术手段也十分丰富，物理学、化学、生物学、地质学、环境、计算机、数学的相关方法都能在考古学中找到应用之处。陈教授举例说，譬如在西北的某次发掘中发现了一碗面条，但遗憾的是，也只留下了这张照片。在发掘打开这个碗之后，面条很快就没有了。因此，这种物质材料的信息在发掘过程中必须被快速记录下来。但我们通过分析，最终发现这碗面应当是用小米制成的。再例如，这些古人的骨头，亦可以做一些分析，判断古人的身高、年龄、生前的饮食习惯，生前的迁徙过程等。包括面对非正常死亡的遗体，是否可以推断出一些自然灾害，如洪水、地震等。我们现在讲新冠病毒的溯源问题是一个复杂科学问题。国际知名学术期刊《美国科学院院刊》（PNAS）发表文章“Phylogenetic network analysis of SARS-Cov-2genomes”论文由来自德国和英国的跨学科研究团队撰写，这一研究引发海内外广泛关注，其中就包括英国知名考古学家科林.伦福儒(Colin Renfrew）。考古学既可以研究这些病毒的来源，也可以研究动物和植物的起源问题。有了这些科学的数据的解释，古代的人和社会，人与人、人与自然之间的关系便被揭示得更加清楚。
中国的科技考古的发展是由两个比较重大的工程项目真正推动的。一是“夏商周断代工程”，另一个则是“中华文明探源工程”。其中“夏商周断代工程”使得中国考古学真正进入了多学科融合发展的好时机。尽管有些学者认为要保持考古学的纯洁性，对现代科技或科技考古并不是非常重视，但“夏商周断代工程”对考古学界观念的转变起到了非常大的促进作用。在此之后进行的“中华文明探源”工程则主要探究文明社会的标准，多学科的介入更加多样和深入。西方社会一般认为文明的标准是冶金术、城市和文字，但这是否是放之四海皆准的公理，是有疑问的。因此中国必须依靠自己的研究给出自己的标准。
二、中国科技考古简史
中国科技考古的发展共经历了四个阶段。1921年到1949年，是中国科技考古的肇始阶段，多学科的意识开始萌芽。有代表性的研究成果，例如化学家王璡对古代金属钱币的成分进行的分析；周仁对南宋官窑瓷片的理化性质进行的研究，分别取得了一些成果。1949年到1978年是科技考古的发展阶段，陶瓷、冶金、测年、环境等方面逐渐形成建制化的科技考古团队。1978年之后科技考古的发展逐渐走向平稳阶段，科技考古各分支学科得到迅速发展。1995年至今，以“夏商周断代工程”和“中华文明探源工程”为代表的大型工程，以及社会科学院考古研究科技中心成立，均促进了中国的科技考古走向了深化阶段。
从田野调查发掘到实验室研究均应用了多种多样的技术。例如，在田野调查阶段，第一个步骤就是判断哪个地方有遗址，确定遗址范围，因此需要使用航拍照片，或者利用洛阳铲。此外还有一种技术就是利用地磁或地球物理的勘算方法勘察地下遗存。现在的地球物理勘探技术，并不是为了寻找古代遗存而发明的一项技术，而我们的古代遗存往往规模比较小，或者埋藏较浅，它的探测信号并不是非常容易识别，那么如何将这些比较弱的信号通过算法识别和提取出来，则是需要进一步研究的。
除了地下遗存之外，还有水下遗存，比如我们的南海一号、南澳一号古沉船。我们在海洋、湖泊河流中还有非常多的沉船，可以利用水下声呐技术进行勘探，之后再做有针对性的调查。
在进行有针对性的调查时，必须拥有一个考古团队，到遗址现场做一个非常细致的调查，看地表上有什么遗物，有什么遗迹现象，地下有一些什么现象。此时必须审慎使用调查手段和调查方法，才能得到正确的数据。这时需要利用统计学的方法来设计一些调查方案，尽可能不遗漏重要的遗存。再比如，相信很多同学都去看过兵马俑，我们目前看到的兵马俑，基本都是土黄色的，很少能看到这么漂亮的带色彩的陶俑，便是因为，即便兵马俑在我们发掘出土的时候是带有颜色的，但是发掘之后并没有很好地得到保护，这些颜色逐渐脱落。因此如何将这些珍贵的信息在第一时间保留下来，识别出来，第一时间保护好，必须依靠科学手段。而不同的颜色我们也必须采取不一样的保护措施。
目前我们还将文物保护移动实验室技术应用于考古发掘。这种技术能够进行快速检测获取文物信息，在三星堆遗址发掘期间便采取了这种技术。专家不需要亲临发掘现场，而是在北京就可以看到发掘现场的任何一个细节，提供远程诊断。
