科技考古學

前言

　　北京大學考古學系及其前身考古專業(yè)，早在1973年就開設了科技考古課程。但名稱幾經變動，有時叫“現(xiàn)代科技與考古”，有時叫“現(xiàn)代科技在考古學中的應用”，最后用了一個比較簡單的名稱——科技考古學。這反映我們對于學科性質的認識有一個過程，一時還把握不準?！　∥覀€人認為，科技考古教學的目的，不在于讓學生掌握多少技術，而首先是要讓學生了解科學技術對考古學研究的重要作用，關注科技考古的最新信息，同時要培養(yǎng)考古人員的科學素質，掌握一定的科學理論和方法，按照科學的程序去處理資料、提取信息，研究各種信息之間的聯(lián)系，從而推導出有科學根據(jù)的考古學結論。我認為整個考古教學都要貫徹這個精神，科技考古學更具有義不容辭的責任。要講清楚這個問題，還得從考古學的學科性質講起?！　】脊艑W是依據(jù)古代人類社會留下的實物遺存來研究人類社會歷史的，從學科目標和研究的主要內容來說，無疑屬于歷史學科。但考古學不是傳統(tǒng)的歷史學的自然延伸，傳統(tǒng)的歷史學不能直接產生考古學?？脊艑W也不是金石學或古器物學的直接延伸，從金石學或古器物學也不能直接產生考古學?？脊艑W的產生，是在歷史學的發(fā)展提出了尋找新的證據(jù)和拓展研究領域的要求，在地質地層學和生物分類學初步形成的學術背景下，借用了二者的基本原理，并且依據(jù)人類歷史文化遺存的特點而加以改造為考古地層學(或層位學)和考古類型學(或標型學)，在實際工作中運用了測量、繪圖和照相等技術，后來又引進文化人類學中的文化圈理論而改造為考古學文化的理論。只有具備了這些基本理論和操作技術，考古學才真正成為二門新興的獨立學科而得到學術界的承認。這說明考古學的產生就是同自然科學技術的應用分不開的。此后考古學的發(fā)展，不但依賴于考古工作的開展和資料的積累，依賴于相關理論和方法論的探索，更有賴于現(xiàn)代科學技術的廣泛應用。

內容概要

　　本書以考古遺存的勘探、人類及其文化起源和進化年表的建立、冶金考古、陶瓷考古、古環(huán)境復原以及農業(yè)和畜牧業(yè)的起源等考古學內容為脈絡體系，論述自然科學的思想和方法在考古學的學科研究與發(fā)展中的作用。這種論述體系有助于考古人員的把握。而對科技內容則著重于規(guī)范、通俗地介紹其基本原理，以利于文科讀者的理解，并通過綜述、比較和前后引證。使分散在各章節(jié)中相互關聯(lián)的科技內容盡量整體化。寫作特點在于辨證分析各種科技測量技術的優(yōu)點和缺點、成果、前景和局限性，著重介紹學界正在探討的熱點課題和有爭議的觀點，以期引起讀者的興趣和思考?！　”緯鴥热葚S富全面，并反映最新的成果、論述思路清晰、文字流暢、可讀性強?！　∽x者對象除考古、科技考古和文物保護的學生和研究人員外，對從事古人類學和第四紀研究的人員也有參考價值。希望本書能激發(fā)其他學科的讀者對屬于文理結合的科技考古學的興趣，希望有助于對考古學感興趣的科技人員在自己的研究領域中找到介入考古學研究課題的切入點。

作者簡介

　　陳鐵梅，男，北京大學考古系教授，博士生導師，1959年畢業(yè)于前蘇聯(lián)列寧格勒大學物理系，1973—1999年任考古系科技考古實驗室主任，長期從事科技考古和定量考古的教學和研究。主要研究方向為：14C、不平衡鈾系和電子順磁共振測年，古陶瓷的產地溯源研究和考古資料的定量研究。發(fā)表論文近200篇，合作或主編專著2部，譯著1部，包括最近出版的《定量考古學》。為建立我國的史前年代學，特別是古人類和舊石器考古年代學，為推進我國考古學研究的數(shù)量化做出貢獻。曾獲國家科技進步三等獎，國家教委和中國社會科學院科研成果一等獎。歷任我國科技考古學會副理事長，第四紀科學研究會理事，QuaternaryScience Reviews-Geochronology和《考古科學和文物研究》等雜志編委，蓉譽職稱有德國國家考古研究所通訊成員等。

