二里頭考古背后有哪些“黑科技”

什么是科技考古

在考古發(fā)掘中，手鏟是考古研究人員的必備工具。通過手鏟發(fā)掘，考古研究人員挖到了很多古代的人工遺跡和遺物。他們挖到了新石器時代的陶器，挖到了商代的墓葬，挖到了漢代的城墻，還挖到了唐代的宮殿。

然而，隨著考古發(fā)掘和研究的不斷推進(jìn)，我們在全面建立了古代物質(zhì)文化譜系的基礎(chǔ)上，需要進(jìn)一步探索更多的問題。比如，遺址的絕對年代、當(dāng)時的自然環(huán)境狀況及變遷、古人的體質(zhì)特征、古人獲取食物資源的生存活動情況、古人的生活方式、古人的營造方法、古人制作各種器物的工藝、古人的社會組織、古人的喪葬習(xí)俗、古人的祭祀特征、古人的文化交流等等。也就是說，我們今天探索的問題要比幾十年前復(fù)雜得多、深刻得多、全面得多。

再來看看世界考古學(xué)發(fā)展的現(xiàn)狀和方向。在英國考古學(xué)家科林·倫福儒所著的《考古學(xué)：理論、方法與實踐》一書中，共有16個章節(jié)。其中，只有3個章節(jié)與科技考古沒什么關(guān)系，其他包括考古學(xué)史、證據(jù)的多樣性、遺址與遺跡的調(diào)查和發(fā)掘、斷代方法與年代學(xué)、社會考古學(xué)、環(huán)境考古學(xué)等內(nèi)容都涉及科技考古。

回顧考古學(xué)的發(fā)展歷史，特別是20世紀(jì)50年代碳14測年方法確立并應(yīng)用于考古研究以后，不斷有自然科學(xué)的方法、技術(shù)應(yīng)用于考古學(xué)，使考古學(xué)研究不斷完善，思路不斷開拓。比如，借助遙感來了解地下遺跡、遺物的形狀和特征，通過基因研究了解古人的體質(zhì)特征。不再是簡單地通過器物的形狀、紋飾來探討不同地方的物質(zhì)文化的交流，而是借助測試來分析器物的成分、結(jié)構(gòu)，以確定它們來自哪里、有哪些共性等等。

那么，究竟什么是科技考古？科技考古就是以考古學(xué)研究的思路為指引，把自然科學(xué)等相關(guān)學(xué)科的方法、技術(shù)應(yīng)用于考古發(fā)掘和研究之中。通過對考古遺址所在的區(qū)域進(jìn)行調(diào)查和取樣，對多種遺跡和遺物進(jìn)行鑒定、測試和分析，對各類與考古研究相關(guān)的資料進(jìn)行定量統(tǒng)計，在一定程度上認(rèn)識遺址或遺跡的空間信息、遺存的絕對年代、自然環(huán)境的特征、人類自身與體質(zhì)相關(guān)的特征、人類的多種生存活動以及生產(chǎn)和社會行為特征，獲取更多、更豐富的古代信息。

進(jìn)入21世紀(jì)，在堅持考古學(xué)傳統(tǒng)的地層學(xué)、類型學(xué)等研究方法的基礎(chǔ)上，能否更加科學(xué)、系統(tǒng)、廣泛、有效地運(yùn)用科技考古的研究方法，已經(jīng)成為衡量一個國家考古學(xué)研究水平的極為重要的標(biāo)尺之一。

二里頭有怎樣的山川面貌

科技考古大致可以分為年代測定、環(huán)境考古、人骨考古、動物考古、植物考古、古DNA研究、同位素分析、冶金考古、陶器考古、玉石器考古、紡織品考古等領(lǐng)域。這些領(lǐng)域的眾多科研成果，為考古遺存測定了絕對年代，復(fù)原了當(dāng)時的自然環(huán)境狀況，為研究古人的體質(zhì)、基因、飲食等特征提供了各種信息，涉及從生產(chǎn)力到生產(chǎn)關(guān)系、從經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)到上層建筑方方面面的研究，勾勒出古代歷史發(fā)展進(jìn)程中的諸多細(xì)節(jié)。

