1、四四 科技考古学发展简史科技考古学发展简史 以学科角度言，科技考古学的发展，只不过短短几十年的历史，可分为萌芽期和形成与发展期两个时期。 萌芽期萌芽期时间范围：时间范围：20世纪上半叶之前世纪上半叶之前 16、17世纪世纪 古物学产生古物学产生国外： 18世纪末 一些学者在对古物学研究的基础上作了相关的工作。 德国化学家克拉帕诺斯(.aproth)自行设计了一套化学分析方法 1836年汤姆森创立了三期说 之后三期说得到检验和确认 石器 铜器 铁器19世纪中期，查尔斯世纪中期，查尔斯赖尔赖尔地质学原理地质学原理的的发表发表 ，标志着地层学的创立。，标志着地层学的创立。 19世纪后半叶，在地层学的
2、指导下早期考古世纪后半叶，在地层学的指导下早期考古学家对特洛伊古城和庞贝古城等做了发掘学家对特洛伊古城和庞贝古城等做了发掘 19世纪末 里浮斯将军首次指出同一考古学文化层内的遗物是共存的 由此可以判断遗物的相对年代 20世纪初 瑞典人蒙德留斯对古物器型的分类作了系统的总结和阐述，考古层位学和类型学标志着近代考古学的诞生 19世纪，科技考古的重点集中于文世纪，科技考古的重点集中于文物的化学分析。物的化学分析。 金属文物 石制品 陶器 20世纪上半叶世纪上半叶 发射光谱开始用于青发射光谱开始用于青铜器成分的分析铜器成分的分析 开用科技仪器分析开用科技仪器分析文物之先例文物之先例 近代考古学一旦出现
3、近代考古学一旦出现 就表现了它旺盛就表现了它旺盛的生命力的生命力 伴随着考古调查和发掘的科学伴随着考古调查和发掘的科学化进程自然科学技术的理论和方法得到一化进程自然科学技术的理论和方法得到一定的应用定的应用 。 中国金石学相似或对应于西方的古物学；中国金石学相似或对应于西方的古物学； 20世纪世纪20年代西方的近代考古学传入，中国产生年代西方的近代考古学传入，中国产生了中国的近代考古学。了中国的近代考古学。 1928年中央研究院历史语言研究所成立年中央研究院历史语言研究所成立，并在同并在同年年10月派董作宾前往安阳小屯进行调查和发掘月派董作宾前往安阳小屯进行调查和发掘 是是中国考古学诞生的重要
4、标志。中国考古学诞生的重要标志。国内：殷墟殷墟3030年代发掘情景年代发掘情景 自近代考古学传入中国之初，就较注重自近代考古学传入中国之初，就较注重自然科学方法的应用。自然科学方法的应用。 这一时期是考古学理论和工作的科学化这一时期是考古学理论和工作的科学化形成期形成期，对自然科学技术的应用究竟未形成对自然科学技术的应用究竟未形成规模规模，科技考古学仅初露倪端科技考古学仅初露倪端 。形成与发展期形成与发展期2020世纪世纪5050年代至今年代至今 又可以分为两个阶段又可以分为两个阶段 第一阶段：第一阶段：2020世纪世纪5050年代至年代至8080年代年代 科技考古学的形成和初步发展期科技考古
5、学的形成和初步发展期 第二阶段：第二阶段：20世纪世纪80年代至今年代至今 科技考古学的发展期科技考古学的发展期 1949年，美国的利比年，美国的利比(W.F.Libby)创立了创立了14C测年方法测年方法 是考古学历史上的一个重要发展标志是考古学历史上的一个重要发展标志（ 利比利比） 被称为科技考古的被称为科技考古的“麦加麦加”的牛津的牛津大学的大学的“考古与艺术史研究实验室考古与艺术史研究实验室”的建立标的建立标志着现代意义上的科技考古（学）的开端志着现代意义上的科技考古（学）的开端 。形成和初步发展期本阶段特点：本阶段特点： 古代科技方面的资料积累和研究古代科技方面的资料积累和研究 科技