書籍目錄

第一章緒論1．1科技考古學的學科歸屬、發(fā)展簡史和研究對象1．2學科的知識體系和科技考古工作者的知識結構1．3學科的理論基礎1．4學科方法論的一些特點1．4．1科技考古學是實證性的學科1．4．2科技考古學體現(xiàn)多學科的綜合研究1．4．3科技考古學屬定量研究的學科1．4．4科技考古學遵循統(tǒng)計推斷的邏輯1．5科技考古學與相關學科的關系1．5．1科技考古學與科學技術史的關系1．5．2科技考古學與文物保護科學的關系1．5．3科技考古學學科內部各分支間的關系1．6科技考古研究人員的培養(yǎng)問題第二章考古遺存的科技勘探方法2．1遙感考古勘探2．1．1遙感考古勘探的原理、基本設備和發(fā)展概況2．1．2航空照片的解譯2．1．3專業(yè)的航空考古勘探2．2地面的地球物理勘探2．2．1磁法勘探2．2．2電阻率勘探方法2．2．3探地雷達勘探2．3全球定位系統(tǒng)和考古地理信息系統(tǒng)2．3．1全球定位系統(tǒng)和電子全站儀2．3．2考古地理信息系統(tǒng)第三章研究人類誕生和進化的時間標尺——上新世和更新世的測年3．1人科早期成員在非洲的進化及其時間標尺3．2鉀氬測年和氬一氬測年方法3．2．1鉀氬法測年的基本原理和年齡計算公式3．2．2Ar-Ar測年技術3．2．3含鉀單礦物的激光熔融AAr測年3．2．4鉀氬法測年的應用實例和測年誤差3．3裂變徑跡測年方法3．3．1原理與技術3．3．2測量誤差與應用3．3．3a徑跡測年方法3．4古地磁測年方法3．4．1地磁場的反轉和地磁極性年表3．4．2巖石和沉積物的剩余磁性3．4．3地磁極性年表的時間刻度3．4．4肯尼亞庫彼福拉遺址和我國巫山龍骨坡遺址的古地磁測年3．4．5古地磁測年的一些問題3．4．6古地磁測年和考古地磁測年的區(qū)別3．5中更新世時段的人類進化和研究現(xiàn)代人起源的時間標尺3．5．1中更新世各大洲的直立人和早期智人3．5．2解剖學現(xiàn)代人的出現(xiàn)3．5．3關于尼安德特人3．6不平衡鈾系測年方法3．6．1自然界的3個放射性衰變系3．6．2鈾系法測年的基本原理和前提條件3．6．3鈾系法測年前提條件的檢驗一3．6．4鈾系測年法的三種技術3．6．5鈾系法在建立中更新世古人類進化年表中的應用3．7釋光測年方法3．7．1熱釋光(TL)測年的原理和熱釋光的測量3．7．2累積劑量和年劑量率的測量3．7．3熱釋光測年應用于古人類研究實例3．7．4光釋光(OSL)測年方法的原理和應用于沉積物測年的優(yōu)越性3．7．5光釋光技術應用于古人類與考古遺址堆積物測年的實例3．8電子自旋共振測年方法3．8．1電子自旋共振現(xiàn)象和測年的原理3．8．2電子自旋共振方法應用于古人類遺址測年實例3．9基于第四紀全球氣候變化的時間標尺和天文學時間標尺3．9．1深海沉積物的氧同位素時標3．9．2黃土地層剖面中古氣候代指標記錄的冰期與間冰期交替3．9．3第四紀全球氣候變化與地球軌道參數(shù)周期變化間的關系——天文學的時間標尺3．10研究人類進化的分子生物學時間標尺3．10．1估測人猿分離時問的血紅蛋白分子鐘3．10．2估測現(xiàn)代人最早共同祖先年代的核苷酸分子鐘3．11Be和Al等宇宙成因核素應用于上新世和早、中更新世測年的前景3．11．1連續(xù)堆積地層的Be時間標志3．11．2宇宙成因核素測量巖石的暴露年齡3．11．3宇宙成因核素測量石英砂的埋藏年齡3．