科技考古學(xué)

前言

　　北京大學(xué)考古學(xué)系及其前身考古專業(yè)，早在1973年就開(kāi)設(shè)了科技考古課程。但名稱幾經(jīng)變動(dòng)，有時(shí)叫“現(xiàn)代科技與考古”，有時(shí)叫“現(xiàn)代科技在考古學(xué)中的應(yīng)用”，最后用了一個(gè)比較簡(jiǎn)單的名稱——科技考古學(xué)。這反映我們對(duì)于學(xué)科性質(zhì)的認(rèn)識(shí)有一個(gè)過(guò)程，一時(shí)還把握不準(zhǔn)。　　我個(gè)人認(rèn)為，科技考古教學(xué)的目的，不在于讓學(xué)生掌握多少技術(shù)，而首先是要讓學(xué)生了解科學(xué)技術(shù)對(duì)考古學(xué)研究的重要作用，關(guān)注科技考古的最新信息，同時(shí)要培養(yǎng)考古人員的科學(xué)素質(zhì)，掌握一定的科學(xué)理論和方法，按照科學(xué)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(dǎo)出有科學(xué)根據(jù)的考古學(xué)結(jié)論。我認(rèn)為整個(gè)考古教學(xué)都要貫徹這個(gè)精神，科技考古學(xué)更具有義不容辭的責(zé)任。要講清楚這個(gè)問(wèn)題，還得從考古學(xué)的學(xué)科性質(zhì)講起?！　】脊艑W(xué)是依據(jù)古代人類社會(huì)留下的實(shí)物遺存來(lái)研究人類社會(huì)歷史的，從學(xué)科目標(biāo)和研究的主要內(nèi)容來(lái)說(shuō)，無(wú)疑屬于歷史學(xué)科。但考古學(xué)不是傳統(tǒng)的歷史學(xué)的自然延伸，傳統(tǒng)的歷史學(xué)不能直接產(chǎn)生考古學(xué)?？脊艑W(xué)也不是金石學(xué)或古器物學(xué)的直接延伸，從金石學(xué)或古器物學(xué)也不能直接產(chǎn)生考古學(xué)?？脊艑W(xué)的產(chǎn)生，是在歷史學(xué)的發(fā)展提出了尋找新的證據(jù)和拓展研究領(lǐng)域的要求，在地質(zhì)地層學(xué)和生物分類學(xué)初步形成的學(xué)術(shù)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(diǎn)而加以改造為考古地層學(xué)(或?qū)游粚W(xué))和考古類型學(xué)(或標(biāo)型學(xué))，在實(shí)際工作中運(yùn)用了測(cè)量、繪圖和照相等技術(shù)，后來(lái)又引進(jìn)文化人類學(xué)中的文化圈理論而改造為考古學(xué)文化的理論。只有具備了這些基本理論和操作技術(shù)，考古學(xué)才真正成為二門(mén)新興的獨(dú)立學(xué)科而得到學(xué)術(shù)界的承認(rèn)。這說(shuō)明考古學(xué)的產(chǎn)生就是同自然科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用分不開(kāi)的。此后考古學(xué)的發(fā)展，不但依賴于考古工作的開(kāi)展和資料的積累，依賴于相關(guān)理論和方法論的探索，更有賴于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

內(nèi)容概要

　　本書(shū)以考古遺存的勘探、人類及其文化起源和進(jìn)化年表的建立、冶金考古、陶瓷考古、古環(huán)境復(fù)原以及農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)的起源等考古學(xué)內(nèi)容為脈絡(luò)體系，論述自然科學(xué)的思想和方法在考古學(xué)的學(xué)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(duì)科技內(nèi)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(guò)綜述、比較和前后引證。使分散在各章節(jié)中相互關(guān)聯(lián)的科技內(nèi)容盡量整體化。寫(xiě)作特點(diǎn)在于辨證分析各種科技測(cè)量技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)、成果、前景和局限性，著重介紹學(xué)界正在探討的熱點(diǎn)課題和有爭(zhēng)議的觀點(diǎn)，以期引起讀者的興趣和思考。　　本書(shū)內(nèi)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(qiáng)?！　∽x者對(duì)象除考古、科技考古和文物保護(hù)的學(xué)生和研究人員外，對(duì)從事古人類學(xué)和第四紀(jì)研究的人員也有參考價(jià)值。希望本書(shū)能激發(fā)其他學(xué)科的讀者對(duì)屬于文理結(jié)合的科技考古學(xué)的興趣，希望有助于對(duì)考古學(xué)感興趣的科技人員在自己的研究領(lǐng)域中找到介入考古學(xué)研究課題的切入點(diǎn)。

