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考古学家夏鼐先生曾援引国外学者的话赞誉碳十四测年给西方考古学带来的变化如此之大，认为是考古学上的一次革命。因为她颠覆了已有的年代框架体系，使年代序列上的谬误得以澄清，加速了西方考古年代学科学化的进程。而在中国，同样有这样一位拓荒者，通过艰苦的努力，开创了碳十四考古年代学的探讨之路，使中国的新石器考古学有了确切的年代序列而进入了一个新时期。他就是中国社会科学院荣誉学部委员，中国社会科学院考古研究所研究员仇士华。我们有幸采访了仇先生夫妇。 碳十四测年技术可以告诉我们古代遗物的年代，这听起来让人感觉神奇，甚至还有些神秘。英国考古学家科林·伦福儒将碳十四测年技术喻为“计算时间的时钟”，认为只有通过这一方法的测算，才能知道人类的历史有多长，走过的路有多远。这是因为虽然目前年代测定方法有多种，但从所适应的年代时段和可获得的测年样品的物质种类上看，碳十四测年可谓是考古学最为适宜的测年手段。 中国第一个碳十四实验室 碳十四测年对于中国史前考古学研究的最大贡献是在数以千计的碳十四测年数据的基础上建立了旧石器晚期以来史前考古年代序列，使史前考古年代有据可依。 1955 年，夏鼐先生在《考古通讯》杂志上专门撰文介绍碳十四测年方法，及时把握国际考古学研究的动态和前沿，在半个多世纪前就清楚地意识到未来中国考古学的发展应该走一条怎样的路。在夏鼐先生的积极推动下，中国科学院原子能研究所的仇士华和蔡莲珍伉俪于 20 世纪 50 年代末调入考古研究所开展碳十四测年工作。 碳十四测年，从其原理、方法上看，是一种科学的、理想的，甚至近乎完美的测年手段，使其由此成为客观、公正、严谨的年代学标尺。在碳十四测年方法提出的十年后，随着世界各地大批碳十四数据的面世，为考古学、地学等领域带来了翻天覆地的变化，该方法的建立者美国科学家利比（W. F. Libby）因此获得诺贝尔化学奖。但是由于碳十四同位素在自然界含量很低，仅为10-10%，其放射性能量低，强度也较微弱，肉眼难以观察到，而且还容易受到来自周围环境的干扰，使其基于测量放射性比度进行年代测定的方法，真正实施起来难度较大。甚至当今国际科技考古界的权威专家也认为碳十四测年无论其实验室制备工艺的复杂程度、操作的繁琐程度，还是精细程度的要求均远非一般学科所能相比。因而其研究颇具难度，更何况是在当时连专门探测设备也不具备的情况下。 20 世纪 60 年代初，由于“三年自然灾害”等原因，国家经济不景气，考古研究所的科研条件也可想而知。仇先生说当时所能参照的文献资料仅为夏鼐先生从国外带回的一本英文书籍，而可以获得的设备材料，许多是从街边小店里找来的。虽然条件极其简陋，但他们并没有因此气馁，而是白手起家，从绕制线圈、裁减硅钢等最为基础的工作做起。由于有着扎实的核物理学专业基础，又在原子能研究所从事过核技术研究工作，碳十四衰变所用探测仪的制作对他们来说并不算陌生。同时，碳十四测年还涉及到高真空技术、电子技术、屏蔽材料、化学工艺、制备方法等，而且制作过程需要具备钳工、焊工、玻璃工等技能，所以对于两位刚参加工作不久的年轻人来说仍需要具有相当的勇气才能面对。他们就这样一个组件一个组件地制作，一部分一部分地研发，克服了一个个的困难，解决了一个个的难题。经过几年的艰苦努力，终于完成了探测仪、计数器的研制，以及制样、提纯、测定等相关设施的设计与制造。接下来又用了一年多的时间对仪器设备进行调试与改进。 1965 年初冬，考古研究所的史前考古专家佟柱臣先生给二人提供了四块木头样品以做测试。通过使用自主研发的测年设备进行盲测，所得结果与考古学家所认定的年代相吻合，由此考古研究所碳十四实验室正式宣告成立。 实验室通过大量碳十四数据的测定，使许多考古上难以把握的问题得到释解。例如较早的在关于中原地区仰韶文化的探讨中，是半坡类型早，还是庙底沟类型早，有比较热烈的讨论。对此，20 世纪 70 年代初发表的碳十四测年数据，则给出了比较明确的解答。