科技考古六十年 学科荒原变前沿

本报记者 赵晓霞

图为二十世纪五十年代的仇士华(右)和蔡莲珍。 蔡莲珍供图

中国社会科学院科技考古与文化遗产保护重点实验室碳十四年代学实验室内，工作人员正在开展科研工作。 陈相龙供图

二〇一〇年，中国社会科学院考古科技实验研究中心张君(左)和王明辉在开展人骨研究。 王明辉供图

二〇二五年年初，“妙手活千秋——科技考古与遗产保护经典成就展”在位于北京的中国考古博物馆开展。图为参观者在展厅观看实验室考古展示区。 新华社记者 李 贺摄

近年来，良渚遗址持续推进科技考古。图为科研人员在良渚古城南城墙遗址取土样。 新华社记者 翁忻旸摄

1959年，中国科学院考古研究所(1977年改为中国社会科学院考古研究所)副所长夏鼐在办公室递给仇士华、蔡莲珍一本书——美国科学家利比撰写的《放射性碳素测年方法》。

碳十四是碳的一种具有放射性的同位素，由于其半衰期长达5700多年，且广泛存在于有机物体内，因此可以根据死亡生物体内残余的碳十四成分来推断它存在的绝对年代。正是基于此，时任芝加哥大学教授的利比发明了碳十四年代测定法。这项发明引发了现代考古学的第一次革命。

1954年8月，夏鼐读到了利比的这本书。隔年，他撰文介绍碳十四年代测定法的重要性，指出其应用可使史前考古的相对年代转变为绝对年代，同时推动在国内尽快建立碳十四年代学实验室。1959年，夏鼐把中国科学院原子能研究所(后改为中国科学院高能物理研究所)研究人员仇士华和蔡莲珍调入考古所，碳十四年代学实验室的筹建就此启动。1965年，该实验室诞生首批科学数据，这一年也被视为中国科技考古学科的起始之年。

多个新石器时代考古学文化有了确切的年代序列

时间回到1959年，摆在仇士华、蔡莲珍面前的是如何将《放射性碳素测年方法》中的理论转化成可操作的实践，这中间的不易可想而知。当时没有现成的实验设备，甚至很多元器件都难以买到。仇士华、蔡莲珍夫妇从裁剪硅钢片、绕制变压器开始，一个零件、一个仪器地研制。经过几年的努力，他们终于完成了各项设施的设计制造，实验室正式运行。但疑问随即而来——如何验证实验结果的可靠性？

他俩想了一个办法——让考古学家把已知年代的文物样品拿来做碳十四测定，看看测出的结果和文物的年代是否相符。仇士华选了3个样品，通过背对背检测，最终得出的数据都在文物专家已知的年代范围之内，实验终于达到了令人满意的应用水平。

蔡莲珍记得，在获得成功的那一刻，她和仇士华想到公园散散步，却发现累得走不动。“做工作的时候感觉不出来累，一歇下来，感觉很疲倦，真是一点力气都没有了。”

就中国碳十四测定年代方法的建立和发展，中国社会科学院考古研究所研究员、中国社会科学院考古研究所考古科技实验研究中心原主任袁靖撰文指出：“多少年来，考古界对于考古学文化的绝对年代是无法做出准确断定的。夏鼐先生领导了中国碳十四测定年代方法的建立，并将其成功应用于史前考古研究之中。1977年，夏鼐先生发表了著名的《碳-14测定年代和中国史前考古学》一文。他在文章中充分肯定了碳十四测年法的作用，利用经过碳十四测定年代的近百个数据，全面整理了中原地区、黄河上游甘青地区、黄河下游地区、长江中下游地区的新石器时代遗址的绝对年代，初步建立了中国史前多个文化的年代框架，使中国的多个新石器时代考古学文化有了确切的年代序列。这在中国科技考古史上永远是一个经典案例。”

从“学术荒原”跨越到“学科前沿”的转型缩影

60年后，满头银发、年逾90的仇士华、蔡莲珍和接续其后、在科技考古领域耕耘的学者在日前于北京召开的“传承与创新：科技考古学科六十年”学术研讨会上，共同回顾中国科技考古发展历程，展望未来。