6、手段较广泛使用于考古研究中科技手段较广泛使用于考古研究中 主要侧重于测主要侧重于测年断代方面年断代方面 并开始了用计算机贮存并开始了用计算机贮存 考古信息的探索考古信息的探索 考古分支学科逐渐创立考古分支学科逐渐创立 如环境考古学、动物考古如环境考古学、动物考古学、地质考古学等学、地质考古学等 这一阶段科技考古学的发展在国内外表现不同这一阶段科技考古学的发展在国内外表现不同 在西方国家，早在在西方国家，早在2020世纪三四十年代，不少人类世纪三四十年代，不少人类学家、考古学家对传统的考古学提出质疑，希望学家、考古学家对传统的考古学提出质疑，希望把研究目标从器物的研究转变到对人的研究，科把研究目
7、标从器物的研究转变到对人的研究，科技手段也得到广泛应用技手段也得到广泛应用 中华人民共和国成立之初中华人民共和国成立之初 科技考古学在此时期科技考古学在此时期缓慢起步缓慢起步 19651965年中国社科院考古研究所建成我国第一个年中国社科院考古研究所建成我国第一个碳十四测年实验室碳十四测年实验室 分析和鉴定技术开始应用考古研究也同其他学分析和鉴定技术开始应用考古研究也同其他学科领域开始结合科领域开始结合 发展期 本阶段特点： 1 出现世界化的格局 2 参加的工作人员多学科化（玉米图） 3 科技考古研究贯穿了考古学研究的始终（航拍德国巴伐利亚图） 4 国际性会议的频繁召开（北京会议图） 5 科技
8、考古学工作趋于理性化、科学化 特瓦坎遗址发现的系列玉米遗存（右一为现代样品）特瓦坎遗址发现的系列玉米遗存（右一为现代样品） 德国巴伐利亚州哈尔斯德文化寨堡遗址（正植被标志）航片图 35届国际科技考古学术会议（北京）届国际科技考古学术会议（北京） 20世纪20年代王琎教授对铜钱的分析。 50年代，南京博物院罗宗真将宜兴周处墓的发掘文物送到南京大学化学系进行检测。 1957年，仇士华、蔡莲珍夫妇被夏鼐委以重任，建成中国第一个14C测年实验室，并测定出一批准确可靠的考古年代数据。 70年代后期，北京大学考古系实验室等也陆续发表了一批年代数据，建立了我国新石器时代考古学的确切年代序列，奠定了我国14C
9、测年的基础。中国科技考古学的发展中国科技考古学的发展 50年代前后，周仁等开创了古陶瓷科学技术的研究局面，上海硅酸盐研究所在这一领域贡献巨大。 北京钢铁学的古代冶金技术的研究取得了举世瞩目的成就。以上三个领域是中国科技考古的主流。 80年代末至90年代初，周昆叔等开展环境考古研究，成功召开了两次全国环境考古会议。 俞伟超，班村考古发掘，邀请地质、地理、动、植物和理化等专家进行多学科的综合研究 1996年，夏商周断代工程极大地促进了科技考古研究 我国科技考古学的发展与国际接轨并有自身我国科技考古学的发展与国际接轨并有自身特点特点 1 1）虽较西方起步略迟）虽较西方起步略迟 但速度较快但速度较快北
10、京大学加速器质北京大学加速器质谱碳十四制样系统谱碳十四制样系统2 2）注重文物物质结构、产地等的分析）注重文物物质结构、产地等的分析扫扫描描电电子子显显微微镜镜3 3）进行了分类研究）进行了分类研究筛选法工作图水筛法工作图常见孢粉图谱形常见孢粉图谱形态特征图态特征图 DNA结构示意图 电阻率法作业图电阻率法作业图青海喇家遗址中喇家村西冲沟西面空地的地磁场分布图青海喇家遗址中喇家村西冲沟西面空地的地磁场分布图 水下考古作业示意图文物保护技术人员在秦兵马俑坑现场进行彩绘保护文物保护技术人员在秦兵马俑坑现场进行彩绘保护敦煌莫高窟壁画可溶性盐类的吸附处理秦陵铜车马出土情况与修复后的陈列秦陵铜车马出土情
