1科技考古简介

1、科技考古概论1为什么学习科技考古？考古学是一门探索人与自然的关系以及人类古代社会历史的科学,其据以研究的对象是实物资料,即古代人类遗留下来的遗迹与遗物都具有自然属性。而对实物资料的研究,必然离不开自然科学的参与物理、化学、生物学等方法进行研究。回顾考古学的发展历程, 可以发现,考古学的每一次深刻变革,几乎都是自然科学向考古学渗透的结果。考古学的理论基础地层学和类型学源自自然科学地质学原理和生物分类。考古学三大问题：人类起源、农业起源和文明起源都离不开科技考古。2拓宽了考古学的研究范围和层次：从传统的基于器物讨论文化的源流，到反映人类的生活环境、交通贸易、饮食结构、种植饲养等问题，时空范围扩大。

2、提供更精确的信息，提高了工作效率和准确度。“透物见人”。再现人类社会科学技术的发展历程和成就。通过对古代社会的研究，找出相关规律，尝试对现代社会的发展趋势进行预测。3科技考古的研究层次自然科学领域的多种科技手段用于考古学研究（考古技术）；研究如何应用现代科技方法于考古方面的各项应用技术等等（考古技术）；如何运用现代科技研究方法解决考古学问题（考古学）。4定义利用自然科学和考古学的理论、方法和手段，分析研究古代实物遗存，获取丰富的“潜”信息，以探索人与自然的关系以及古代人类社会历史的科学。 （王昌燧）科技与考古学的结合，对我国考古学发展起到了明显推动作用。科技考古不能脱离考古学独立存在，必须建立

3、在考古学研究的基础上。 （王昌燧）5英文名称ArchaeometryArchaeological scienceThe archaeology of science6科技考古科技考古科技考古7试图回答的问题8四个层次依次展开获取考古资料基本途径的田野考古；对所获考古资料的整理、分析和基础性研究；研究内容扩展和上升到环境、经济、人类社会和思想文化的社会考古研究；文化遗产的保护、利用和面向大众的公共考古。概论教材还特别强调对自然遗存的收集、科学检测、分析和研究。9考古的科学性1011科技考古国内外以科技考古命名的大学或研究单位12科技考古的研究对象13“生活垃圾”研究对象为古代社会遗留的各种“生活

4、垃圾”遗迹和遗址。1415现代科学分类国家自然科学基金委员会：数理科学部 化学科学部 生命科学部 地球科学部 工程与材料科学部 信息科学部 管理科学部 16International Symposium on Archaeometry in 2014The symposium covered the following major sessions: “Stone”, “Plaster and Pigments”, “Ceramics, Glazes, Glass and Vitreous Materials”, “Metals and Metallurgical Ceramics”, “Ar

5、chaeochronometry and New Trends in Luminescence Dating”, “Human Environment and Bioarchaeology”, and “Remote Sensing, Geophysical Prospection and Field Archaeology”. 17考古材料种类Price, 20111819有机残留植物动物人类古土壤残留物衣物染料壁画等等20按照研究对象分类陶瓷考古冶金考古植物考古动物考古生物考古环境考古21研究方法多种多样理论和手段多样化22科技考古学的研究方法 狭义和广义； 狭义：可理解为测试分析方法；

6、按研究内容可分为： (1). 断代测年方法 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、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。23 (2). 产地分析方法 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光管荧

7、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；24 同位素比值分析：固体质谱(MS)， 高分辨ICP-MS和高分辨激光光谱； 物相：岩相与金相； XRD、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。 (3). 古人类的食谱分析 配有元素分析仪的气体质谱； 色谱、色质联用谱仪； 13C交叉极化魔角自旋核磁共振谱仪 (13C CP MAS NMR)； 25 (4). 基因考古 PCR扩增仪、基因测序仪、大型计算机； (5). 遥感考古 航空平台、地磁测量仪、电阻测量仪、电磁 测量仪、多光谱测量仪及地质雷达探测仪等； (6). 其它 环境考古、农业考古、

8、陶瓷考古、冶金考古、 音乐考古和美术考古等； 狭义：各种学科的理论、方法和手段有机结合， 应用于实物资料的收集、整理和研究之中。 广义：多解方程： 自然科学为方法， 考古资料为边界条件。 26考古学家想知道什么？27科技史、考古学与科技 考古学之间的关系 1). 科技史定义 科学技术史：揭示历史上重要的科技发现和发明， 探索科学技术萌芽、发展和演变的过程和规律， 为探寻当代科学前沿、预测科学技术的发展方 向，提供分析方法和依据。 2). 科技史、考古学与科技考古学 讨论：三者的异同； 对象，方法和目标；28 相同点： (1). 对象：石块和木棒；打制石器，火的利用； 采集和渔猎；弓箭；磨制石器

9、；农业和畜牧业； 陶器；铜器；语言、图画和文字； (2). 方法：史前，颇为相近； (3). 目标：考古学与科技考古学相同； 不同点： (1). 对象：考古学与科技考古学更广泛； (2). 方法：科技考古学涉及更多； 历史时期，科技史与考古学都十分重视文献； (3). 目标：科技史明显不同；29 3. 科技考古学的发展简史 1). 国际科技考古学发展简史 1795年，克拉帕诺斯，专门化学分析方法， 6枚古希腊和9枚古罗马的硬币，铜基合金； 3年后，喀普里岛罗马国王提比略别墅内， 三块彩色玻璃马赛克，成色机制； 19世纪上半叶，许多著名化学家； 1842年，德国道帕特大学戈贝尔教授 俄国波罗的海

