本刊编辑部

在今天，各种高科技手段不仅能让人类和人类的探测器登陆月球、飞临外星，而且还有助于我们寻访古人的世界。

恐龙时代的世界是什么样子？《清明上河图》对宋代市井生活的描绘是否真实？古代的人们是怎么生活的……许多人都对这类问题颇感兴趣。回到从前，就像去往未来一样，是人们的梦想，而前者正是展示考古学魅力之所在。

说到考古，人们多半会这样认为：不就是去挖掘古墓，看看都挖出了些什么东西吗？没错，但考古学发展到今天，它早已成为一门极具综合性的系统科学，除了传统考古学手段外，还需要借助物理学、化学、医学、遗传学、法医学、建筑学甚至宇宙科学等科学手段。总之，各种高科技手段不仅能让人类登上月球、让人类的探测器飞临甚至登陆外星，而且有助于我们回到遥远的过去——例如太空望远镜不仅帮助我们回溯光线“看”到了宇宙的创世时期，而且也帮助我们揭示了古人的秘密。

少年法老死亡之谜

1922年11月26日，埃及著名的国王谷（古埃及王室木乃伊集中安葬地），透过一个小小的洞孔，英国埃及学家霍华德·卡特观察古埃及少年法老图坦卡蒙的陵墓。“我看见了了不起的东西。”卡特喘着粗气目瞪口呆地说。他无法不惊叹——在他眼前，是一大堆埋藏了超过3000年的金子和乌木。木乃伊、惊人的死亡面具、棺木和伴随这位少年法老进入“阴间”的形形色色的陪葬品，为现代人窥探早已失落的法老世界洞开了一扇绝妙的窗户。

假若卡特面对今天的计算机断层扫描仪（CT）和基因组技术，他又将作何感言呢？在今天，甚至不用手指碰一下那些珍贵的古代遗存，考古学家就能为图坦卡蒙的木乃伊创制一张三维图像——这就是CT的功能之一；只需取一点点木乃伊的身体组织样本，考古学家就能查明图坦卡蒙家族的血统、谱系，甚至破解他的死亡之谜——这就是基因组（DNA）检验技术的魔法之一。在最近一次对图坦卡蒙的调查中，考古学家根据从一代到另一代的DNA差异，运用基因指纹技术创建了一整个图坦卡蒙家族的氏族树。

事实上，“DNA考古”这个术语直到2004年才进入“历史侦探词典”。正是在这一年，科学家把提取自一座法国教堂中的一只盐渍心脏的基因材料，与取自玛丽·安托瓦内特的一根头发丝的基因材料进行比对，结果证明：那个在法国大革命高潮期间死于狱中的孩子，的确就是未加冕的10岁国王路易十七世（由路易十六世和玛丽·安托瓦内特所生）。而在此之前的200年里，法国贵族一直坚称这个孩子被一位红花侠救出了监狱，而这一说法导致许多人声称自己就是路易十七世。

2009年，德国科学家公布了其查明的尼安德特人近2/3的基因组，它暗示人类的这个已灭绝的奇异近亲实际上从未同人类的祖先——现代智人杂交过，从而推翻了此前不少古生物学家的错误推测。

2010年1月，丹麦科学家在对发现于格陵兰的一处久已遗弃的定居点、已有4000年历史的人头发丝样本进行DNA研究后指出，这些发丝來自一名很年轻就死亡的男性，他的眼睛和皮肤都呈褐色，他的牙齿呈铲子形状，他的耳垢很干燥，这说明他很可能遭遇了耳部感染。更惊人的是，科学家在将该男子的DNA同当今仍然存在的一个西伯利亚氏族的DNA进行比较后发现，他应该属于这个西伯利亚氏族，换句话说，他应该来自西伯利亚。尽管不可思议，但这种可能性的确存在——4000多年前，这个西伯利亚氏族就已跨越白令海峡进入阿拉斯加，再往东到达格陵兰。古人是如何完成如此漫长而艰难的长途跋涉的呢？有关的细节考古学家仍在探寻中，但已有的证据表明，古人当时确实完成了这一壮举。