今天，我們以二里頭遺址作為一個精彩的案例，來講述科技考古在考古工作中的運(yùn)用以及取得的成果。

學(xué)術(shù)界一般認(rèn)為，二里頭遺址是夏王朝晚期的都邑，是古代中華文明的核心地帶。在二里頭遺址的發(fā)掘和研究過程中，科技考古的諸多領(lǐng)域都介入其中。可以說，它是迄今為止我國綜合運(yùn)用各領(lǐng)域科技考古取得研究成果最多的遺址之一。

第一，年代測定。

碳14測年方法是考古學(xué)中最主要的確定絕對年代的方法。它通過在考古遺址中采集動植物遺存、含碳沉積物或其他含碳物質(zhì)，測定生物體的死亡或沉積物的形成年代，以此推測考古遺址存在的絕對年代。這是目前考古研究的“標(biāo)配”。

從20世紀(jì)70年代初，我們就開始對二里頭遺址出土的遺存進(jìn)行碳14測定，這個工作目前仍在繼續(xù)。通過研究基本確定，二里頭遺址一共分四期：一期的年代為公元前1750年至公元前1680年，二期的年代為公元前1680年至公元前1610年，三期的年代為公元前1610年至公元前1560年，四期的年代為公元前1560年至公元前1520年。

從更大范圍來看，包括二里頭在內(nèi)的鄭洛地區(qū)中，新砦遺址的早期年代為公元前1870年至公元前1785年，晚期的年代為公元前1790年至公元前1720年。王城崗遺址的年代為公元前2200年至公元前1800年。這樣，幾個相近地區(qū)遺址的年代框架基本確立。

第二，環(huán)境考古。

環(huán)境考古主要是運(yùn)用地貌學(xué)、第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)、地球化學(xué)、古地磁學(xué)、古生物學(xué)、沉積學(xué)和年代學(xué)等諸多學(xué)科的理論和方法，對遺址及其周邊地區(qū)的古代自然環(huán)境進(jìn)行綜合研究。

通過對二里頭遺址出土的木炭的研究發(fā)現(xiàn)，遺址周圍分布著大量的櫟樹闊葉林、雜木林和少量的松柏針葉林。這些樹種大多喜暖濕，由此可以推測當(dāng)時的氣候總體上是溫暖濕潤的。

史前的二里頭有怎樣的山川面貌呢？研究發(fā)現(xiàn)，二里頭遺址所在的伊洛河流域多次發(fā)生洪水事件，其中公元前2000年左右的洪水事件直接與二里頭都邑的興起相關(guān)。那次洪水屬于特大洪水，洪水過后，這里出現(xiàn)了廣闊平坦的泛濫平原，平原上的沖積土土質(zhì)肥沃，有利于農(nóng)業(yè)的發(fā)展，特別是泛濫平原上多積水洼地，利于稻作生產(chǎn)。

洪水還造成了古洛河的決口和改道，導(dǎo)致洛河在二里頭以西就注入伊河，從而使洛河和伊河合并成伊洛河。學(xué)者們推測，當(dāng)時的二里頭北依邙山、南傍伊洛河，二里頭遺址位于沖積平原最南端的高地上。這與今天的環(huán)境地貌并不相同，正是通過環(huán)境考古，復(fù)原了當(dāng)時二里頭的樣貌。

環(huán)境考古還發(fā)現(xiàn)，二里頭遺址周邊的野生動物有中國圓田螺、多瘤麗蚌、洞穴麗蚌等10余種貝類，鯉魚等魚類，龜、鱉、鱷等爬行類，雉、雕科、雁等鳥類，兔、豪豬、鼠、熊、虎等哺乳動物。周圍的植被和野生動物為當(dāng)時古人的生活提供了豐富的動植物資源。