另一方面，古人的生存环境也是科技考古重要的研究内容。中国地理环境的内聚性、相对独立性与内部各地理单元环境的差异性是中华文明多元一体格局形成的重要基础。然而，即使在中国内部，不同地理环境对当地的人也会有不同的影响。
对重要资源的占有和控制，也是科技考古研究的重要内容。正如当今世界对石油资源的控制和占有一样，重要资源，包括金属、盐这种关系到国计民生的原材料的获取在考古学中亦是重要的研究内容。青铜器是中原地区权威的象征，因此中原贵族控制了青铜器的冶炼，形成了以青铜礼器、乐器为核心的礼乐文明，并逐渐向四周辐射，其他地区也接受了这样一种礼制，最终形成了以中原为中心的多元一体文化格局。
考古学还要回答时间问题，在考古学中有绝对年代和相对年代。地层学是解决相对年代的问题，根据地层早晚来判定年代的相对早晚。但绝对年代，即给出精确的年代或精确的年代范围，则需要利用碳14测年技术。碳14测年技术于1949年由美国的物理学家和化学家发明，其利用具有放射性的同位素的半衰期——经过了一个半衰期之后，这种物质只剩下原来的一半，再经过一个半衰期就只剩下原来的四分之一。因此，可以将放射性物质的含量测出来，看它经历了几个半衰期，就可以大致计算出它的绝对年代。这种方法对考古学研究起到了极为重大的推动作用，解决了很多年代混乱的问题，可以说是重构了当时对考古学文化的认识。1955年，在这种方法被提出6年之后，夏鼐先生便将其介绍到中国。
除此之外还有DNA技术的应用。如果大家对新闻比较敏感的话，上一周即10月27日，《自然》（Nature）在线发表了由中德美韩四国团队组成的合作团队完成的《青铜时代塔里木盆地干尸的基因组起源》（The genomic origins of the Bronze Age Tarim Basin mummies）文章，研究人员利用DNA技术判定“小河公主”人群是哪里来的。研究团队分析了13具来自小河文化（公元前大约2100-1700年）的干尸的DNA，结果表明这些干尸属于一支遗传上独立的本地人群。这种新技术为以往的结论提供了一个更新的解释，也就推翻了以往的认识。
河南偃师二里头遗址，其年代大致处于公元前1800年到公元前1500年之间，是这个时期里东亚地区最大的城市，很有可能是夏的都城。在这个城市遗址中，有宫殿、手工作坊，还形成了祭祀区和一般的居民活动区。遗址中出现了中国最早的用青铜铸造的礼器，但是这种器物并不是所有人都能使用，只有贵族才能用，它的生产场所就在距离宫城不远的一个作坊里。生产青铜器是会产生污染的，但是依然要将生产青铜器的作坊设置在离宫城很近的地方，甚至用围墙保护起来，是因为贵族严格控制青铜器生产，它们是代表身份和地位的象征。通过分析对稀缺资源的控制，可以对当时社会的生产组织方式给出很好的解释，进一步了解到当时的生产力和生产关系、经济基础和上层建筑的关系等。
三、中国科技考古的新进展与发展趋势
中国科技考古围绕文物科技检测技术与装备、人类生存环境以及人与环境互动、资源技术与文明、生物考古（动植物考古及古DNA分析）、考古大数据、实验考古以及数字化保护技术方面取得许多高水平研究成果，在田野考古调查、发掘、研究和保护利用各方面发挥了巨大作用。
数学的广泛应用是学科成熟的标志，考古学尽管是一个人文学科，但是数学在其中却发挥非常关键的作用。再如，标本库、数据库建设，考古大数据研究都非常重要；还有田野操作技术集成系统研究，从勘探到探测技术与装备研发，到一些特殊条件下的田野考古理化基础的研究，还有一些考古地层堆积的理化指标的研究，土壤微结构分析，人工智能在考古中的应用等。
科技考古还要聚焦重大的学术问题，要研究学术的发展方向，解决一些长期以来没有解决的问题。如果考古不和现代社会发展紧密结合，我们也找不到它存在的价值。有很多学生会产生疑问，研究这些事情到底有什么用，我们虽然鼓励学生做一些“无用的学问”，但是也必须回答学生的这些“无用之问”。