再如稍后的关于长江流域的钱山漾遗址的年代，最初有些考古学家质疑其年代是否会那样早，通过碳十四测年，使该遗址的年代确定在公元前 3000 年前后。还有，华南地区有些史前洞穴遗址，相对年代早晚的判定比较困难，通过碳十四的测定，不仅理顺了它们的早晚关系，而且其绝对年代也得以明确。 碳十四测年对于中国史前考古学研究的最大贡献是在数以千计的碳十四测年数据的基础上建立了旧石器晚期以来史前考古年代序列，使史前考古年代有据可依。 仇先生和蔡先生对于中国考古学的推进工作受到了国际考古学界的关注，特别是他们主编的《中国考古学中碳十四年代数据集（1965~1981）》，让国外学者感觉非常难得，甚至说没想到中国还有这样一本书，这对于史前考古研究太有意义了。曾任考古研究所所长的王仲殊先生经常给年轻人介绍当年他所经历的国外学者来实验室的情景 ：面对手工制作的测年设备，参观的学者感叹道你们是用手工作坊（式）的设备，测出了国际一流的数据。在仇先生家的书柜里至今保存一本 20 世纪 80 年代的论文集，那是碳十四测年方法创建人利比研究论文汇编，由其夫人在利比去世后派秘书专程拜访仇先生时一并送上的。可见，当年仇先生和蔡先生的工作也受到利比的关注和关心。 中国糖碳标准 经国内外多家实验室的试用后，中国糖碳标准被一致认为在其稳定性、易处理程度以及分馏效应等方面较之目前的其他国际标准更具优势。 在仇先生家里我们看到一份 1989年由国家科学技术奖评审委员会颁发的国家科技进步三等奖证书。仇先生说那是根据 1975 年在贵阳召开的全国地学会议上由中国科学院、国家地质部和冶金部三个部委共同提出的建立国家同位素标准的要求，在 1978 年后借着科学大会的东风完成的一项工作——中国糖碳标准的研制。 糖碳是用于碳十四测年的标准物质，它是继美国的草酸、澳大利亚的蔗糖、维也纳的淀粉等标准物质之后中国的标准物质。由于随着碳十四测年工作的普及和推广，国际主要使用的草酸标准物质日趋减少，甚至将要使用殆尽，而且国内的使用者也不方便购买。因此仇先生希望能制造我们国家自己的标准，以补充国际标准之不足，也方便国内的研究使用。研制申请得到上级批准后，便立即组织成立了研发小组。经过资料调研与实验研究，首先确定了原材料并设计了制备方案。1978 年向国家商业部申请调拨了一吨蔗糖，又联系组织上海试剂厂进行加工制备。制备工作完成后，随即组织进行放射性的测定。当时除了国内的三家实验室，还有美国、法国、瑞士、苏联、澳大利亚等国家的六个著名碳十四实验室参加了比对测定。标准物质的比对测定是一项要求很高的比对工作，类似于目前学界比较关注的国际比对，是实验室测定准确度和精度的考量，而标准物质的比对较之一般的国际比对则又更胜一筹。仇先生主持了这一比对工作，通过研究设计，选定了不同的标准物质进行比较测定，并对所得到的结果进行统计学处理，得出了糖碳的放射性测定标准值。这实际是一次高水准的国际比对，体现了中国碳十四测年的实力和水平。1987 年糖碳标准被国家标准局定名为“中国糖碳”，批准号为 ：GSB A650001-87。该标准物质经国内外多家实验室的试用后，被一致认为在其稳定性、易处理程度以及分馏效应等方面较之目前的其他国际标准更具优势。 夏商周断代工程 夏商周断代工程使我国的碳十四测年水平上了一个新台阶，第一是年代精度的提高，第二是系列样品方法应用研究模式的建立，这为其后“中华文明探源工程”研究中的年代研究奠定了基础，也为今后高精度测年研究模式新常态提供了条件。 除了上述研究，仇先生和蔡先生还承担过史前时代白灰面的研究，即通过碳十四测年证明了人类至少在距今 4000多年前就能烧制石灰，并使用烧制过的石灰铺抹房间 ；最早使用煤进行冶铁的年代，即通过分析测定，发现用煤冶铁的时代最早为宋代前后 ；古人类食谱研究，即结合年代校正研究，最先在国内建立了用于人类主食研究的碳十三分析方法等等。而其中令两位先生体会最深的研究经历莫过于 20 世纪 90 年代中期进行的国家“九五”重点科技攻关项目——“夏商周断代工程”。 