11、况与修复后的陈列 4 4）与国际合作愈来愈多）与国际合作愈来愈多 与美国、德国、英国、意大利、日本、法国、与美国、德国、英国、意大利、日本、法国、加拿大、澳大利亚等国家经常性地共同研究。加拿大、澳大利亚等国家经常性地共同研究。 研究项目涉及人类起源、农业起源、文明起源研究项目涉及人类起源、农业起源、文明起源、环境考古、文物保护诸多方面；在遥感考古、地、环境考古、文物保护诸多方面；在遥感考古、地球物理方法、地理信息系统（球物理方法、地理信息系统（GISGIS）方面颇有成效）方面颇有成效。5 5）大型的课题研究推动了科技考古学的发展）大型的课题研究推动了科技考古学的发展夏商周断代工程甲骨文日月食研
12、讨会夏商周断代工程甲骨文日月食研讨会 1995年 9月29日国务委员、科委主任宋健在京召开有历史学家、考古学家、测年专家参加的座谈会，提出。 1995年12月21日,国务委员李铁映、宋健主持会议,专门研究了“夏商周断代工程”的有关问题。 成立了领导小组,由国家科委副主任邓楠任组长,国家自然科学基金委副主任陈佳洱为副组长,国家教委副主任韦钰、中科院副院长路甬祥、社科院副院长滕藤、国家文物局局长张德勤、中国科协书记处书记刘恕为小组成员。“夏商周断代工程夏商周断代工程”缘起缘起 聘任李学勤、仇士华、李伯谦、席泽宗为首席科学家。经过近半年的紧张工作,由首席科学家提出了可行性报告,并通过了项目论证。 1
13、996年5月16日，国务院会议听取了邓楠的报告，批准了首席科学家的可行性论证报告，“工程”正式启动。 研究方法： “多学科交叉的研究方法” 自然科学和人文社会科学相结合到一起,共同进行三代年代学这一历史课题的探讨。“工程”涉及的学科与专业有： 属于人文科学的历史文献学、考古学、古文字学； 属于自然科学的天文学、年代测定技术； 坚持重大科学问题的民主集中制原则。 “工程”结果年表二朝代王年代朝代王年代年表三朝代王年代王年6 6）学术机构的建立和人才培养）学术机构的建立和人才培养 随着经济发展，全社会物质生活水平的提高，学科间的交叉融合日益加强。科技考古学是最为典型的交叉学科，而现代科学技术的新成
14、果，往往都能成功地应用于科技考古学。因而科技考古应当有较大的发展前景。 在国内外学者的努力下，科技考古学已取得了可喜的发展，但也正由于这是一门新兴学科，其在许多方面尚有待进一步发展和完善。 科技考古学发展前瞻逐步确立学科理论体系逐步确立学科理论体系 对科技考古学在认识不断加深的过程中，应重视建对科技考古学在认识不断加深的过程中，应重视建立一套其自身的理论体系，包括学科目标、理论和立一套其自身的理论体系，包括学科目标、理论和研究方法。这是国际范围内需要关注的问题。研究方法。这是国际范围内需要关注的问题。 目前，至少在我国已对科技考古学的理论开始有了目前，至少在我国已对科技考古学的理论开始有了认识
15、和探索，但总体来看，这方面的研究进展还较认识和探索，但总体来看，这方面的研究进展还较缓慢，有待于重视和加强。缓慢，有待于重视和加强。 加强学科之间的交流加强学科之间的交流 科技考古学的研究应当追求信息的全面性，不断丰科技考古学的研究应当追求信息的全面性，不断丰富和充实研究内容。富和充实研究内容。 要注重多方位的交流和探讨，既包括国际领域的国要注重多方位的交流和探讨，既包括国际领域的国内外互通信息与学习、借鉴，又包括不同研究领域内外互通信息与学习、借鉴，又包括不同研究领域资料与方法的借鉴与渗透。资料与方法的借鉴与渗透。 科技考古学方法的更新和完善科技考古学方法的更新和完善 科技考古学的出现，本身
