出品：科普中國
作者：陳典（中國科學(xué)院大學(xué)）
監(jiān)制：中國科普博覽
在歷史的迷霧中，考古學(xué)如一束探照燈，微微光亮輝映出古老遺跡和神秘文明的依稀輪廓。曾經(jīng)的考古學(xué)之路如同一片荒野，探索者們依靠著鐵鍬和筆記本，在古代遺址上不斷揮灑汗水，一點(diǎn)一滴地發(fā)掘著過去的蛛絲馬跡。
一把鐵鏟、一把刷子、一部顯微鏡……
考古挖掘中的工具（圖片來源：Veer圖庫）
如今，科技的迅猛發(fā)展為考古學(xué)插上了騰飛的“翅膀”。科技考古就像一個(gè)巨大的工具箱，裝滿了各種前沿技術(shù)——計(jì)算機(jī)的模擬重建、生物學(xué)的基因解析、物理學(xué)的光譜檢測(cè)、化學(xué)的物質(zhì)分析、地學(xué)的地層研究……這些神奇技藝，宛如可以穿梭時(shí)空的魔法，讓我們得以感受古代的脈搏，深入了解先人的生存百態(tài)。
遙感考古：從高空俯瞰古跡的“上帝視角”
中國廣袤的土地孕育了漫長的歷史文化，大量文物古跡遍布各地。從大型古代聚落到古城、皇陵、長城、絲綢之路等，這些珍貴遺址構(gòu)成了我們豐富多彩的歷史文化，同時(shí)承載著人類歷史的記憶。然而，隨著時(shí)間的流逝和環(huán)境的變遷，這些遺跡的面貌日漸模糊。
這時(shí)，遙感考古登上了舞臺(tái)。
遙感考古，簡(jiǎn)而言之，就是利用電磁波等傳感器，對(duì)地表和地下遺跡進(jìn)行遙距觀察與探測(cè)的手段。這項(xiàng)技術(shù)讓我們仿佛擁有了“上帝視角”，捕捉到的不僅是美麗的景色，更有隱藏于地表之下的寶藏。
良渚古城遺址鳥瞰圖（圖片來源：國家文物局官網(wǎng)）
通過分析衛(wèi)星圖像或無人機(jī)拍攝的照片，結(jié)合地表現(xiàn)狀和光譜成像等數(shù)據(jù)，我們可以確定遺址的位置、分布、大小、形狀，甚至是周圍環(huán)境的特征。此外，遙感技術(shù)還可以追蹤地表上的變化，幫助我們了解古代遺址的保護(hù)狀況，制定更好的保護(hù)措施。
絲綢之路瓜州-沙洲段遙感解譯圖（圖片來源：中國科學(xué)院）
當(dāng)然，地表的自然因素，如植被、地形等，都可能干擾遙感圖像的解析，增加了挑戰(zhàn)性。因此，常常需要將遙感技術(shù)與其他技術(shù)結(jié)合，以確保發(fā)現(xiàn)的準(zhǔn)確性和完整性。
舉例而言，長城這一古老而雄偉的建筑，雖然遭受著時(shí)間的侵蝕和人為破壞，但借助于遙感技術(shù)，我們有機(jī)會(huì)發(fā)現(xiàn)它隱藏在沙漠和山脈之間的遺存，俯瞰其延伸的路徑和脈絡(luò)，從而更好地保護(hù)和理解這段古老的歷史。
借助遙感技術(shù)“復(fù)原”新疆古代長城（圖片來源：中國科學(xué)院）
不論是綿延近2000公里的京杭大運(yùn)河，還是沉睡在地下的良渚、陶寺、二里頭等都邑性遺址，亦或是湮沒在昔日絲路之路的古國，都逐漸被遙感考古直觀形象地重新呈現(xiàn)在我們面前。
年代測(cè)定：破譯時(shí)間的密碼
想象一下，你是一名考古學(xué)家，正在一片古老的遺址前思考著遺物背后的故事。這里埋藏著古代人類的足跡，但你卻面臨著一個(gè)難題：這些遺物究竟是哪個(gè)時(shí)期的呢？
在過去，考古學(xué)家們通過相似性來推測(cè)遺物的年代。就像拼圖一樣，你會(huì)比較不同地方出土的器物，尋找相似之處，然后根據(jù)這些相似性來判斷它們是否是同時(shí)代的。但是，這種方法有時(shí)候會(huì)讓人陷入困惑。有些器物雖然相似，卻可能來自不同的年代，讓你的研究充滿了猜測(cè)和不確定性。