二里頭居民以什么為主食

第三，人骨考古。

在二里頭遺址中發(fā)現(xiàn)的人骨標(biāo)本共有76個個體。其中可以判斷性別的有44個，男性15個，女性29個。男女比例為0.52：1，男性明顯少于女性。這與新石器時代其他考古發(fā)現(xiàn)中男女比例約為1.5：1、男多女少的情況不太一樣。

在這些人骨個體中，可準(zhǔn)確判斷年齡的有38個，其中未成年人有18個，最小的是個夭折的嬰兒，僅有一例個體屬于老年，多數(shù)為壯年。平均年齡約為23歲，整體來看非常年輕。這也與其他考古情況不一樣，一般來說，新石器時代男性的年齡在35歲以上，女性比男性小一兩歲。

有專家認(rèn)為，這個結(jié)果可能和人骨樣本少有關(guān)系，還有待于今后的進(jìn)一步研究。

從人骨的形態(tài)特征來看，當(dāng)時的二里頭居民基本屬于“古中原類型”，與河南龍山文化居民的體質(zhì)特征大致相同?！肮胖性愋汀笔墙橛诿晒湃朔N的東亞類型和南亞類型之間的體質(zhì)類型。

另外，對二里頭遺址28個人骨個體的線粒體DNA研究結(jié)果顯示，單倍數(shù)種類較多，顯示其母系來源多樣，說明當(dāng)時的二里頭可能是一個父系社會。

從二里頭遺址人的碳氮同位素測試結(jié)果來看，當(dāng)時居民的食物結(jié)構(gòu)以小米為主。鍶同位素測試結(jié)果顯示，大部分人是土生土長的當(dāng)?shù)厝耍灿猩俨糠质峭鈦砣丝凇?/p>

第四，動物考古。

動物考古的主要工作是對出土的動物遺骨進(jìn)行研究，區(qū)分它們是家養(yǎng)動物還是野生動物。研究顯示，二里頭遺址內(nèi)以家養(yǎng)動物為主，當(dāng)時的居民獲取的肉食資源主要來自家養(yǎng)動物。

通過對出土家養(yǎng)動物遺存的定性定量分析，確認(rèn)這些家養(yǎng)動物為豬、狗、黃牛、綿羊，其中豬的地位最高，數(shù)量最多。對二里頭遺址出土的人和動物遺存的碳氮同位素分析結(jié)果顯示，當(dāng)時豬、狗、黃牛的食物主要是小米的秸稈。說明這些家養(yǎng)動物不是放養(yǎng)的，而是人工喂養(yǎng)的。

還有一個有意思的現(xiàn)象：通過對綿羊的研究發(fā)現(xiàn)，二里頭二期時，大部分羊在3歲前就被宰殺了，應(yīng)該是用于食肉。但到了二里頭四期，大多數(shù)羊在3歲后才被宰殺，年齡超過6歲的羊占50%以上，這與產(chǎn)羊毛為目的的宰殺模式十分相近。

第五，植物考古。

研究發(fā)現(xiàn)，在二里頭植物遺存中有一個特殊現(xiàn)象，那就是從一期到四期，稻米的出土比例都很高，和粟（即小米）不相上下。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，在中原地區(qū)的龍山文化遺址中，出現(xiàn)水稻遺存的現(xiàn)象非常普遍，但是在各遺址出土的農(nóng)作物中，水稻所占比重都相對較低。

之所以出現(xiàn)這個特殊現(xiàn)象，有兩種可能。一種可能是，根據(jù)環(huán)境考古的結(jié)論，當(dāng)時的氣候條件溫暖濕潤，環(huán)境適于稻作農(nóng)業(yè)，所以在二里頭遺址周邊曾經(jīng)大規(guī)模種植水稻。另一種可能是，這些稻谷是從其他種植水稻的地區(qū)運(yùn)來，專門供貴族食用的，這反映了一種特殊的社會現(xiàn)象。