考古学家预计，在未来几年中，借助DNA检测等高科技考古技术，运用来自南美木乃伊的头发或其他古人遗骸，越来越多的古人将被迫向现代人暴露自己的秘密。美国加州一家生物科技公司宣布，到2013年，只需15分钟时间和不到1000美元费用，他们就能破译一个基因组。要知道，第一个完整的人类基因组序列是在2003年才公布的，而为了获得这个序列，各国科学家花费了长达13年的努力和高达30亿美元的费用。科技的日新月异由此可见一斑。

不过，科学家也指出，许多古代遗骸可能并不适合作DNA检测，这是因为它们已经在处置过程中被污染，并且它们的基因组已经支离破碎。随着高科技考古技术的运用越来越普遍，伦理问题也必将显现：若科学家要对一具人类遗骸进行“考古调查”，那么这个人已经死了多久才算得上“古人”呢？被高科技调查的人们，无论是大人物还是一般人，其隐私是否都应该受到同样的保护呢？这些都是必须回答的问题。

是谁杀死了冰人

这听起来就像是一部侦探电视连续剧的开场——1991年9月一个阳光灿烂的日子，一对德国夫妇在阿尔卑斯山登山时获得一个令人恐怖的发现。

起初，从融冰中冒出的这具尸骸被认为属于最近一次登山事故的遇难者，而实际上这是一具谋杀遇害者的尸体，并且这桩谋杀发生在很多很多年以前。经测定，这个冰人生活在大约5300年前的新石器时代，令人惊奇的是他的遗骸竟完美地保存至今。根据冰人的发现地——奥地利与意大利之间的奥兹地区，考古学家将他命名为“奥兹”。

究竟是谁杀死了冰人奥兹？为破解这个远古谋杀案，这具遗骸自被发现以来接受了多次精细的检查。2010年，最新进行的三项高科技研究最详尽地揭示了奥兹之死的细节。考古学家指出，奥兹最独特之处在于他的遗骸、服饰和装备全都保存完好。实际上，使得奥兹极具科研价值的不仅是他所属的年代，而且包括他的木乃伊（冰尸）形成过程的“潮湿”本质，这意味着他的身体组织至今仍具有弹性，否则很多科学检查项目都无法进行。奥兹比其他冰川木乃伊都古老得多，而且其脱水形成过程是在他被冰川掩埋之前发生的，这种情况极为罕见。更幸运的是，就连奥兹的消化道中的食物残渣也得到了完好保存，对这些残渣的取样研究为了解他的饮食、生活环境和死亡季节提供了证据。

正是通过对奥兹最后几餐（包括野山羊肉、谷粒和红鹿肉）及微量花粉的研究，科学家以惊人的细节揭示了他在生命最后33个小时中的行踪——他先是从高山地区下山到山谷底部，接着又上山，最终被箭头杀死。这就证实了奥兹的最后几天既紧张又暴烈，也部分支持了“灾难理论”。该理论是由奥地利考古学家在1995年提出的，它假定奥兹死前好几天同他人发生了暴力冲突，但奥兹手上所受的伤并未夺去他的性命，他后来逃到了山上，在此过程中制作了一把弓箭用以自卫。

关于奥兹的确切死因，科学家已经争论了多年。奥兹首次接受X射线检查是在2001年，当时科学家对他所受箭伤的严重程度争论不休。2007年，意大利医学家在对奥兹进行检验后得出一个几乎肯定的结论——奥兹是被嵌在他肩上的石箭头杀死的。但最近的一次全身CT扫描结果证实，这个箭头击穿了奥兹的一条主动脉，引发内出血及急性休克型心搏停止，这就是奥兹的死亡原因。不过，奥地利科学家最近的一项研究认为，奥兹的头部也受了伤。

那么，谁是杀死奥兹的凶手？又为什么要杀死他？结合各方面法医学研究证据，科学家们现在相信，奥兹被比他所在位置低的一个袭击者从远处射箭击中背部，接着又被击打头部，仰面倒地身亡。之后，杀手将奥兹拖到自己所在位置，将奥兹的双臂交叉置于尸体下面，并将嵌入奥兹背脊的箭杆拔出。在那里，冰人奥兹待了超过5000年，他的长弓一直就靠在水沟壁上。冰川逐渐消融，最终使得这个冰人重见天日。