作者簡(jiǎn)介

　　陳鐵梅，男，北京大學(xué)考古系教授，博士生導(dǎo)師，1959年畢業(yè)于前蘇聯(lián)列寧格勒大學(xué)物理系，1973—1999年任考古系科技考古實(shí)驗(yàn)室主任，長(zhǎng)期從事科技考古和定量考古的教學(xué)和研究。主要研究方向?yàn)椋?4C、不平衡鈾系和電子順磁共振測(cè)年，古陶瓷的產(chǎn)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(xué)》。為建立我國(guó)的史前年代學(xué)，特別是古人類和舊石器考古年代學(xué)，為推進(jìn)我國(guó)考古學(xué)研究的數(shù)量化做出貢獻(xiàn)。曾獲國(guó)家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)，國(guó)家教委和中國(guó)社會(huì)科學(xué)院科研成果一等獎(jiǎng)。歷任我國(guó)科技考古學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)，第四紀(jì)科學(xué)研究會(huì)理事，QuaternaryScience Reviews-Geochronology和《考古科學(xué)和文物研究》等雜志編委，蓉譽(yù)職稱有德國(guó)國(guó)家考古研究所通訊成員等。

書(shū)籍目錄

第一章緒論1．1科技考古學(xué)的學(xué)科歸屬、發(fā)展簡(jiǎn)史和研究對(duì)象1．2學(xué)科的知識(shí)體系和科技考古工作者的知識(shí)結(jié)構(gòu)1．3學(xué)科的理論基礎(chǔ)1．4學(xué)科方法論的一些特點(diǎn)1．4．1科技考古學(xué)是實(shí)證性的學(xué)科1．4．2科技考古學(xué)體現(xiàn)多學(xué)科的綜合研究1．4．3科技考古學(xué)屬定量研究的學(xué)科1．4．4科技考古學(xué)遵循統(tǒng)計(jì)推斷的邏輯1．5科技考古學(xué)與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系1．5．1科技考古學(xué)與科學(xué)技術(shù)史的關(guān)系1．5．2科技考古學(xué)與文物保護(hù)科學(xué)的關(guān)系1．5．3科技考古學(xué)學(xué)科內(nèi)部各分支間的關(guān)系1．6科技考古研究人員的培養(yǎng)問(wèn)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(shè)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(dá)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(jìn)化的時(shí)間標(biāo)尺——上新世和更新世的測(cè)年3．1人科早期成員在非洲的進(jìn)化及其時(shí)間標(biāo)尺3．2鉀氬測(cè)年和氬一氬測(cè)年方法3．2．1鉀氬法測(cè)年的基本原理和年齡計(jì)算公式3．2．2Ar-Ar測(cè)年技術(shù)3．2．3含鉀單礦物的激光熔融AAr測(cè)年3．2．4鉀氬法測(cè)年的應(yīng)用實(shí)例和測(cè)年誤差3．3裂變徑跡測(cè)年方法3．3．1原理與技術(shù)3．3．2測(cè)量誤差與應(yīng)用3．3．3a徑跡測(cè)年方法3．4古地磁測(cè)年方法3．4．1地磁場(chǎng)的反轉(zhuǎn)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(shí)間刻度3．