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       一九九九年，有几本考古考察报告《舞阳贾湖》、《龙虬庄》、《胶东半岛贝丘遗址环境考古》出版了。这几本报告与过去的同类书有明显的不同之处，那就是：它们都没有了“附录”部分。这是一个变化，这个变化对考古界意味着什么呢?
       在考古发掘报告出版时附加“附录”的方式，最早见于一九六二年出版的《沣西发掘报告》和一九六三年出版的《西安半坡》这两本考古发掘报告，它们在体例上除正文外，新增加了“附录”。考古发掘报告最典型的特征就是在正文里用大量的篇幅阐述房址、墓葬等人工遗迹和陶器、石器、金属器等人工遗物的形状。《沣西发掘报告》和《西安半坡》新增的“附录”内容为：使用体质人类学、动物学和植物学等自然科学的方法对考古遗址出土的人骨、动物骨骼和植物孢粉资料进行鉴定和研究。以认识当时的人种类型、死亡年龄和男女性别，当时人饲养和狩猎动物的种类，及当时的气候特征等等。自那时开始，放在考古发掘报告正文之后、阐述自然科学研究成果的“附录”就成为一种传统体例。迄今为止，作为专刊形式出版的考古发掘报告大致有一百七十余本，其中三分之二以上都有“附录”，探讨的内容包括人骨、动物骨骼、孢粉、植物硅酸体、植物种子、金属器和陶器成分、石器的材质等等。
       到一九九八年，新出版的《敖汉赵宝沟》在体例上又有所不同了，虽然还保留有关于陶器烧成温度和石器微痕研究这样两篇“附录”，但是在探讨人工遗迹和遗物的正文里专门增加了一节“动物骨骼概述”，介绍动物骨骼的鉴定和研究，从动物考古学的角度探讨当时人的行为。同为一九九八年出版的《驻马店杨庄》则第一次正式取消“附录”，把对出土的植物硅酸体和动物种类的讨论专门列为一节“自然遗物”，放在正文里。
       一九九九年出版的《舞阳贾湖》、《龙虬庄》、《胶东半岛贝丘遗址环境考古》等就均不设“附录”了，一应对自然环境、人骨、动物骨骼、植物遗骸等进行定性定量分析、人地关系探讨的内容，全部都写成相关的章节，安排进了正文。一种新的体例至此正式形成。
       追究这种一直沿用了几十年的“附录”从有到无的过程，可以看到这与考古学本身的变化密切相关。
       考古遗址是过去人类生活的凝结和定格，它包含了当时自然环境与人类行为的方方面面。当时人生活过的城市、村落会保存下来，记录当时自然环境信息的土壤也会保存下来。当时人居住的房址会保存下来，埋葬当时人的墓地也会保存下来。当时人使用的各种器物会保存下来，当时人食用、祭祀和随葬的动物和植物的遗骸也会保存下来。当考古学家用手铲挖出这一切的时候，他必须担负起报告的任务。由于知识的局限，除了人工遗迹、遗物之外，考古学家自己不可能讲清楚当时的自然环境状况、人骨的体质人类学特征、动物骨骼的种属和部位、植物遗存的门类、各种器物的成分和结构等等。因此只能把这些资料交给自然科学家，由他们去进行鉴定、测试和分析，请他们提交报告。自然科学家并不了解多少考古学的子丑寅卯，只能依据自己的专业知识在研究报告里对这些鉴定、测试和分析结果就事论事，而考古发掘报告里谈论较多的又是人工的遗迹、遗物的形状，两者不能有机地结合起来。因此，那些鉴定、测试和分析报告只能作为考古发掘报告的“附录”，放在正文结束之后了。
       随着考古学家通过发掘出土的人工遗迹、遗物确定一个遗址、一个类型或一个文化的年代早晚、文化特征，逐步构建起整个中国大地上众多古代文化的时空框架以后，他们开始全面探讨古代社会的各个方面，归纳古代人类历史的发展规律。在这样一个新的层次上，考古学与自然科学的结合得到全面加强。考古学家和自然科学家开始共同对鉴定、测试、分析的对象和过程进行设计，对全部结果进行讨论。既要认识新的发现是什么，更要追究其为什么是这样的。所有的探讨都直接与解释当时人的行为相关，这成为考古学家构思遗址发掘和研究的一个主要内容。比如，在《胶东半岛贝丘遗址环境考古》中，就是先从陶器、石器的形状谈起，把握这个地区距今六千至五千年的考古学文化特征，而后依据地学、动物学和植物学的研究，认识全新世以来的气候变暖，逐渐造成冰川融解，海平面升高，海水带着大量海产资源进入陆地。