12我國境內人類進化的年代學問題3．12．1我國早更新世的人化石及石器文化3．12．2我國中更新世古人類遺址測年中的一些問題3．12．3中國境內現(xiàn)代人的起源問題第四章全新世新石器文化和歷史時期考古遺存的測年4．1鉀氬法測年等更新世測年方法應用于全新世考古測年的探討4．2基于地球公轉周期的高精確度測年4．2．1樹木年輪測年4．2．2紋泥測年4．2．3冰芯測年4．3c測年概述、基本原理和假設前提4．3．1碳元素的全球循環(huán)和“C同位素的產生4．3．2“C測年的4個基本假設前提4．3．3關于c同位素的半衰期4．3．4C測年的測量對象4．4C測年的技術實施4．4．1現(xiàn)代碳標準物質和c測年的計時起點4．4．2C測年的常規(guī)技術和加速器質譜技術4．4．3c測年加速器質譜技術的優(yōu)點4．5C測年數(shù)據(jù)的誤差分析和誤差校正4．5．1C測年的隨機統(tǒng)計誤差4．5．2碳同位素分餾所導致的誤差4．5．3貯存庫效應所導致的誤差4．5．4大氣“C比活度的變化和c年齡系統(tǒng)誤差的樹木年輪校正4．6C測年結果的代表性問題4．7時序系列樣品的樹輪年齡校正和高精確度C測年4．8我國C測年技術的發(fā)展概況及其對史前考古年代學的貢獻4．9C測年與夏商周斷代工程4．9．1武王克商年代的范圍4．9．2“夏商交替年代”的框定4．9．3二里頭遺址的起始和分期年代4．10加速器質譜C測年技術對有機文物真?zhèn)蔚摹皽薀o損”鑒定第五章冶金考古概述5．1銅和青銅的物理性質5．2我國青銅冶煉技術的起源及其早期發(fā)展5．2．1甘青地區(qū)5．2．2中原地區(qū)5．3青銅制品化學組成的測量及其考古學意義5．3．1分析青銅制品化學組成的考古學意義——“六齊”說的檢驗5．3．2青銅制品化學組成的測量方法5．3．3原子發(fā)射光譜儀(AES)5．3．4原子吸收光譜儀(AAS)5．3．5X熒光光譜儀(XRF)5．3．6電子探針(EPMA)5．3．7電感耦合等離子質譜(ICP-MS)和中子活化分析(INAA)5．4青銅制品的顯微結構研究5．4．1實體顯微鏡5．4．2光學金相顯微鏡5．4．3青銅的顯微結構和金相圖譜5．4．4電子顯微技術的基本原理及其在冶金考古中的應用5．5青銅制品銹蝕產物的礦相分析5．5．1X射線衍射譜儀(XRD)5．5．2紅外吸收光譜儀(IRAS)和傅立葉變換紅外光譜儀(FT-IR)5．5．3激光拉曼光譜儀5．6古代青銅制品測年的可能性探討5．7古代青銅原料的產地溯源和鉛同位素分析5．7．2青銅制品鉛同位素溯源的假設前提和一個實例5．7．3青銅冶鑄過程中鉛同位素的微弱分餾5．7．4青銅制品使用兩個或多個礦源以及青銅制品重熔重鑄可能性的探討5．7．5低鉛青銅制品的鉛同位素指征問題5．7．6我國的鉛同位素考古概況和關于高放射成因鉛的問題5．7．7質譜儀簡介和鉛同位素比值的測量5．7．8錫和銅同位素示蹤古代青銅制品銅錫礦源的困難5．7．9微量元素組成示蹤青銅制品銅礦料來源的可能性和困難5．8我國鋼鐵技術的早期發(fā)展——隕鐵的利用和早期的人工冶鐵5．9塊煉鐵和塊煉滲碳鋼5．10鑄鐵冶煉和鑄鐵的韌化技術5．10．1鑄鐵冶煉與白口鐵5．10．2白口鑄鐵的退火脫碳和含石墨的鑄鐵第六章古陶瓷的科技研究第七章古代人類生活環(huán)境的復原第八章農業(yè)起源和古人食物結構研究中的科技方法第九章分子生物學技術在考古研究中的應用第十章有關的理化基礎知識簡介索引

