當科技與考古相遇：復現(xiàn)兩千多年前的貝殼畫

出品：科普中國

作者：陳典（中國科學院大學）

監(jiān)制：中國科普博覽

編者按：為揭開科技工作的神秘面紗，科普中國前沿科技項目推出“我和我的研究”系列文章，邀請科學家親自執(zhí)筆，分享科研歷程，打造科學世界。讓我們跟隨站在科技最前沿的探索者們，開啟一段段充滿熱情、挑戰(zhàn)與驚喜的旅程。

想象一下，你正悠然自得地漫步在金色的沙灘上。忽然，一道絢麗的光芒躍入眼簾，原來是一片貝殼在陽光下熠熠生輝。

貝殼有著特殊的形狀、繽紛的色彩、迷人的光澤和精致的紋理，如同大自然精心雕琢的微型藝術品。其實，早在遙遠的幾十萬年前，我們的祖先就發(fā)現(xiàn)了貝殼獨特的美麗。

除了作為食物、裝飾、生產(chǎn)工具、交易貨幣以外，先民們還賦予了貝殼更加深刻的意義，即將其用作繪畫載體，承載著人們的觀念與信仰。

那么，古人運用了何種技法才得以在小小的貝殼上繪制精美圖案并流傳千年呢？貝殼畫又蘊含著哪些更深的含義呢？

數(shù)量寥寥的貝殼畫

當你輕輕把玩貝殼，會發(fā)現(xiàn)其內(nèi)壁平整細膩，很適合作為一塊畫布。貝殼畫作為一種藝術形式，其實早已存在。

回溯歷史，我們可以發(fā)現(xiàn)在貝殼內(nèi)壁上作畫的這一做法，曾出現(xiàn)在日本的“貝合”游戲中。

“貝合”在江戶時代曾風靡一時，繪制在貝殼內(nèi)壁上的圖案取材于古典日本文學的場景，這種游戲不僅需要玩家憑借記憶力去匹配相應的圖案，更是能讓玩家在每一次的翻轉(zhuǎn)與比對中，感受到獨特而精致的藝術魅力，體驗一場視覺與文化的雙重盛宴。此外，在美國科利爾縣的基馬爾科遺址，考古學家就曾發(fā)現(xiàn)了一枚公元700-1500年間繪制的單色人物形象貝殼畫。

歷史上，我國也不乏貝殼畫作品。美國克利夫蘭博物館就珍藏了兩件源自中國的貝殼畫作品，長久以來一直被視為貝殼畫藝術的早期典范。但由于缺乏詳盡的考古背景資料，這兩件作品的具體發(fā)現(xiàn)地點、確切的創(chuàng)作年代，乃至其真實性本身，都籠罩在層層迷霧之中。

克利夫蘭博物館所藏貝殼畫

（圖片來源：作者攝于美國克利夫蘭博物館）

然而，在對我國山東臨淄徐家村南墓地M32進行發(fā)掘時，考古學家發(fā)現(xiàn)了三組貝殼畫，這為我國深入研究貝殼畫藝術帶來了極大幫助。這些貝殼畫以別具一格的風格，為我們生動展現(xiàn)了戰(zhàn)國時期的服飾風尚、禮儀習俗和生活場景。畫上的圖案也說明，它的出現(xiàn)時間或許比克利夫蘭藝術博物館的那件貝殼畫還要早一些。

臨淄出土貝殼畫

（圖片來源：山東省文物考古研究院 ：《臨淄徐家村南墓地

M32 發(fā)掘簡報》，《海岱考古》，2023年第1期）

事實上，山東臨淄的貝殼畫并不是唯一的考古發(fā)現(xiàn)，在河北靈壽地區(qū)，考古學家也發(fā)現(xiàn)了同時代的貝殼畫，這些作品在繪畫風格和制作技術上與山東的發(fā)現(xiàn)存在明顯的相似之處。

盡管這些發(fā)現(xiàn)令人歡欣鼓舞，但關于貝殼畫的顏料成分、制作工藝以及圖像細節(jié)的深入研究仍然面臨著諸多未知。尤其是河北靈壽縣青廉村出土的中國貝殼畫，由于長時間埋藏在地下，畫面受到了侵蝕，損毀較為嚴重。