从文明发展研究的角度讲，可以利用这些考古资料研究现代文明的发展，不管我们要研究现代人类起源还是环境变迁，人类对环境的适应，农业起源与传播，哺乳动物的驯化等都可以在考古资料里面找到一些能为现在所用的素材。再比如，科技史能为中国科学走出去提供一些帮助，屠呦呦先生能获得诺贝尔奖，张大庆、饶毅老师们的推荐起到了很大帮助，但青蒿素的提纯与对中国古代文献的梳理有很大关系。我们古代的墓葬、遗址里也埋藏很多这样的文书，还有这些中医药的实物资料也可以对它们进行分析。发掘其中的有益信息，这些考古资料可以为现代科技的发展提供更多帮助。
此外，考古学能够服务于国家战略。2020年9月28日，习近平总书记主持召开了中央政治局第23次集体学习，在这次会议上，习总书记提到“考古工作是一项重要文化事业，也是一项具有重大社会政治意义的工作。”并对做好考古工作提出了四点要求：第一、继续探索未知、揭示本源；第二、做好考古成果的挖掘、整理、阐释工作；第三、搞好历史文化遗产保护工作；第四，加强考古能力建设和学科建设。同时，习主席提出要积极壮大考古队伍，让更多的年轻人热爱、投身于考古事业，让考古事业后继有人，人才辈出。10月17日，中国现代考古学诞生100周年纪念大会上，总书记又给中国考古学界写了贺信，再次鼓励考古学界能够继续努力工作，为文化建设提供更多的理论成果。在这样的时代背景下，科技考古在中国一定会有更好的发展前景。
交流问答环节
精彩提问
问:考古学和其他学科相比，其研究边界在哪里？
答:考古学不仅仅是挖土，还可以上天入地。考古学的一个重要任务就是要把古人的遗存发掘出来，把其中的信息阐释好。在考古人眼中，任何一个遗物、任何一个遗址都具有非常重要的意义，这个关键就在于通过什么手段把这个信息揭示出来，把它的科学内涵阐释出来。至于考古学的边界在哪里，我从“中华文明探源工程”课题组的学科构成上，告诉你边界在哪里。有几乎一半以上的一级学科参与了考古学的研究课题组，因此考古学是一个非常开放的学科。因为它的目的是通过遗存来复原古代社会，而这个复原的程度有多少，边界很难界定，甚至可以说是没有边界。
问:如何处理实验室成果与文献记载产生较大冲突的问题？
答:这种冲突是一定存在的，从科技史的角度讲，中国文献例如《考工记》中有关于青铜器合金成分与器类的关系，大致符合青铜器的使用要求，但相关数据是不精确的，需要考古资料进行完善或修正。再比如，有些高等级墓葬中使用的青铜器合金配方其实比较差，和文献记载并不相符，就代表其背后还有其他因素，我们必须将背后的因素阐释出来。
问:将科技信息化技术应用到考古学中会对其本质和研究模式产生哪些不利影响？
答:这个问题非常好，也是我经常思考的问题。例如这个铁狮子，三十多年前并不是这个模样，它在黄土地上，20年前，北京科技大学研究团队用三维激光扫描，做数字化、信息化处理，当时利用这项技术也是比较早的。通过这个例子，我们力推国内文物界去买三维扫描仪，但是陆续发现了很多问题。例如，不同厂家的扫描仪数据结构不一样，不能通用；第二，数字化的储存，数据保存是个问题，容易造成数据丢失；还有一些单位获取了信息，但是没有真正展示出来。对于发掘现场来说，数字化的记录是非常有必要的，例如三星堆的发掘，每十天就要做一次三维激光扫描，及时发现或回溯发掘过程，指导后续发掘工作。2009年，我在赛克勒博物馆曾经做过一个展览，用三维激光扫描仪扫描并打印了一个鼎，并根据这个数据制作了一个青铜器铸造的动画片。随后我在观众中做了3000余份调查问卷，发现这些观众来到博物馆其实还是想看到真实的东西。我们的很多博物馆做数字化展品做得很多，但是对文物本体的展示方式并不是很好，这是需要做调整的。但我们不能因为出现了这样的问题就否认了信息化的应用。涉及大数据的时候，我们还需要认真考虑分析方法和背景条件，算法的应用等。
问:如何利用考古资料更好地进行医学史研究，避免误解？
答:我对医学史领域不是特别熟悉。但也尝试回答一下。我们考古学做的工作，比如看到古人骨头上的一些病理，存在骨质疏松或者一些疾病，比如黑死病特有的特征，我们可以去做一些病理学上的鉴定。也可以通过DNA的分析，看哪种病毒引起的症状，我们需要对现象的原因给出一个推测，但是不是真的能和文献结合起来，则需要仔细研究。
课堂合影