4．4肯尼亞庫(kù)彼福拉遺址和我國(guó)巫山龍骨坡遺址的古地磁測(cè)年3．4．5古地磁測(cè)年的一些問(wèn)題3．4．6古地磁測(cè)年和考古地磁測(cè)年的區(qū)別3．5中更新世時(shí)段的人類進(jìn)化和研究現(xiàn)代人起源的時(shí)間標(biāo)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(xué)現(xiàn)代人的出現(xiàn)3．5．3關(guān)于尼安德特人3．6不平衡鈾系測(cè)年方法3．6．1自然界的3個(gè)放射性衰變系3．6．2鈾系法測(cè)年的基本原理和前提條件3．6．3鈾系法測(cè)年前提條件的檢驗(yàn)一3．6．4鈾系測(cè)年法的三種技術(shù)3．6．5鈾系法在建立中更新世古人類進(jìn)化年表中的應(yīng)用3．7釋光測(cè)年方法3．7．1熱釋光(TL)測(cè)年的原理和熱釋光的測(cè)量3．7．2累積劑量和年劑量率的測(cè)量3．7．3熱釋光測(cè)年應(yīng)用于古人類研究實(shí)例3．7．4光釋光(OSL)測(cè)年方法的原理和應(yīng)用于沉積物測(cè)年的優(yōu)越性3．7．5光釋光技術(shù)應(yīng)用于古人類與考古遺址堆積物測(cè)年的實(shí)例3．8電子自旋共振測(cè)年方法3．8．1電子自旋共振現(xiàn)象和測(cè)年的原理3．8．2電子自旋共振方法應(yīng)用于古人類遺址測(cè)年實(shí)例3．9基于第四紀(jì)全球氣候變化的時(shí)間標(biāo)尺和天文學(xué)時(shí)間標(biāo)尺3．9．1深海沉積物的氧同位素時(shí)標(biāo)3．9．2黃土地層剖面中古氣候代指標(biāo)記錄的冰期與間冰期交替3．9．3第四紀(jì)全球氣候變化與地球軌道參數(shù)周期變化間的關(guān)系——天文學(xué)的時(shí)間標(biāo)尺3．10研究人類進(jìn)化的分子生物學(xué)時(shí)間標(biāo)尺3．10．1估測(cè)人猿分離時(shí)問(wèn)的血紅蛋白分子鐘3．10．2估測(cè)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(yīng)用于上新世和早、中更新世測(cè)年的前景3．11．1連續(xù)堆積地層的Be時(shí)間標(biāo)志3．11．2宇宙成因核素測(cè)量巖石的暴露年齡3．11．3宇宙成因核素測(cè)量石英砂的埋藏年齡3．12我國(guó)境內(nèi)人類進(jìn)化的年代學(xué)問(wèn)題3．12．1我國(guó)早更新世的人化石及石器文化3．12．2我國(guó)中更新世古人類遺址測(cè)年中的一些問(wèn)題3．12．3中國(guó)境內(nèi)現(xiàn)代人的起源問(wèn)題第四章全新世新石器文化和歷史時(shí)期考古遺存的測(cè)年4．1鉀氬法測(cè)年等更新世測(cè)年方法應(yīng)用于全新世考古測(cè)年的探討4．2基于地球公轉(zhuǎn)周期的高精確度測(cè)年4．2．1樹(shù)木年輪測(cè)年4．2．2紋泥測(cè)年4．2．3冰芯測(cè)年4．3c測(cè)年概述、基本原理和假設(shè)前提4．3．1碳元素的全球循環(huán)和“C同位素的產(chǎn)生4．3．2“C測(cè)年的4個(gè)基本假設(shè)前提4．3．3關(guān)于c同位素的半衰期4．3．4C測(cè)年的測(cè)量對(duì)象4．4C測(cè)年的技術(shù)實(shí)施4．4．1現(xiàn)代碳標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和c測(cè)年的計(jì)時(shí)起點(diǎn)4．