以下是对冰人奥兹所做的科学检测中最引人關注的结果。

年代：通过检验同奥兹遗骸一起被发现的一把铜斧，考古学家立即证实他已经死了至少4000年。后续的碳测年结果证明，奥兹是已知最古老的木乃伊之一，他生活在大约5300年前。

毛发：奥兹的头发在他死后脱落，一些头发掉落在衣服上以及他被发现的地点。他的头发飘逸，呈暗褐色，大约9厘米长。毛干中检测到的微量砷及金属暗示，奥兹的职业应该同炼铜有关。

眼睛：奥兹的眼睛呈蓝色，它们一直保留至今。

牙齿：经过对奥兹牙齿中所存在的锶、氧和铅进行同位素分析，科学家发现他的出生地点很可能是在今天意大利的布里克森城附近，但他成年后的生涯是在相邻的山谷地区度过的。

肺部：奥兹的肺部因存在煤灰而变黑，这些煤灰是由于他长时间坐在明火前而进入他体内的。

X射线及CT扫描检查：2001年，放射学家发现奥兹左肩部嵌有燧石箭头，这是他死于谋杀的首个证据。2005年，CT扫描显示这个箭头击穿了他的左背锁骨下动脉，这是一条主要血管。最新进行的检查证实，奥兹头部也被重创，很可能当时他的大脑被挫伤。

肠道：奥兹的肠内物（包括野山羊肉、红鹿肉、谷粒和花粉）被用来重建他生命的最后33个小时。云母粒暗示他吃的谷粒是被石头磨碎的，一些焦炭微粒则可能来自烘烤面包所用的明火。

手部：奥兹左手有多处已经部分愈合的裂伤，很可能是在他死前好几天所受的伤。这些伤痕显示出自卫的特征，这暗示奥兹卷入了暴力冲突。

指甲：在现场发现的两个指甲中的第一个暗示奥兹死前可能生病了。指甲上的特征线条暗示，奥兹的免疫系统在他死前几个月中曾三次受到损害。第二个指甲尚待研究。

年龄：对奥兹的股骨样本进行的骨龄鉴定结果显示，奥兹死亡时大约为46岁，对于他所处的时代来讲他的健康状况算得上良好。

文身：奥兹身体上有超过50处文身，文身方法是将焦炭揉进细小切口中。他的背部和腿部有细小的多组平行线，这可能是一种止痛方法。

伤痕：奥兹在自己较早的生命阶段多次受伤，但后来都愈合了，其中包括肋骨断裂及冻伤引发的脚趾囊肿。

法医植物学：在奥兹的肠道中发现了30种不同类型的花粉，其中铁木树花粉最多，而这种铁木树只生长在阿尔卑斯山南部，春季开花，这就暗示了奥兹的大致死亡时间。在奥兹木乃伊周围，还发现了至少80种苔藓和地钱。

DNA：1994年对线粒体DNA进行的有限分析证实，奥兹所属的人种至今仍生活在欧洲中部。科学家即将对奥兹的线粒体DNA和基因组DNA作详尽检测。

鞋子：奥兹所穿的鞋子由多种材料制成，其中包括鹿皮和干草等。奥兹的鞋子是迄今已知第二古老的鞋。有关实验结果表明，横穿过熊皮鞋底的皮带能让奥兹在雪地上站稳，但这个鞋底并不能防水。除了鞋之外，奥兹的其他服饰还包括绑腿、一条腰布、一条用小牛皮或羊皮制成的腰带和一个袋子、一件草披肩及一顶熊皮帽子。其中绑腿只绑住了小腿和臀部，并且拴在皮带和鞋子上。

钢斧：科学家用来自粒子加速器的热中子和高能X射线检验奥兹的铜斧结构（使用这些方法不会对其造成破坏），结果发现斧刃被多次磨尖，斧头被频繁使用。

燧石刀和刀鞘：奥兹被发现时手握一把13厘米长的燧石刀，这是来自那个时代的最完整的燧石刀样本。

金字塔内部的秘密

在美洲国家伯利兹东北部的茂密丛林里，金属撞击岩石的声响惊扰了一群群热带鸟儿和黑吼猴。考古学家正在那里进行发掘。在对曾经生活着大约50000人的玛雅古城拉米尔帕的遗址进行了接近100次试掘之后，考古学家终于有了重大发现——他们发现了位于地面下3米的一座王室墓葬，墓中躺着一个戴着玉坠的男子，玉坠的形状是秃鹰头。此人被认为要么是公元5世纪的拉米尔帕统治者、玛雅王“鸟虎”，要么是他的一个继任者。