16、就是考古学同其他学科结科技考古学的出现，本身就是考古学同其他学科结合的结果，在现阶段有些方法的应用还存在一定的合的结果，在现阶段有些方法的应用还存在一定的不足和缺陷，有待在实践中不断改进和完善。不足和缺陷，有待在实践中不断改进和完善。 对考古遗存的定性、定量分析极为必要，需要广泛对考古遗存的定性、定量分析极为必要，需要广泛使用数学方法和计算机信息处理技术。使用数学方法和计算机信息处理技术。 除对各种实物进行数理统计、量性分析、演绎推理除对各种实物进行数理统计、量性分析、演绎推理外，还可以建立考古学数据库、文献目录库、电子外，还可以建立考古学数据库、文献目录库、电子工具书，进行文物聚类分析和文化
17、脉络综合研究。工具书，进行文物聚类分析和文化脉络综合研究。科技考古学队伍的扩充 与学术发展的形势相比，科技考古学研究队伍有待扩充。这一问题的解决，抓紧专业人才培养当然是重要的。同时，进一步提高学科地位、加强学科的凝聚力与影响力，也是不容忽视的方面。 科技考古学理论将逐步完善，具有一定自然科学基础的考古学家和具有相当人文社会科学功底的新一代科技考古学家的出现，将令考古学与科技考古学的界线逐渐桃花源以至消失。届时，考古学将以全新的面貌出现，而科技考古学将完成自己的历史使命。 三三 科技考古学的理论方法科技考古学的理论方法 科技考古学受科学的理论指导，遵循考古学的基本理论：其研究方法既遵循考古学的一
18、般原则，又应具有其自身的特征。 在目前的情况下，基本可作如下的理解。科技考古学的理论基础科技考古学的理论基础 一一 、均变论、均变论 均变论(Uniformitanrianism)的思想主要由英国地质学家赫顿和赖尔所创立的。 均变论思想可概括为两点：一是古今一致的地球观。认为地球表面发生的各种作用无论过去、现在和将来都是相同的、一致的。地球上的物质始终在正常的、不变的力量作用下演变着。二是将今论古（the present is the key to the past）的方法论。 二、二、 进化论进化论 1859年，达尔文发表了物种起源，创立了生物进化论。 由进化论可知，人类是进化而来的，人类所
19、创造的文化和生存的社会也是按照一定的规律进化发展而来，那么人类的遗存物也应是进化来的。要研究古代人类社会及其规律，就必须具有进化的观点。参照生物进化存在不同的发展阶段和动物种群的变异现象原理，就可以对古代人类遗存作时空的划分，以及不同遗存间的联系进行探讨。运用文化进化的观点，可以对遗物进行分析。三三 、系统论、系统论 从科学的发展看，系统论是同信息论、控制论息息相关，三论归一，互有交叉。 系统论认为，任何一个系统都是由众多的要素构成，并按一定的秩序组织起来（各要素之间在时间和空间上的排列或组合构成系统的结构）。而系统本身又是上一层次系统的子系统或组成要素，系统内部的要素又可以作为子系统进行再一
20、次分化。简而言之，系统是各要素之间、要素于整体间相互作用、联系的矛盾体。 系统论中，事物的系统性、整体性、有序性、最优化都是事物的客观规律，从中可以寻找客观规律。这也是科技考古工作的方向。基本方法 科技考古学是考古学的一个分支，自然要遵循考古学的基本理论和方法。事实上，科技考古学涉及的现代科技方法，是考古学方法的深化，它在实际应用中将接受考古学理论的检验。两大方法论考古学地层学和考古类型学。考古地层学考古地层学 考古地层学的基本概念考古地层学的基本概念v 地层是地质学中的一个最基本的概念，是指有一定时间和空间涵义的一切成层岩石的总称。v 考古地层学，是借用地质地层学对地层的研究原理，在田野考古