巧奪天工的技藝

盡管如此，研究人員依然知難而上，運用一系列精密的檢測技術，成功地將這些貝殼畫的原始風貌重現(xiàn)出來。在這一過程中，貝殼畫高超的制作工藝也得以被世人知曉。

和其他繪畫一樣，貝殼畫在構思之初，首先要確定并勾勒好大致的圖像。研究人員利用三維視頻顯微鏡觀察到，古人使用了一種被稱為“減地”的淺浮雕技法，即制作者需要沿著圖像的輪廓線，小心翼翼地刮削或磨平背景，使得圖像的線條逐漸凸顯，呈現(xiàn)出立體且層次分明的視覺效果。這一手法雖并不少見，但要想在小巧且脆弱的貝殼上施展，無疑是對制作者技藝和耐心的雙重考驗。

貝殼畫“減地”工藝細節(jié)

（圖片來源：Chen D, Zhang WJ, Zhang WR, Wang XK, Wang WM, Luo WG. A miniature world: Revealing Warring States period shell paintings from Zhongshan State by multiple-methods. Journal of Cultural Heritage, 76, 461-469, 2024）

特別的是，由于貝殼本身是一個自然的曲面，它呈現(xiàn)出的效果與平面繪畫有所不同。此外，在貝殼畫中，由于描繪的需要（如樹上結的果子和一些人物穿著衣物的圖案），有些區(qū)域還會呈現(xiàn)出凹陷的紋理。這些凹陷區(qū)域帶來的光線變化，加上層層顏料的疊加效果，使得畫作在不同角度下均呈現(xiàn)出豐富的細節(jié)，使人有“時看時新”之感。

受損畫面重見天日

那么，貝殼畫上生動的畫面是用何種顏料呈現(xiàn)出來的呢？

為了揭曉貝殼畫的彩繪顏料的成分，研究人員選擇通過運用X射線熒光和拉曼光譜技術對河北靈壽中山國遺址出土的貝殼畫進行檢測。

結果發(fā)現(xiàn)，貝殼畫上的紅色采用了朱砂，給畫面帶來了鮮艷豐滿的色彩；綠色則使用了孔雀石（銅綠），賦予了畫面清新自然的色調(diào)；至于黑色，則運用了炭黑，呈現(xiàn)出深沉神秘的色彩。這些顏色通過巧妙的變化和搭配，形成了濃淡深淺的豐富層次，相互映襯，交相輝映，共同構成了層次分明的畫作。

此外，被泥土覆蓋的貝殼外側(cè)也發(fā)現(xiàn)了紅色顏料的痕跡，說明此處原本也有一些圖畫。為了確保不遺漏任何細節(jié)，研究人員運用了多光譜成像技術對這一區(qū)域進行了檢測。

通過最小噪聲分離變換和像元純度指數(shù)算法，研究人員將這一區(qū)域出現(xiàn)的不同的顏色歸納為六條特征曲線。

結果表明，除了紅、綠、黑、白四色所對應的曲線外，貝殼畫中還存在兩條獨特的曲線，分別與棕黃、深褐兩種土壤附著物的特征緊密相關。盡管沒有發(fā)現(xiàn)隱藏的信息，但這次收集到的數(shù)據(jù)為后續(xù)圖像復原工作提供了寶貴的支持。

除了對貝殼畫的色彩進行分析，研究者還認為這些顏料可能含有一種特殊的粘合劑，以便更好地附著在貝殼上。但由于貝殼材質(zhì)特殊，取樣過程存在一定的風險，同時貝殼的弧度也使得便攜式儀器（如紅外光譜儀）難以進行原位分析，因此，目前還未能深入了解顏料中的粘合劑成分。

出土的貝殼畫表面常被泥土覆蓋，使人們難以對圖像進行重建，而貿(mào)然清理則會有破壞表面的風險。因此，我們需要一種非侵入性的方式深入觀察樣品內(nèi)部，而工業(yè)計算機斷層掃描（CT）技術就發(fā)揮了關鍵作用。