“几十年的共同努力，碳十四测年技术水平不断改进，从气体法、液体法到先进的加速器方法。精确度、稳定性，样品重量、数量，人员素质，普及规模等都能充分满足用户要求。应用范围也从考古学、地质学，扩展到了需要年代依据的众多学科。”蔡莲珍说，更令她感叹的是科技考古的快速进步和发扬光大，通过科技考古能够发现的古代风貌越来越鲜活。

确实，科技在考古中扮演着越来越重要的角色——动物考古，多维度、多层次地研究古代社会对动物资源的开发利用、动物在古代社会和文化中扮演的角色；植物考古，探索中国农业起源和早期发展脉络，找寻作物传播的路线和机制，为早期国家形成的农业基础提供证据；人骨考古，厘清中国境内古代人类的演化脉络，初步构建古代人群体质特征的时空谱系，复原不同历史阶段人群的健康状况、生计模式与社会分工；数字考古，引领最新空间信息技术革新，揭示史前治水面貌；木材考古，为解析古代历史、文化和社会，提供独特视角；古DNA研究，破解人种和族群关系……

“以数字考古新进展为例，伴随着测绘、遥感、三维重建、激光雷达扫描等现代空间信息技术的发展，考古测绘技术已经完成从点信息、面信息的获取，向三维空间信息全要素获取与深度处理的飞跃。人工智能的应用提升了数据处理速度和数据利用率，拓展了数据的应用深度和广度。”中国社会科学院考古研究所研究员刘建国说。

回望历史，中国社会科学院考古研究所党委书记梅忠堂认为中国社会科学院科技考古学科发展有3个关键节点：1965年，当时的中国科学院考古研究所建立了国内首个碳十四实验室，开启了科技考古专业化征程；1995年，考古科技实验研究中心组建，实现了从“分散探索”到“系统整合”的历史性跨越；2024年，科技考古与文化遗产保护重点实验室揭牌，重组18个子实验室与5个联合实验室，研究领域涵盖碳十四年代学、古DNA、同位素分析、残留物分析、环境考古、人骨考古等，从而构建起涵盖多领域的全链条科研体系。

正如中国社会科学院副秘书长、中国历史研究院常务副院长马援所言，中国社会科学院科技考古学科60载的发展历程，是新中国科技考古完成从“学术荒原”跨越到“学科前沿”的转型缩影。

中国科技考古已成世界科技考古重要组成部分

中国科技考古的发展并非一家机构的单打独斗，而是科研机构、院校携手前行。

以北京大学科技考古学科发展为例，就有一条属于自己的发展轨迹。据北京大学考古文博学院副院长兼科技考古教研室主任崔剑锋介绍，1973-1975年，在中国科学院考古研究所的帮助下，该校建成国内第一家低本底液体闪烁计数法碳十四实验室，开启国内高校由文科主导的文理交叉实验室先河；1998年，年代学实验室分为文物保护实验室和科技考古实验室；进入2000年以后，研究方向开始扩展到定量考古、陶瓷科技考古、冶金考古、动物考古、植物考古等。

“新时代以后，随着古DNA、残留物分析等更先进技术引发的考古学研究的新的革命，北大科技考古也适时而动，引进相关的科研人才，建立其相应的研究方向。值得一提的是，2023年，考古科学教育部重点实验室(北京大学)立项，经过3年建设，于2025年通过验收。”崔剑锋说。

中国国家博物馆考古部建立的遥感与航空摄影考古中心，吉林大学成立的包括体质人类学与遗传基因研究、地理信息系统在考古中的应用、环境考古学、动物考古学等在内的边疆考古研究中心，北京科技大学的科技史与文化遗产研究院，山东大学的科技考古教育部重点实验室，复旦大学成立的科技考古研究院等，都是中国科技考古发展这幅画卷不可或缺的部分。

中国科学院大学人文学院教授王昌燧表示，早在20世纪80年代，我国的碳十四测年研究业已取得举世瞩目的成就，而陶瓷考古和冶金考古水平则已稳居世界前列。近40年的长足发展，我国的科技考古已成为世界科技考古的重要组成部分。如今，环境考古、农业考古和生物考古早已成为科技考古的主流，随着古DNA、古蛋白、有机残留物以及植物微体化石等分析方法的有效推广，科技考古捷报频传。

“展望未来，同步辐射、散裂中子源等大科学装置，特别是AI技术在考古领域的成功应用，将为中国考古学的发展注入新活力。”王昌燧说。