考古学家发现这座墓花了超过10年时间。拉米尔帕有五座金字塔堆，由于没有这座古城的地图来做向导，考古学家们只能靠直觉进行发掘，这是一件十分艰难的工作，而且这样做很可能会损坏珍贵的古代遗存。尤其是埋在地面下的墓葬、通道和隐秘的入口，寻找起来更是难上加难。不过，考古学家最终竟然想到了借助于粒子物理学手段——介子考古。

介子考古的关键是介子。介子身为电子的强壮近亲，是在宇宙射线（粒子）轰击地球大气层时产生的，在到达地面后，介子无害地穿过人体和建筑。科学家之所以着迷于介子，是因为它们是少有的几种自天而降、能够反映宇宙本性的高能粒子之一，而考古学家对介子感兴趣，则是因为它们能够穿透很深的岩石和水。

介子考古的原理是，介子在飞越空间时会保持全速，但在穿越岩石和其他高密度材料的过程中会减速并最终停下。研究人员让介子穿越一处考古地点，然后测量介子的能量和轨道并重建介子的路径，最后绘制出一个三维图像，这个图像将显示出隐藏的墓室或其他空间。显然，介子考古不会对古代遗存造成任何损害。

在发现那些异乎寻常而又看不见的事物方面，介子探测器其实拥有较长的应用历史。早在60多年前，科学家就曾用它来测量雪的层数。不久前，科学家又尝试用它来追踪火山内部岩浆的上涌情况。一些国家的边防巡逻队计划运用这项技术来发现隐藏在集装箱里或卡车上的放射性材料。

40多年前，考古学家首次借力于介子。当时，获得诺贝尔奖的美国物理学家路易斯·阿尔瓦雷兹率先想到：介子能否显示出哈夫拉金字塔中的第二座墓室呢？哈夫拉是埃及第四王朝时期的一位法老，据称也是著名法老胡夫的儿子，哈夫拉金字塔是吉萨大金字塔之一，不知为何它在4500多年的时间里一直躲过了盗墓贼和考古学家的关注。

阿尔瓦雷兹和他的小组将一台介子探测器置于这座金字塔底座中心附近的贝尔佐尼室（这间密室是由意大利考古学家贝尔佐尼发现的），让它搜集介子两年时间。他们最终作出结论：上面没有隐藏任何墓室。尽管这个结论令一些猎奇者大失所望，但它对金字塔研究者们来说仍然是非常宝贵的信息。同时，它也显示出介子探测器在考古调查方面的可行性。

当然，科学家还利用其他高科技手段调查古代遗存。例如，穿地雷达波会从埋葬的建筑物反射，电子探针能测量因石头、砖块存在而对电流造成的阻碍。不过，这些技术的探测深度和广度都不如介子探测器。

上世纪70年代早期，考古学家将全球第三大金字塔——特奥狄瓦坎太阳金字塔（位于墨西哥玛雅古城）底座上的一口井中的石头沙砾清理干净，结果在地面下8米处发现了一条100米长的通道，从而为使用介子探测器调查这座金字塔提供了极好的机会。不久前，科学家在这条通道里安装了一台介子探测器，它包含6个充气舱室，当介子穿越一个舱室时，会与气体中的粒子碰撞并发光，记录这些闪光并注意介子进入和离开舱室的准确方向，计算出介子的轨道和能量，科学家就能揭示任何高度超过75厘米的空穴。调查结果或许将有助于回答已经困扰考古学家数十年的一个谜题：这座金字塔的建造目的究竟是什么？

特奥狄瓦坎是一座曾兴盛了500年的古城，城中到处都是金字塔庙宇，这样的城市自然会吸引很多人到来。考古学家相信它的起源是：一次火山爆发使人们从北方聚集到了此地山谷中，他们修建城市尤其是庙宇以平息火神的怒气，同时也为祈求农业丰产。这些庙宇和金字塔最终成为玛雅城邦国及其统治者的象征。那么，會不会有一个统治者就躺在太阳金字塔内部的一间墓室中呢？考古学家迄今未能在这座金字塔内部发现任何墓室，因此一些人认为这座金字塔内部并无陵墓。由于太阳金字塔太宽太大，而穿地雷达能看到的宽度和深度太小，所以考古学家打算在特奥狄瓦坎金字塔的地下安装介子探测器。