10、地区出土黄铜器的研究； 化学分析和理解考古遗存意义间的本质联系， 认为这些铜锌合金应产于罗马帝国；30 不久，奥地利沃塞尔博士，古代金属文物 成份数据统计处理，化学性质群的概念； 18641866年间，法国矿物学家达牟博士 凯尔特人的硬质石斧，指出了它们的矿料来源； 之后，又系统研究了黑曜石制品及其来源； “交叉研究”的最早倡导者； 明确指出，文物的化学成份和地质特征 与其矿料来源密切相关，呼吁自然科学家 从各自领域帮助考古学家，考古发现物的意义。 31 1895年，美国哈佛大学理查德教授， 波士顿精美艺术博物馆，古雅典陶器； 认为：产于古雅典城； 两个重要思想：样品群中，若各个样品同一元素含

11、量 集中在一个狭窄的范围内，预示来自有限的地理源； 相当规模的“数据库”，与待分析样品测试值比较， 系统研究文物产地的前提； 20世纪初，莱特兄弟飞机，遥感技术应运而生； 卫星上天，摄像、信息处理和计算机技术； 数字地球人文系统的建立； 科学技术的发展，不断创造新的测试方法， 新测试方法，又推动各学科(包括考古学)的发展；32 20世纪上半叶，发射光谱，青铜器成份分析； 仪器分析先河； 1949年，美国利比教授，14C测年方法； 考古学，定性描述，定量表达； 1960年，诺贝尔化学奖； 19541956年间，奥本海默，塞耶、道德森， 中子活化分析，文物来源； 地中海地区出土古陶器的产地； 美国

12、化学家M.卡尔文教授，光合作用，植物内， 化学过程，即“卡尔文途径”；1961年度诺贝尔化学奖； 19661967年间，哈奇和斯莱克，另一种过程； “哈斯途径”；少数多汁植物遵循CAM途径； 33 1993年，诺贝尔化学奖获得者之一、 美国Cetus公司人类遗传室K.米勒斯， 聚合酶链式反应(PCR)，Real-time PCR； 古代脱氧核糖核酸(DNA)再现； 现代人起源：非洲起源说； 农业考古成为科技考古的热门领域； 最早驯化中心： 近东，东亚，非洲撒哈拉沙漠以南，中美洲和北美洲； 最早驯化物：小麦、大麦、豌豆、小扁豆、狗、猪、 山羊、绵羊和牛； 内大陆东地中海和阿富汗之间； 约公元前9

13、000年前； bread wheat，黑麦、无花果、橄榄、葡萄和亚麻等；34 墨西哥、南美西北部和北美东部： 墨西哥：葫芦，南瓜，倭瓜、西葫芦？ 公元前8000年； 鳄梨、辣椒、蚕豆、玉米； 公元前5000年前； 与此同时：火鸡、狗和无刺蜜蜂； 秘鲁：葫芦，蕃茄，蚕豆和土豆； 豚鼠、美洲驼(无峰驼)、羊驼；约公元前3000年； 南撒哈拉：非洲稻米、珍珠稗(御谷)、高粱等； 牛和山羊；公元前2000年； 北美洲东部：向日葵、藜属植物；公元前1000年； 新几内亚：水果、山芋类块茎作物；古代农田； 约公元前7000年； 35 中国：小米、猪、绵羊、鸡；公元前6000年； 稻米；公元前8000900

14、0年； 块根植物；公元前30007000年； 相比之下，东亚的研究仍显不足； 农业起源假说 绿洲；自然栖息；人口压力；边界、社会等假说； 产生于近东的最早证据； 不一定适用于其它地区； 绿洲：北非、近东，河边或有泉水的沙漠中； 如埃及尼罗河、约旦河谷； 更新世结束，干旱期； 植物在有限水源附近生长； 自然栖息：更新世结束，气候无明显变化； 野生祖先生活地区； 伊拉克北部Jarmo遗址发掘； 36 人口压力：没有其它选择时，农耕； 边界：野生食物缺乏的边界地区，方能感受人口压力； 社会：个人食物集累过剩，转为稀少石头、金属等； 财富？农业是手段：社会产生不平等； 平均主义社会变为阶级社会； 都有

15、依据，但都不能解释所有事实； 农业起源研究的困惑和前景 困惑：碳化稻DNA；植硅体测量；古代耕作区； 前景：耕作区的发掘：测年、碳屑、统计； 新技术：碳化稻DNA；植硅体测量； 驯化动物起源： 亲缘关系，食谱分析；37 2). 我国科技考古学发展简史 20世纪20年代，王琎教授：古钱币分析； 周仁教授：古陶瓷分析； 若干考古遗址的相关研究； 50年代，罗宗真教授，宜兴周处墓； 我国解放后科技考古的早期阶段； 1957年，仇士华、蔡莲珍夫妇，右派； 杨承宗、夏鼐、刘东生；地质所； 自力更生，我国第一个14C测年实验室， 测定出一批准确可靠的考古年代数据； 文革后，和北京大学考古系实验室一起， 数以千计的年代数据，新石器考古学的年代序列， 奠定了我国14C测年的基础；第二阶段；38 80年代末至90年代初，断代测年、古陶瓷研究、 冶金技术：主体；社科院考古所、