当时的人适应新的生存环境格局，捕捞贝类和鱼类作为食物资源，促成了贝丘遗址的形成。但是长期大量地捕获贝类又构成人为的“捕获压力”，影响到贝类的生长过程。最后，这个地区还没有等到海退的开始，贝丘遗址就消亡了，这是由于外来文化作用的结果。这样，以考古学为主的多学科研究，写出了特定时间跨度和地域范围内的一段史前人地关系史。在编写这本考古发掘报告时，这些涉及鉴定、测试和分析的内容就成为正文中的有关章节，与考古发掘报告的其他内容融为一体了。
       今天，考古学已经逐渐演变成一个以人文科学研究为目的、包括大量自然科学研究手段的交叉性学科。能否更加广泛、更加有效地在考古学研究中运用各种自然科学研究手段，已经成为二十一世纪衡量一个国家考古学研究水平的极为重要的标尺。
       我们今天在考古学中应用自然科学的主要目的是适应考古学发展的需要，进一步提高考古工作的效率和科学性，全方位收集田野考古中获取的信息，充分发挥考古学资料的价值，更加拓宽考古学研究的范围，全面深化考古学研究的内容。
       迄今为止，在考古学中应用的自然科学具体涉及到物理学、化学、生物学、地学、数学等基础学科。其中，物理学和化学主要探讨遗物的年代、结构和成分，生物学全面涉及古代的人、动物和植物，地学基本讨论的是当时的自然环境，而数学大致集中于各种资料的统计分析。
       考古学的研究对象是古代的物质遗存。研究对象的这种物质性特征是我们能够在考古学中应用自然科学的关键。因为自然科学就是研究自然界的物质形态、结构、性质和运动规律的科学。可以说，从纯粹的自然科学研究和在考古学中应用的自然科学研究这两者的研究过程看，它们都使用同样的仪器设备，依据同样的分析原理，运用同样的技术手段，对由同样的物质结构和化学元素组成的对象进行分析。当然，它们之间也有区别，那就是分析的材料属于现代还是古代，以及研究目的的不同。
       在考古学中运用自然科学秉承“以今证古”的原则。这个原则最早出自英国地质学家莱尔于十八世纪提出的“均变说”。他认为“地球的变化是古今一致的，地球过去的变化只能通过现今的侵蚀、沉积、火山作用等物理和化学作用来认识。现在是认识过去的钥匙”。自然科学各门学科的科学原理及其它们的研究结果，证明了这些学科的科学性和实用性。这样就可以保证我们应用自然科学有关学科对古代遗迹、遗物进行研究时在方法上的正确性，同样也能保证最后结论的可靠性。贯彻“以今证古”的原则，为我们实事求是地认识过去，令人信服地解释过去奠定了基础。
       比如《马桥》这本关于上海闵行马桥遗址的发掘报告就是以考古学为主的多学科合作研究的产物。研究者通过对各种人工遗迹、遗物的分析，确认遗址里存在距今四千多年的良渚文化和距今三千多年的马桥文化这样两种前后相继的文化。通过环境考古学的研究，认识到自良渚文化到马桥文化，自然环境变迁明显，气候由温暖转凉，湿生植物变为草本植物。通过植物考古学和动物考古学的研究，证实在良渚文化时期稻作农业兴盛，获取肉食主要依赖养猪。而到后来的马桥文化里稻作农业明显减少，吃肉反而要靠狩猎麋鹿和梅花鹿。有意思的是尽管马桥文化的居民在获取食物资源的方法上出现倒退，但是他们善于制作印纹陶器并发明了原始瓷器。化学成分分析表明马桥遗址的原始瓷器生产技术由印纹陶器发展而来。依据碳十四测定的年代数据，把迄今为止出土原始瓷器的遗址按时间早晚顺序排列，马桥遗址的年代属于最早之列。对马桥遗址出土的人骨进行DNA的研究发现，良渚文化和马桥文化的居民在遗传上具有继承性，属于百越民族群体。借助多种自然科学的方法，上述通过肉眼观察人工遗迹、遗物不可能得到的有关当时天、地、人的认识尽收囊中。
       在考古学中应用自然科学的意义在于开拓了传统的考古学所不能涉及的研究领域，极大地提高了考古学研究的效率和精确度。