當X射線光束穿透樣品時，光電效應、散射和電子對效應等多種物理現(xiàn)象將共同作用導致射線的衰減。因此，我們可以利用相關理論，精確計算線性衰減系數(shù)的三維分布信息，從而了解貝殼畫上顏料的分布和組成，進而復原貝殼畫上的畫面。

(a) CT 處理后的圖像。(b) 線描圖。

(c) 填充色塊后的效果。(d) 基于部分想象的最終圖像效果。

（圖片來源：Chen D, Zhang WJ, Zhang WR, Wang XK, Wang WM, Luo WG. A miniature world: Revealing Warring States period shell paintings from Zhongshan State by multiple-methods. Journal of Cultural Heritage, 76, 461-469, 2024）

更多未解之謎

雖然我們已經(jīng)對貝殼畫的繪畫技藝有了一定的了解，但對畫面中所出現(xiàn)的意象所代表的含義，我們還需要進一步的解讀。

例如，畫面中出現(xiàn)了什么果樹？人們穿著什么樣的衣服？佩戴著什么樣的頭飾？他們正在交接什么物品？這幅貝殼畫是類似連環(huán)畫一般的組圖嗎？對于貝殼畫，仍有一系列謎題等待解答，這也引領者我們深入探索貝殼畫的畫面所蘊含的豐富內(nèi)涵。

而作為一種隨葬品，貝殼畫可能承載著更深刻的含義。

比如，山東淄博出土的三組貝殼畫是被精心放置在棺外漆盒的北側(cè)的，而河北靈壽的貝殼畫則被簡單地放在墓主的雙足之間。

這兩種不同的擺放方式可能反映了不同的喪葬理念，以及體現(xiàn)了兩位墓主人身份、地位以及隨葬品的數(shù)量和質(zhì)量的差異。在淄博徐家村M32中，出土了大量的珍貴青銅器、金器、玉器等，這些奢華的隨葬品顯示出墓主人的非凡身份和地位。相比之下，靈壽縣青廉村M17的墓主是一位三十左右的女子，隨葬品很少。

至于古人為什么將貝殼畫作為一種隨葬品，原因可能是貝殼的獨特外形象征著生殖力，因此古人認為貝殼能夠保存靈魂，并防止身體腐爛。此外，根據(jù)五行學說和某些神話傳說，貝殼還可能具有引導墓主人靈魂通過冥河到達永生境界的功能。但這些解釋仍然只是猜想。

此外，貝殼畫作為一種藝術形式，必然充分展現(xiàn)了當時社會的風貌和文化內(nèi)涵。

如果把克利夫蘭博物館珍藏的兩件貝殼畫納入對比，則能觀察到明顯的相似之處。首先，所有貝殼畫都采用了“減地”技法，展示了工藝上的統(tǒng)一性；其次，用于繪畫的貝殼種類相同，大小相近，這表明貝殼材料是經(jīng)過精心挑選的，意味著貝殼畫的制作可能遵循著一個標準化的程序框架，確保作品的規(guī)范性。在題材上，貝殼畫主要描繪了人們參與各種活動的場景，這些活動往往與貴族身份或儀式意義緊密相連。至于顏料使用，這些繪畫在人物面部和皮膚處都采用了紅色顏料，可能反映了當時社會的審美觀念和文化傳統(tǒng)。

兩件貝殼畫的多視圖

（圖片來源：Chen D, Zhang WJ, Zhang WR, Wang XK, Wang WM, Luo WG. A miniature world: Revealing Warring States period shell paintings from Zhongshan State by multiple-methods. Journal of Cultural Heritage, 76, 461-469, 2024）

結語

總體而言，這種獨特的藝術形式在戰(zhàn)國時期的中國北方比較流行，其影響力一直延續(xù)到漢代。

貝殼畫作為古代文明的瑰寶，不僅材料特殊，而且主題多樣、構圖巧妙，具有很高的歷史、科學和藝術價值。作為中國早期繪畫藝術的典范，它們見證了人類智慧與藝術的輝煌。

未來，隨著科技的進步，我們有理由相信，更多被時間掩埋的文明將被喚醒，讓文物真正“開口說話”，與我們分享千年的故事。