青銅器生產(chǎn)已相當(dāng)成熟

第六，冶金考古。

冶金考古的方法主要包括金相分析、同位素分析、微量元素分析和電鏡觀察等。研究發(fā)現(xiàn)，從二里頭文化一期到四期，純銅所占的比例不斷減少，青銅的比例不斷增加，特別是四期青銅的鉛含量有較大提高，說明合金材質(zhì)發(fā)生了較大變化，這可能與使用的礦料來源和冶煉技術(shù)的變化有關(guān)。在二里頭遺址發(fā)現(xiàn)的鑄銅作坊只能進(jìn)行熔煉和鑄造，說明獲取礦料和冶煉是在其他地區(qū)完成的。目前科學(xué)家僅初步探明紅銅從采礦到冶煉的整個產(chǎn)業(yè)鏈，錫和鉛的產(chǎn)業(yè)鏈尚有待于今后的研究。

二里頭時期的青銅器制造技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。之前的銅器只有銅矛、銅鈴、銅鏡等小型銅器，到二里頭時期出現(xiàn)了具有獨(dú)特風(fēng)格的青銅禮器。當(dāng)時青銅器的生產(chǎn)涉及復(fù)雜的社會管理制度，需要有效地組織、調(diào)配、計劃和管理，進(jìn)行長距離調(diào)運(yùn)金屬資源。從冶煉、配制合金，到制作陶范、組合鑄型，再進(jìn)行澆注，這是一套非常復(fù)雜的制作工藝，需要不同專業(yè)領(lǐng)域之間的密切合作。北京大學(xué)的陳建立教授指出：“陶范的制作是金屬鑄造技術(shù)的一個組成部分。陶范和陶器的成形、紋飾制作、燒制是兩種不同的工藝。當(dāng)時的陶范工匠可能是一個脫離于陶器制作、擁有特殊技術(shù)傳統(tǒng)的獨(dú)立匠人集團(tuán)，而且這種制范技術(shù)是世代傳承的?！?/p>

第七，陶器考古。

二里頭文化一至四期的陶器制作原料大致相近。一期的紋飾以籃紋為主，二期以后以籃紋和繩紋為主，還有種類繁多的其他紋飾。

研究顯示，陶禮器與日常用陶器的胎土成分有明顯區(qū)別，二、三期時居住于宮殿區(qū)的王室貴族所使用的陶器，在防滲水能力、原料及制作技法上都要優(yōu)于普通居民使用的陶器。研究發(fā)現(xiàn)，陶器制作的作坊中，有專門制作陶禮器的，也有專門制作日常用陶器的。

第八，玉石器考古。

二里頭遺址利用的石料種類達(dá)32種，以砂巖為最多，安山巖次之，幾乎所有的石料類型都可以在伊洛河兩側(cè)露出的地層及巖體中找到。

當(dāng)時的石器制作技術(shù)以磨制為主。通過對石器寬度、厚度和刃部角的測量發(fā)現(xiàn)，石刀、石鏟、石斧等器類的專業(yè)化制作程度較高，石鐮、石鉞次之，可能當(dāng)時存在專門化的石器加工業(yè)。

玉器以閃石玉為主，制作工藝上先以片切割技術(shù)生產(chǎn)毛坯，然后采用琢制、鋸切割、管鉆穿孔和研磨拋光等技術(shù)，具有一定的技術(shù)流程。遺址中出土的綠松石器嵌片大小只有幾毫米，其毛坯的制作使用了打制、研磨和鋸片切割技術(shù)，毛坯邊沿經(jīng)過仔細(xì)打磨，形成各種形狀，說明當(dāng)時的技術(shù)非常高超。這些玉器產(chǎn)品都是貴族專用的。

勾勒古代中國的歷史細(xì)節(jié)