21、发掘中科学地取得研究资料的方法。 文化层学的划分文化层学的划分主要依据土质、土色、包含物和遗迹现象划分地层 考古地层学的地层关系考古地层学的地层关系打破关系叠压关系共存关系 科技考古工作者在遗物的收集过程中要遵照层位学原理，坚持由上及下，由晚及早地收集和选取遗物和样品，同时注明详细出处。倘若在操作中发现早期文化层中可能混入的晚期遗物，一般不予采集。用科学手段测定的绝对年代，最后仍要经层位学的检验。 。考古类型学考古类型学 考古类型学的基本概念考古类型学的基本概念 考古类型学，是借用生物进化论和生物分类的原理，对考古发掘出土的遗物、遗迹，进行科学地整理、分类、分析、比较研究的方法。 考古类型学的
22、基本原理考古类型学的基本原理v一是一般的进化的原理，即从事物都是低级到高级，由简一是一般的进化的原理，即从事物都是低级到高级，由简单到复杂演化的；单到复杂演化的；v二是相似性原理，即根据遗存的相似程度分类和排列次序。二是相似性原理，即根据遗存的相似程度分类和排列次序。器物的分类示意图铜器铜器生产工具生产工具生活用具生活用具武武 器器炊器（鼎、釜、甗等）食器（簋、豆、匕 等）酒器（爵、尊、觚 等）大类 亚 类 次 类器物类型式的划分器物类型式的划分器物的分型 型是类之下次一级分类单位，主要依据器物形态进行划分 。不同形态的器物，可能各有各的源流，各有各的形态演变过程。故型是对一类有演变序列的器物
23、总的特征的概括。 器物的分式 式式是型之下的次一级分类单位，每一型器物依其形态演变过程中阶段性变化，选出从早到晚各个阶段的标准器形，分为若干式，代表这一型器物各个演化阶段的特征。 式别号用、表示。如式瓶、式鼎等。考古学的工作程序：考古学的工作程序：环节一： 考古调查。考古调查。通过实地勘察，发现古代遗存的位置、所属时代遗迹保存状况。分为普查和专题调查。考古调查环节二： 考古发掘。考古发掘。在学科理论指导下，对古代遗存按照其原始层位，把遗迹、遗物逐层揭露出来，对它们进行科学解释，以达到复原当时生活情景的目的。 考古发掘环节三： 室内整理。室内整理。把调查、发掘所获得的实物资料，进行系统的梳理、分
24、析、归纳其中的规律性内涵，在此基础上把调查、发掘资料向学术界公布。室内整理科技考古的研究方法广义的科技考古学方法可以理解为科技考古学的方法论。原则上讲，科技考古学的方法论与考古学的方法论相同，即将各种学科的理论、方法和手段有机结合，应用于古代人类遗留下的实物资料的收集、整理和研究之中。狭义的可理解为测试分析方法，即各门自然科学方法。 科技考古学应贯穿于考古学工作程序考古调查、考古发掘、室内整理与综合研究的整个过程中。科技考古学的特点：科技考古学的特点： 科技考古学作为一门学科，是以各种自然科学技术手段的加入或应用为特征的。或者说科技考古学的最主要特点就是用现代科技手段进行考古研究。这些科技手段
25、来自于自然科学的各个领域，如物理学、化学、地质学、地理学、生物学、环境学等学科。按研究内容科技考古学中采用的方法可大致分为：按研究内容科技考古学中采用的方法可大致分为：1.遥感技术、地球物理勘探技术：遥感技术探测古代遗存，可为考古发掘指明方向，并为了解遗址结构布局提供新的途径。航空遥感、航天遥感、地磁测量仪、电阻测量仪、电磁测量仪以及地质雷达探测仪等；2.断代测年方法：遗迹和遗物的年代是考古学家最关心的信息，也是考古研究的基础。放射性碳素测年法，即14C测年法；释光法：热释光(TL)、光释光(OSL)、红外释光(IRSL)；顺磁共振(ESR)法、钾氩(K-Ar)法、 裂变径迹(Ft)法、釉系法