在拉米尔帕，考古学家需要回答类似的问题。他们正计划在发现玛雅王“鸟虎”的拉米尔帕的一座金字塔土堆的正对两侧，掘井安装两台介子探测器。两台探测器相距50～60米，这样可以消除盲点，使得创建三维图像更容易。按照计划，探测器在至少一年时间里会静静地搜集介子，逐渐构筑金字塔内部的三维结构图。

拉米尔帕介子探测器研究目前正在筹备中，在获得许可后探测器才会被搬运到伯利兹，同时还要挖坑以放置探测器，另外还要想办法在一个遥远的地方为探测器和现场实验室供电。显然，使用介子探测器并非易事。不过，从阿尔瓦雷兹时代至今，介子探测器已经有了长足的进步，便携式探测器的研制已初步完成。考古学家相信，介子探测器一定会揭示更多更大的古人奥秘。

文明的碎片

位于法国东南部城市格勒诺布尔的欧洲同步加速器辐射中心（简称ESRF），创造出了一种高密度聚焦的电磁辐射波束，波束沿一条周长超过800米的环形隧道蜿蜒行进，直至达到接近光速。随着波束加速并获得能量，它就会发出极高强度的X射线，是标准医用X射线强度的几百亿乃至上千亿倍。X射线被强力磁铁分割成多个强力波束，再经过不同的通道分别到达40个独立工作站，科学家在这些工作站中运用这种强力波束来为材料样本照相，当然不是普通照相，而是为分子照相。由于同步加速器能提供极细的强力波束，所以可用于探察极小的文物碎片，这对于考古学家来说意义非凡。为了保护文物，他们通常只被允许提取很小很少的样本进行研究，而强力X射线不仅不会破坏受测文物，而且还可用来探测比人的头发丝还细小的物体。

这种技术大约在最近十年才开始应用于考古研究。下面是ESRF在过去几年里运用强力波束所取得的一些最有趣的发现，它们向我们揭示了亚原子考古的前景。些早期化妆品是如何制作的呢？考古学家目前还所知甚少。考古学家在一些古埃及墓葬中发现了一些装着化妆油的容器残片，这些容器由空心芦草制作而成。科学家运用同步加速器分析结果，推断出了这些化妆品的制作方法。

早期研究显示，公元前2000年，古埃及人在化妆粉中添加了两类罕见于自然界的人工铅基化合物，这显然是人类早期化学探索的证据。最近，科学家运用同步加速器帮助分析古代化妆品中的一系列矿物质和有机成分，以及各种成分之间的关系，由此进一步了解这些古代化妆品的制作方法。现已知道，古代美容师们很可能是将一种动物脂肪与铅盐混合，制成汤膏，然后再添加角铅矿（一种合成白色铅盐）。与此类似的铅盐制作方法在古希腊和古罗马学者的记述中都有描写。

古犹太布料

著名的“信函洞”位于死海以西的陡峭峡谷壁上，该地区夏季缺水，气温常常在38℃以上。尽管条件恶劣，公元2世纪期间，这里却是最后一批不屈从于罗马统治的犹太人的临时家园。在深度超过150米的信函洞中，考古学家发现了大量用于宗教仪式和日常生活的物品，同时发现的还有一大堆署名为“巴·科齐巴”的文书。“信函洞”也因此得名。巴·科齐巴是一位著名的犹太自由战士，他在公元1355年前后领导了针对罗马人的犹太暴动。

距离信函洞不远处就是库姆兰洞群，也就是著名的“死海羊皮书”的发现地。20世纪50年代，在这里出土了由亚麻制成的布料，它们被认为是由一个被叫做“艾赛尼”的犹太教派成员留下的，据说艾赛尼人正是“死海羊皮书”的作者。