隨著科技的進(jìn)步，現(xiàn)代考古學(xué)測(cè)年技術(shù)為我們打開了一扇通往過去的窗戶。放射性同位素測(cè)年是其中一項(xiàng)重要技術(shù)，其中最為耳熟能詳?shù)木褪?strong>碳14測(cè)年。
碳14測(cè)年主要是根據(jù)碳元素衰變周期，測(cè)量物質(zhì)中碳的衰變程度來估計(jì)衰變的時(shí)間。如果對(duì)于碳原子測(cè)量得越精準(zhǔn)，判斷的時(shí)間也就越精確。這項(xiàng)技術(shù)適用于近幾萬年以內(nèi)的年代測(cè)定，為研究舊石器時(shí)代、新石器時(shí)代等提供了有力的工具。
碳14測(cè)年常用樣品（圖片來源：中國社會(huì)科學(xué)院考古研究所）
另外，樹木年輪定年法也是考古研究中測(cè)定年代的重要技術(shù)。其原理非常簡(jiǎn)明，通過研究特定氣候區(qū)域的樹木年輪進(jìn)行分析和研究，建立長序系列樹木年輪的年表，就可以對(duì)這個(gè)地區(qū)考古遺址中出土的同類樹種的木質(zhì)遺物進(jìn)行精確的定年。
此外，熱釋光測(cè)年、古地磁斷代等方法也為考古學(xué)家提供了多樣化的測(cè)年手段。例如，熱釋光測(cè)年適用于礦物顆粒在長時(shí)間光照下累積的情況，可以用來測(cè)定沉積物年代；古地磁斷代通過對(duì)土壤礦物質(zhì)的化石磁性進(jìn)行研究從而測(cè)定土壤礦物質(zhì)年齡。
光釋光測(cè)年法采樣（圖片來源：中國社會(huì)科學(xué)院考古研究所）
憑借測(cè)年數(shù)據(jù)，我們能夠揭示出文物、遺址的真實(shí)年齡，還能為不同文化、事件之間的時(shí)間聯(lián)系畫上清晰的線條。甚至，我們還能將不同地點(diǎn)的遺物根據(jù)年代序列連接起來，為古代的文化交流與變遷描繪更加豐富的細(xì)節(jié)。
古DNA研究：聽，遺骨會(huì)“說話”
我們是誰，我們從哪里來？人們?cè)?jīng)用神話故事來解釋自己的來歷。隨著現(xiàn)代DNA技術(shù)的迅猛發(fā)展，科學(xué)家們找到了一條嶄新的探索之路，用以解開人類起源的謎團(tuán)。
科學(xué)家從古代遺骨中提取出DNA，就像是喚醒了古人的基因，讓他們重新活過來。通過比對(duì)現(xiàn)代人和古人的基因信息，我們可以一點(diǎn)點(diǎn)地還原古人的家族關(guān)系。我們可以知道古人之間是不是有親緣關(guān)系，他們是否屬于同一個(gè)家族，甚至可以追溯到古代人類的遷徙歷程。
古DNA實(shí)驗(yàn)流程（圖片來源：中國科學(xué)院）
舉例來說，當(dāng)科學(xué)家們研究尼安德特人的古DNA時(shí)，他們意外地發(fā)現(xiàn)，尼安德特人與現(xiàn)代人類竟然分享了一些相同的基因片段。這些共同的基因可能曾經(jīng)在寒冷的環(huán)境中幫助人類適應(yīng)。
更令人驚奇的是，通過對(duì)非洲人群的古DNA進(jìn)行深入分析，科學(xué)家還成功確認(rèn)了一個(gè)古老的傳說：現(xiàn)代人類的起源地是非洲。
古DNA還可以揭示語言的演化和分化。當(dāng)不同群體分離后，他們的語言也逐漸發(fā)生了變化，分化成了不同的方言和語言。
通過分析古代人類的基因組，科學(xué)家們可以追蹤這些語言變化的歷史。例如，一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，歐洲不同地區(qū)的古代人類基因組變化與語言家族的分布有著緊密的關(guān)聯(lián)，這為我們揭示了古代人類語言演化的軌跡。