26、、古地磁(PM)法、氨基酸外消旋(R)法、黑曜岩水合法、树木年轮法以及骨化石含氟量分析法等。3.文物的测试分析技术：利用现代仪器和分析手段分析测定古代文物，进行文物的真伪判别、工艺制作等的研究；4.产地分析方法：人类遗存时空框架的建立是考古学研究的基础。产地分析为遗存提供空间坐标。微量痕量元素、同位素比值与物相；微量痕量元素的分析方法：仪器中子活化分析(INAA)、等离子体放射光谱(ICP)、等离子体质谱(ICP-MS)、原子吸收光谱(AAS)、X射线荧光光谱(XRFS)：按接收系统分：波长色散和能量色散；按光源分：X射线荧光光谱、质子X荧光光谱(PIXE)基于同步辐射光源的X射线荧光光谱等；
27、 物相：岩相与金相；X射线衍射分析、岩相显微镜与金相显微镜，扫描电子显微镜(SEM)和透射电镜等5.古代先民的食谱分析：分析古代先民的食谱，可了解古代先民的生活方式及其所处的生态环境。配有元素分析仪的气体质谱，色谱、色质联用谱仪； 6.生物考古：可望提供人类起源、进化以及迁徙等重要信息。包括动物考古、植物考古和人类学研究等；基因考古：基因考古：PCR扩增仪、基因测序仪，大型计算机作数据处理；7.环境考古：分析古代先民的生活环境，推测环境发展的历史和规律等。其它：其它：农业考古、陶瓷考古、冶金考古、音乐考古和美术考古等； 科技手段虽然很多，但各有专长，每一种特定的科技手段只能解决考古学研究的某一
28、方面问题，而且大多数是无法相互代替的。所以，在实践中要多种技术互相补充或检验。五五 科技考古学与其他学科关系科技考古学与其他学科关系 科技考古学利用科技手段进行考古学研究，它与自然科学和社会科学的许多学科有着广泛的联系。 科技考古学是考古学的一个重要分支 科技考古学事实上已是考古学的一个分支。 众所周知，田野考古学是通过调查发掘获取到考古资料的，在其操作过程中遵循层位学和类型学原理。田野考古学是考古学的一个分支已得到公认。科技考古学则是以现代科技的方法和手段对古代遗存进行调查、分析、研究，它在发展考古学的同时接受了考古学的检验。作为考古学的一个分支，科技考古学的研究对象、性质与考古学一致。 科
29、技考古学无疑科技考古学又与考古学有所区别，二者的研究方法、研究目的、研究对象的侧重点有所不同。科技考古学除了具备考古学的知识外，还要有环境科学、人类学、物理学、化学、计算机等学科知识。扩大了考古资料识读的含量，开辟了考古学新的研究领域。 科技考古学与科学技术史的关系 科学技术史是研究科学技术的发生、发展及不同历史时期中科学技术与社会的相互关系，进而寻求科学技术内在规律及其发展动力的科学。而科技考古学则用自然科技理论和方法来研究考古遗存，探讨其后面人的行为。 两者的概念截然不同，研究内容也有明显的区别。科技考古学的研究对象是古代遗迹和遗物（包括出土和传世的）；科学技术史则包括各门科学技术的综合史
30、、分科史（或专门史）、国别科技史、断代科技史（某一历史时期的科技史）、科学技术思想史、科学家和发明家及技术工程人员的传记研究等。 二者也有密切联系，科学技术史研究的许多方面“是要依靠考古学提供实物标本和涉及标本的有关资料（例如标本的年代和出土情况等）。”如果没有考古实物资料中的科学技术部分，科技史的研究将非常片面。 与此同时，科技考古学的发展在一定程度上有赖于科技史的研究成果，借鉴科技史的研究成果，可深化和扩展科技考古学的研究层次和内容。 科技考古学与相关自然科学学科的关系 科技考古学与物理、化学、地质、生物、人类学、环境科学、数学等学科密不可分，凭借这些学科的方法科技考古学得以存在和发展；反过来，科技考古学也丰富着这些学科的内容。 谢谢！谢谢！