       多年来，传统的考古学一直强调地层学和类型学是自己独特的方法。其实考古学的地层学是从地质学引入的方法，类型学是受到生物学的启发。考古学中地层学和类型学的发展过程证明它们都是通过借鉴别的学科的方法逐步完善起来的。其中最典型的莫过于地层学。丹麦地质学家斯坦诺于十七世纪提出叠置律、连续律、水平律这样三个地质学的定律。叠置律是指未经扰动的地层，保持早的沉积在下面，晚的沉积在上面的规律。连续律是指未经后期变动的原始地层，在横向上连续延伸而逐渐尖灭。水平律是指地层的原始产状是近乎水平的。考古学家把这三个定律引入考古学，开始时同样是按照水平层划分地层，年代早的地层在下面，年代晚的地层在上面。后来在发掘工作中意识到这种方法不能客观地揭示当时人类的活动。于是逐步发展到按照土质、土色、文化堆积、打破关系划分地层，其间经历了一个巨大的变化。现在地层学已经成为考古学的第一方法。类型学的方法来自生物学的自然分类法，考古学家按照其原理确定各种遗物的形状、纹饰特征，进行排比分类，逐步建立起考古类型学。
       二十世纪中叶美国科学家利比依据生物死亡后体内的碳十四按照规律不断衰变的原理，发明碳十四测定年代的方法，并把它引入考古学。通过测定考古遗址出土的木炭、植物、骨骼、贝壳等遗存来确定遗址的距今年代。利比由于这个重要贡献而获得一九六○年的诺贝尔化学奖。但是在相当长的时间里，我们碳十四测定年代数据的准确与否一直受到一些考古学家的质疑。经过自然科学家和考古学家长期的沟通和努力，终于建立起科学地测定碳十四年代的方法。近些年来，发掘新石器时代和夏商周时期的遗址时，考古学家都要尽可能地采集碳十四测年样品，以便测定遗址的绝对年代，确认其在时间长河中的准确位置。现在，依靠大量遗址的碳十四测定年代数据的积累，距今一万年以来分布于中国各个地区的数十个史前文化类型大致都有了自起始到消亡的年代范围。通过“夏商周断代工程”的研究，进一步明确了夏代自始至终的时间，商代前期的年代框架。商代后期自武丁(商第二十三代王)到周代共和元年(公元前八四一年)这个时间段里历代商王和周王在位的年代。这样，新石器时代和夏商周时期的年代学框架已经基本形成。可见在考古学中科学地应用碳十四测定年代的方法也经历过一个相当大的变化。
       总结考古地层学、类型学和年代学的发展过程，可以看到这些方法的形成首先都是依据考古学实践的需要，借鉴别的学科的方法，然后在考古实践中不断完善、充实这些方法，使之逐步适应考古学的研究，成为考古学自己的方法。重温这些方法的发展过程对我们应该有一个很大的启示。
       事实上，今天任何一个区域、任何一个遗址的考古学调查和发掘，都是为了在一个特定的时间跨度和空间范围内，局部或全面地展现出自然环境状况和人类社会的生存活动、生活方式、制作工艺、社会组织、礼仪制度、丧葬习俗、祭祀特征、文化交流等方方面面。要实现这样的目标，就要在原来应用地层学、类型学和年代学做好时空框架工作的基础上，进一步在考古勘探、年代学、环境考古学、人类学、动物考古学、植物考古学、器物的成分和结构分析等诸多领域开展系统的研究，科学地再现当时的自然环境状况、演变及人类与之相适应的互动关系，考古学文化的绝对年代，居住在不同地区的人群的体质特征和风俗习惯，采集、狩猎、种植、家养等一系列获取食物资源方式的演变过程，包括动植物在内的各个时期人的食物种类，人类制作各种器物的方法、原料及发展过程，当时人进行随葬和祭祀活动的各种动植物种类和不同时期的特征，文化与文化之间一些特殊因素的交流。这样才能提高考古调查、发掘和研究的效率和精确度，完成考古学调查和发掘的目标。
       可以设想，经过考古学家和自然科学家的共同努力，若干年以后，大家对自然科学相关学科在考古学中应用的认识很可能就像我们现在看待考古地层学、类型学和年代学一样，是理所当然的事情了。但是现在还远远没有走到这一步。正因为如此，我们应该以全面探索古代人类历史的发展规律，探讨古代社会的方方面面为目标，以地层学、类型学和年代学的发展过程为鉴，更加积极、主动地在考古实践中使用包括与自然科学相结合的方法在内的多种方法进行发掘和研究，进行新的尝试，去推进考古学方法的创新过程早日成功。