4．2C測(cè)年的常規(guī)技術(shù)和加速器質(zhì)譜技術(shù)4．4．3c測(cè)年加速器質(zhì)譜技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)4．5C測(cè)年數(shù)據(jù)的誤差分析和誤差校正4．5．1C測(cè)年的隨機(jī)統(tǒng)計(jì)誤差4．5．2碳同位素分餾所導(dǎo)致的誤差4．5．3貯存庫(kù)效應(yīng)所導(dǎo)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(shù)木年輪校正4．6C測(cè)年結(jié)果的代表性問(wèn)題4．7時(shí)序系列樣品的樹(shù)輪年齡校正和高精確度C測(cè)年4．8我國(guó)C測(cè)年技術(shù)的發(fā)展概況及其對(duì)史前考古年代學(xué)的貢獻(xiàn)4．9C測(cè)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(zhì)譜C測(cè)年技術(shù)對(duì)有機(jī)文物真?zhèn)蔚摹皽?zhǔn)無(wú)損”鑒定第五章冶金考古概述5．1銅和青銅的物理性質(zhì)5．2我國(guó)青銅冶煉技術(shù)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(xué)組成的測(cè)量及其考古學(xué)意義5．3．1分析青銅制品化學(xué)組成的考古學(xué)意義——“六齊”說(shuō)的檢驗(yàn)5．3．2青銅制品化學(xué)組成的測(cè)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(zhì)譜(ICP-MS)和中子活化分析(INAA)5．4青銅制品的顯微結(jié)構(gòu)研究5．4．1實(shí)體顯微鏡5．4．2光學(xué)金相顯微鏡5．4．3青銅的顯微結(jié)構(gòu)和金相圖譜5．4．4電子顯微技術(shù)的基本原理及其在冶金考古中的應(yīng)用5．5青銅制品銹蝕產(chǎn)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(cè)年的可能性探討5．7古代青銅原料的產(chǎn)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(shè)前提和一個(gè)實(shí)例5．7．3青銅冶鑄過(guò)程中鉛同位素的微弱分餾5．7．4青銅制品使用兩個(gè)或多個(gè)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(wèn)題5．7．6我國(guó)的鉛同位素考古概況和關(guān)于高放射成因鉛的問(wèn)題5．7．7質(zhì)譜儀簡(jiǎn)介和鉛同位素比值的測(cè)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(lái)源的可能性和困難5．8我國(guó)鋼鐵技術(shù)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(shù)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(fù)原第八章農(nóng)業(yè)起源和古人食物結(jié)構(gòu)研究中的科技方法第九章分子生物學(xué)技術(shù)在考古研究中的應(yīng)用第十章有關(guān)的理化基礎(chǔ)知識(shí)簡(jiǎn)介索引