章節(jié)摘錄

　　1．4．1科技考古學是實證性的學科　　科技考古研究強調實證。這里所謂的實證并不是指哲學中的實證主義，實證主義是強調經驗對于認識作用的一種哲學流派。實證是指英國著名哲學家培根所提出的實驗驗證，可以通俗地理解為“實踐是檢驗真理的唯一標準”。任何的測量數(shù)據(jù)、任何的研究結論都需要通過實驗來證明其正確性。實證的含義有兩層。第一層含義是指“可重復性”。譬如說，你測量一件考古遺物的某種化學元素的含量，得到一個測量數(shù)據(jù)。如果你第二次、第三次重復測量，或者其他人使用同樣的測量方法也測量了該件考古遺物的該化學元素的含量，各次的測量數(shù)據(jù)應該是相符的。這稱為測量數(shù)據(jù)的可重復性。我們說數(shù)據(jù)間“相符”，而不要求數(shù)據(jù)間“絕對相等”，因為任何的測量儀器和測量過程都是有誤差的，所謂相符是指諸測量數(shù)據(jù)間的差異不超過儀器的誤差。實證的第二層含義是指測量的結果應與“真值”，即客觀實際相近。例如利比在創(chuàng)建“C測年方法時，先選擇了一些真實年齡已知的樹木年輪、埃及法老墓中的有機樣品作為測量對象。利比必須考察驗證，測量得到的“C年齡與樣品的真實年齡之間是否相近，以檢驗“c測年的原理是否成立和所使用的測量儀器是否合適可靠。這個驗證過程是絕對必需的，因為“C測年是建立在若干當時未經充分驗證的假設前提之上的。與重復性檢驗相似，這里要求數(shù)據(jù)相近，而不可能要求相等，因為除了儀器的測量誤差外，測年的假設前提的某些偏離也可能導入樣品“C年齡的系統(tǒng)誤差。利比當時的驗證實驗沒有觀察到C年齡與樣品的真實年齡之間有明顯的差異，因此c測年技術通過了證實。順便指出，若干年后，由于測量儀器的改進、測量誤差的降低和樣品數(shù)量的增加，發(fā)現(xiàn)對于公元前的樣品，c年齡在一定程度上系統(tǒng)地偏年輕，說明“C測年的某些假設前提確實存在偏離，為了得到更精確、更接近真值的年齡數(shù)據(jù)，必須對樣品的C年齡作樹木年輪校正。這實際上是“實證”要求的深化，同時也表明驗證偏離的程度必須要有定量的標準。　　1．4．2科技考古學體現(xiàn)多學科的綜合研究　　科技考古的特點之一是以課題帶動研究，課題研究往往需要多種學科的介人。譬如說研究農業(yè)經濟在某個考古遺址中的地位，為此考古學家需要探索遺址居民的生活和文化模式是否與農業(yè)社會相適應，如尋找農業(yè)工具，分析聚落的規(guī)模以及是否定居和飼養(yǎng)家畜等。同時植物學家要觀察遺址出土的農作物遺存(包括籽粒、植硅石等)的形態(tài)，從野生型到栽培型的進化程度。環(huán)境工作者要考察遺址的環(huán)境是否適宜于某種作物的栽培生長。文化層和農作物遺存的“C測年可幫助分析栽培作物在食物中的比重隨時問的增長，觀察栽培作物的形態(tài)隨時間的變化。如果探討的是粟作農業(yè)，還需要對不同層位的人骨做穩(wěn)定碳同位素分析，觀察粟在人骨主人生前食物中的比例?？脊艑W家將與諸多學科的自然科學工作者合作。前幾年國家科委組織的“夏商周斷代工程”項目是多學科合作的范例，包括：考古發(fā)掘和研究、古文獻研究、甲骨和青銅禮器的分期研究、系列樣品的HC高精度測年、金文歷譜排序、根據(jù)文獻和甲骨中的天象記錄推算武丁在位和武王伐紂的年代。多學科的綜合研究要求各學科專家，包括考古學家之間有良好的溝通，溝通的基礎是對對方學科的基本理解。

編輯推薦

　　《科技考古學》內容豐富全面，并反映最新的成果、論述思路清晰、文字流暢、可讀性強?！　∽x者對象除考古、科技考古和文物保護的學生和研究人員外，對從事古人類學和第四紀研究的人員也有參考價值。希望《科技考古學》能激發(fā)其他學科的讀者對屬于文理結合的科技考古學的興趣，希望有助于對考古學感興趣的科技人員在自己的研究領域中找到介入考古學研究課題的切入點。

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