中國科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所與合作團(tuán)隊(duì)進(jìn)行考古發(fā)掘，古DNA研究揭示5100年來青藏高原人群的演化歷史。（圖片來源：中國科學(xué)院）
然而，古DNA研究也不是沒有挑戰(zhàn)的。古代遺骨中的DNA通常都已經(jīng)受到了時(shí)間的侵蝕，可能被分解得很少?？茖W(xué)家需要在極為微小的DNA片段中尋找線索，這難度就像海底撈針一樣。他們需要運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)，耐心地重建古人的基因序列，才能還原古人的故事。
殘留物分析：從細(xì)枝末節(jié)處展開古文明畫卷
在古人的各種生產(chǎn)活動(dòng)中，他們常常會(huì)在不經(jīng)意間留下一些微小而支離破碎的痕跡。過去的考古學(xué)研究往往未能深入挖掘這些細(xì)節(jié)。
先民在加工和利用生物資源的過程中，殘留至今的有機(jī)物質(zhì)統(tǒng)稱為有機(jī)殘留物。
有機(jī)殘留物可分為兩種：一種是可以用肉眼看到的，如液體、炭化物等；另一種是**微小得無法直接觀察到的微量殘留物，包括陶片上吸附的脂類、酒石酸、樹脂酸，甚至植物微體化石如植硅體和淀粉粒。
雖然可見殘留物在考古發(fā)掘中較為罕見，但微量殘留物則廣泛存在于古代的石器、陶器和青銅器上，成為有機(jī)殘留物分析的主要研究對(duì)象。
垣曲北白鵝墓地出土的微型銅盒和銅盒內(nèi)的殘留物
（圖片來源：山西省考古研究院）
科學(xué)家通過有機(jī)殘留物的分析，可以窺探古代人們的飲食習(xí)慣、食物加工技術(shù)等。例如，從古代陶片中提取的食物殘?jiān)梢越沂竟湃说娘嬍辰Y(jié)構(gòu)和偏好，甚至推測(cè)古代的食譜。
不僅如此，動(dòng)植物遺骸和遺物中的有機(jī)殘留物也為研究農(nóng)業(yè)的起源與傳播提供了重要線索。通過分析農(nóng)作物的遺傳信息和有機(jī)物質(zhì)，可以揭示農(nóng)業(yè)的起源地、擴(kuò)散路徑以及農(nóng)業(yè)技術(shù)的演變過程。
同時(shí)，有機(jī)殘留物分析也有助于研究古代手工業(yè)的發(fā)展。從古代器物中提取的有機(jī)分子可以揭示古代紡織、醫(yī)藥、化妝品等產(chǎn)業(yè)的興衰。通過分析遺址中的有機(jī)殘留物，我們可以了解古人如何從自然界中提取原料，如何將它們加工成各種用途的產(chǎn)品，進(jìn)而揭示古代手工業(yè)的技術(shù)水平。
研究人員現(xiàn)場(chǎng)取樣并開展科技分析工作（圖片來源：澎湃新聞）
結(jié)語
正如“科技考古”這個(gè)名字所示，科技已經(jīng)成為考古研究的必備手段，讓我們能夠揭開過去的面紗，觸摸古人的蹤跡。
隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，我們有理由相信，未來的科技考古將會(huì)帶給我們更多的驚喜和發(fā)現(xiàn)。
無論是復(fù)原恢弘的遺跡，還是探尋微小的遺物，每一次科技考古都是在解開歷史謎團(tuán)的道路上邁出的堅(jiān)實(shí)一步?？脊耪窃诳萍嫉囊I(lǐng)下，架起了一座承載歷史記憶的橋梁，讓我們更深入地了解人類的過去，也為未來的研究提供了無限可能。
2023-09-11
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