章節(jié)摘錄

　　1．4．1科技考古學(xué)是實(shí)證性的學(xué)科　　科技考古研究強(qiáng)調(diào)實(shí)證。這里所謂的實(shí)證并不是指哲學(xué)中的實(shí)證主義，實(shí)證主義是強(qiáng)調(diào)經(jīng)驗(yàn)對(duì)于認(rèn)識(shí)作用的一種哲學(xué)流派。實(shí)證是指英國(guó)著名哲學(xué)家培根所提出的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，可以通俗地理解為“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”。任何的測(cè)量數(shù)據(jù)、任何的研究結(jié)論都需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明其正確性。實(shí)證的含義有兩層。第一層含義是指“可重復(fù)性”。譬如說(shuō)，你測(cè)量一件考古遺物的某種化學(xué)元素的含量，得到一個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)。如果你第二次、第三次重復(fù)測(cè)量，或者其他人使用同樣的測(cè)量方法也測(cè)量了該件考古遺物的該化學(xué)元素的含量，各次的測(cè)量數(shù)據(jù)應(yīng)該是相符的。這稱為測(cè)量數(shù)據(jù)的可重復(fù)性。我們說(shuō)數(shù)據(jù)間“相符”，而不要求數(shù)據(jù)間“絕對(duì)相等”，因?yàn)槿魏蔚臏y(cè)量?jī)x器和測(cè)量過(guò)程都是有誤差的，所謂相符是指諸測(cè)量數(shù)據(jù)間的差異不超過(guò)儀器的誤差。實(shí)證的第二層含義是指測(cè)量的結(jié)果應(yīng)與“真值”，即客觀實(shí)際相近。例如利比在創(chuàng)建“C測(cè)年方法時(shí)，先選擇了一些真實(shí)年齡已知的樹(shù)木年輪、埃及法老墓中的有機(jī)樣品作為測(cè)量對(duì)象。利比必須考察驗(yàn)證，測(cè)量得到的“C年齡與樣品的真實(shí)年齡之間是否相近，以檢驗(yàn)“c測(cè)年的原理是否成立和所使用的測(cè)量?jī)x器是否合適可靠。這個(gè)驗(yàn)證過(guò)程是絕對(duì)必需的，因?yàn)椤癈測(cè)年是建立在若干當(dāng)時(shí)未經(jīng)充分驗(yàn)證的假設(shè)前提之上的。與重復(fù)性檢驗(yàn)相似，這里要求數(shù)據(jù)相近，而不可能要求相等，因?yàn)槌藘x器的測(cè)量誤差外，測(cè)年的假設(shè)前提的某些偏離也可能導(dǎo)入樣品“C年齡的系統(tǒng)誤差。利比當(dāng)時(shí)的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)沒(méi)有觀察到C年齡與樣品的真實(shí)年齡之間有明顯的差異，因此c測(cè)年技術(shù)通過(guò)了證實(shí)。順便指出，若干年后，由于測(cè)量?jī)x器的改進(jìn)、測(cè)量誤差的降低和樣品數(shù)量的增加，發(fā)現(xiàn)對(duì)于公元前的樣品，c年齡在一定程度上系統(tǒng)地偏年輕，說(shuō)明“C測(cè)年的某些假設(shè)前提確實(shí)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(duì)樣品的C年齡作樹(shù)木年輪校正。這實(shí)際上是“實(shí)證”要求的深化，同時(shí)也表明驗(yàn)證偏離的程度必須要有定量的標(biāo)準(zhǔn)。　　1．4．2科技考古學(xué)體現(xiàn)多學(xué)科的綜合研究　　科技考古的特點(diǎn)之一是以課題帶動(dòng)研究，課題研究往往需要多種學(xué)科的介人。譬如說(shuō)研究農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)在某個(gè)考古遺址中的地位，為此考古學(xué)家需要探索遺址居民的生活和文化模式是否與農(nóng)業(yè)社會(huì)相適應(yīng)，如尋找農(nóng)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(shí)植物學(xué)家要觀察遺址出土的農(nóng)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(jìn)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(zhǎng)。文化層和農(nóng)作物遺存的“C測(cè)年可幫助分析栽培作物在食物中的比重隨時(shí)問(wèn)的增長(zhǎng)，觀察栽培作物的形態(tài)隨時(shí)間的變化。如果探討的是粟作農(nóng)業(yè)，還需要對(duì)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(xué)家將與諸多學(xué)科的自然科學(xué)工作者合作。前幾年國(guó)家科委組織的“夏商周斷代工程”項(xiàng)目是多學(xué)科合作的范例，包括：考古發(fā)掘和研究、古文獻(xiàn)研究、甲骨和青銅禮器的分期研究、系列樣品的HC高精度測(cè)年、金文歷譜排序、根據(jù)文獻(xiàn)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(xué)科的綜合研究要求各學(xué)科專家，包括考古學(xué)家之間有良好的溝通，溝通的基礎(chǔ)是對(duì)對(duì)方學(xué)科的基本理解。

編輯推薦

　　《科技考古學(xué)》內(nèi)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(qiáng)?！　∽x者對(duì)象除考古、科技考古和文物保護(hù)的學(xué)生和研究人員外，對(duì)從事古人類學(xué)和第四紀(jì)研究的人員也有參考價(jià)值。希望《科技考古學(xué)》能激發(fā)其他學(xué)科的讀者對(duì)屬于文理結(jié)合的科技考古學(xué)的興趣，希望有助于對(duì)考古學(xué)感興趣的科技人員在自己的研究領(lǐng)域中找到介入考古學(xué)研究課題的切入點(diǎn)。

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