最后，我們來把二里頭遺址的考古發(fā)現(xiàn)與其他古文化遺址進(jìn)行一番比較。

科技考古的結(jié)果顯示，二里頭遺址的居民當(dāng)時已經(jīng)能夠生產(chǎn)五谷（粟、黍、水稻、大豆、小麥），有了4種家畜（豬、狗、牛、羊），出現(xiàn)了青銅器、陶禮器、綠松石器等，制骨作坊以牛骨為多。

如果把二里頭遺址和商朝后期的殷墟遺址進(jìn)行比較，會得出什么結(jié)論呢？殷墟遺址中也發(fā)現(xiàn)了五谷，家養(yǎng)動物比二里頭更多，除了豬、狗、牛、羊，還出現(xiàn)了雞和馬。金屬、陶石器制作方面，殷墟遺址出現(xiàn)了鑄銅作坊、制陶作坊、玉石器作坊，制骨作坊也以牛骨為多。如果說二里頭遺址是門類齊全、初具規(guī)模，那么殷墟遺址則達(dá)到了規(guī)?；?、規(guī)范化、系統(tǒng)化。

再把二里頭遺址和更早的龍山文化遺址進(jìn)行比較。我們發(fā)現(xiàn)，龍山文化遺址有五谷，有4種家畜，出現(xiàn)了小型的簡單的銅器，也有了陶禮器，但制作工藝與二里頭遺址存在明顯差距。龍山文化的玉石器多磨制，骨器以鹿骨為主。可以看出，龍山文化還處于更早的文明雛形階段。

如果把龍山文化和更早的仰韶文化進(jìn)行比較的話，可以看出，仰韶文化遺址中沒有小麥、大豆、黃牛、綿羊和銅器，陶器和石器的制作工藝更簡單，骨器以鹿骨為主。顯而易見的是，仰韶文化、龍山文化、二里頭文化和殷墟文化是一脈相承的。

再以5個相近地區(qū)的遺址考古來進(jìn)行比較。西坡、二里頭、王城崗、新砦、瓦店遺址都位于今天的鄭州附近。公元前3500年至公元前2400年，屬于仰韶時代廟底溝類型的西坡遺址中，農(nóng)作物有粟、黍和水稻，家養(yǎng)動物僅有狗和豬。公元前2200年至公元前1900年，屬于龍山文化的瓦店、王城崗和新砦等遺址的文化層里，出現(xiàn)了五谷和4種家畜。公元前1750年到公元前1500年，屬于二里頭文化的二里頭、王城崗、南洼、皂角樹和新砦等遺址的文化層里，都出現(xiàn)了剪羊毛的現(xiàn)象。

由此可見，中華文明經(jīng)歷了一個持續(xù)發(fā)展的過程，新的生產(chǎn)力要素不斷出現(xiàn)。雖然在不同的文化時期，中原地區(qū)有不同的政治中心，執(zhí)政的統(tǒng)治集團(tuán)也不一樣，但他們都是在比較統(tǒng)一的生產(chǎn)力水平基礎(chǔ)上運(yùn)轉(zhuǎn)的。

科技考古為我們更加精確地勾勒出古代中國的歷史細(xì)節(jié)。無論是回顧新中國考古的歷史，還是審視當(dāng)下，科技考古在考古學(xué)中都發(fā)揮著舉足輕重的作用。在中國考古學(xué)蓬勃發(fā)展的大好形勢下，科技考古必將大有可為。中華民族有著悠久的光輝歷史，通過包括科技考古在內(nèi)的全方位的考古學(xué)研究，中國學(xué)者一定能夠為展示全人類的文明發(fā)展史作出自己獨(dú)特的貢獻(xiàn)，為建設(shè)中國特色、中國風(fēng)格、中國氣派的考古學(xué)，更好地認(rèn)識源遠(yuǎn)流長、博大精深的中華文明發(fā)揮自己的作用。

責(zé)任編輯：李思垣