那是在 1996 年，两位先生退休不久准备安享晚年生活，而夏商周断代工程启动了。对他们而言，这又是一场硬仗，需要面对压力和挑战。但多年科学研究工作的体会更让他们深刻地意识到，只有能够攀登险峰的人，才有机会领略山下看不到的风景。 断代工程是由时任国家科委主任的宋健和国务委员李铁映共同倡导并发起的，是历史科学领域中建国以来规模最大的研究项目。包括历史学、天文学、考古学和碳十四测年技术四个学科的国内两百多位专家学者参加了这一课题研究。其目标是通过多学科的合作研究建立夏商周三代年表。由国务院任命了四位首席科学家，仇士华先生是其中之一，负责断代工程中碳十四测年研究任务。 断代工程中碳十四测年面临的最大难题是碳十四测年的高精度。如果要让碳十四测年真正在断代工程中发挥作用，必须要应用系列样品方法，而系列样品方法应用的前提，首先需要年代的高精度。精度的提高涉及到许多因素，如实验室环境条件、仪器和设备性能、方法技术、应用模式、统计学等方方面面，其难度较大。 在资金、条件、时间有限的情况下，围绕课题任务，碳十四测年课题组设置了三个专题，一是常规碳十四测年方法的设备改造与研究 ；二是骨质样品的制样研究 ；三是加速器测年方法的设备改造与研究。通过一番改造与研究，常规测年精度达到 3‰，加速器质谱测年精度好于 5‰，这为高精度测年研究奠定了基础。 接下来的样品测试中首先进行测定的是树轮系列，因为树轮系列的测定可以对测定的精准度进行校正。其后是对山西天马曲村晋侯墓地 M8 的测定。该墓是晋献侯苏的墓，出土有晋献侯苏编钟共 16 件，铭文凡 355 字。经过研究测定，所得结果为公元前 808±8 年，这与《史记 ? 晋世家》所载晋献侯苏死于周宣王十六年相合。之后便开始了各系列的样品测定。 通过系列样品方法的研究与应用，与考古学密切结合完成了以下系列的研究测定 ： 北京房山琉璃河西周墓葬系列、陕西长安马王村H18先周—西周系列、河南安阳殷墟墓葬系列、郑州商城系列、偃师商城系列、二里头系列、二里岗水井井圈木系列等。 通过上述系列的研究测定，使学界关注的武王克商之年、二里头一期的年代、郑州商城年代等均获得突破性进展，为夏商周三代年表的建立提供了依据。 夏商周断代工程使我国的碳十四测年水平上了一个新台阶，第一是年代精度的提高，第二是系列样品方法应用研究模式的建立，这为其后“中华文明探源工程”研究中的年代研究奠定了基础，也为今后高精度测年研究模式新常态提供了条件。 开拓者的情怀 仇先生说他从江苏南通中学毕业后考入了浙江大学物理系，当时和苏州考来的蔡先生在同一班。在早年进入大学念书的女生就不多，更何况就读的是一向被认为由男性占据统治地位的物理系。我们对蔡先生更加仰慕了，她在班级里就非常优秀，后来的研究工作也都是和仇先生一起完成的。特别是在外国文献的研究方面，蔡先生更有过人之处，每当说起这些，仇先生话里话外都饱含着赞许。 当年他们结婚时，科学院原子能研究所将钱三强所长尚未入住居所中的一间临时提供给两位新人暂住。那时是1956 年，他们刚从物理专业毕业，作为优秀生被分配到科学院原子能研究所。看得出，对美好未来的憧憬让这对年轻人心里充满了希望。然而，没过多久，他们就双双被划为右派。直到 20 世纪70 年代末，伴随着科学的春天来临，才重新恢复名誉。在这长达二十多年的漫长岁月中，两位先生虽然背负着沉重的压力，却不计个人荣辱仍旧为国家勤奋工作，为中国考古学的科学腾飞贡献着自己的青春和年华。当年由于测年工作的需要，他们往往二十四小时连续工作，夜以继日。对此，他们无怨无悔。回忆起那段岁月，仇先生说当年夏所长等领导对两位很尊重，有关科技方面的事情都要征求两位的意见，让他们很受鼓舞，他们仍然对未来充满信心。 在老一辈们的足迹中后来者前行，我们的事业就是这样一步一步向前发展的。 本文刊载于大众考古2016年12月刊 作者为中国社会科学院考古研究 所研究员、碳十四实验室负责人 (责任编辑：admin) |