为查明库姆兰洞群使用者与信函洞使用者是否同属一个犹太教派，科学家运用同步加速器制作的图像，对发现自信函洞中的已有两千年历史的布料进行分析。结果发现，这些布料几乎全部都是由羊毛制成的，而艾赛尼人认为来自动物的羊毛是不洁之物。另外，运用扫描电子显微镜对发现自库姆兰洞群的布料进行的分析表明，这些布料不仅年代稍稍早于信函洞布料，而且几乎全部都是由亚麻制成的。由此可见，信函洞和库姆兰洞群的使用者分属于两个不同的犹太教派。

古罗马工程公元128年，罗马皇帝哈德良曾访问罗马帝国在非洲的殖民地迦太基。这个位于当今突尼斯的海滨城市当时缺乏淡水。在哈德良来访后不久，著名的迦太基渠（也叫哈德良渠）开始修建。最终，一条130千米长的水道将淡水从扎格万丘陵输送至迦太基的公共浴室。

在沿途一些地方，这条沟渠由罗马式柱子和拱门托起，离地超过20米。即使按照今天的标准来看，这条沟渠的工程也算得上够复杂。建成后，在公元162年之前的某个时期，迦太基渠中每秒钟的水流量达到0.45立方米，它是当时最长的人工渠。

今天，这个古代工程奇迹亟待保护。为了依照原样修复这条沟渠，科学家需要对过去18个世纪中用于修复这条沟渠的灰泥及其他连接材料的成分和石工进行分析。他们运用同步加速X射线荧光术（一种用X射线轰击样本、使之发光的技术）在分子水平上研究每一种材料，结果发现，这条沟渠的修补历史简直就像使用很多零塊的布拼接被子。公元543年，拜占庭征服迦太基之后，率先对迦太基渠进行了修复。13世纪，统治该地区的哈夫西德王朝加长了迦太基渠。18世纪，西班牙军队毁坏了迦太基城的淡水供给系统。19世纪下半叶，法国人试图恢复这一系统。或许，21世纪终将使这一古代奇迹工程彻底恢复原貌。

非洲偶像

在西部非洲国家马里，多贡人和巴马纳人至今信奉传统的万物有灵教。不过，在过去100年中，他们已经放弃了许多秘密祭祀仪式。而来自20世纪早期和19世纪晚期的少量动物雕像和人形雕像（偶像），以及来自12世纪和更早期的一组样本，则向我们展示了一种久已消失的独特仪式。

按照20世纪早期一些西方人类学家的说法，自古以来，在偶像上涂抹祭祀动物的血一直是各种多贡人仪式的一部分。科学家希望通过检测来查明这种说法是否正确。为此，科学家运用了多种同步加速器技术（其中也包括X射线荧光）来分析偶像样本的化学组成。结果发现，许多最近的多贡偶像确实涂了血，但那些较古老的偶像涂的却是矿物质和有机物的混合物。

人类的童年

进化出较大的大脑的后果之一，就是人类达到生理成熟期所花的时间要比我们的大脑较小的祖先更长。人类孩提期延长的趋势究竟始于何时何地？科学家借助于ESRF同步加速器，对生活在大约16万年前的当今摩洛哥杰别尔·伊尔胡德的一个女孩的遗骸进行研究，并为我们提供了破解上述奥秘的一些线索。这个女孩所生活的时期，只比已知最早的东非智人晚一点点。

就像树木的年轮记录了树木的年龄一样，人的牙釉也记录了人在长到13～15岁之前的每一天的生长情况。科学家用ESRF同步加速器制作出伊尔胡德女孩的牙齿三维图像，然后计量这个女孩牙齿上的牙釉层数，最终精确地算出了她的年龄——2839天，也就是7.78岁。

由同步加速器制作的图像还显示，伊尔胡德女孩的牙齿的生长方式同现代小孩相似，其中前臼齿、一颗永久性臼齿和一颗门牙的发育同现代7岁半左右的男孩女孩相同。这一发现意味着，孩提期延长的进化很可能早于现代人体解剖结构的进化。为查明孩提期延长究竟始于何时，还必须对比研究其他人种例如尼安德特人的遗骸。目前，科学家正在对尼安德特人的进化史展开大规模研究，研究对象包括许多不同年龄和不同地方的青少年样本。

庞贝的“黑面纱”

公元79年，俯瞰意大利那不勒斯湾的维苏威火山连续两天大喷发，庞贝城被尘埃和浮石掩埋，罗马帝国辉煌时期的生活场景也因此得以保存下来。考古发掘揭示出这座古城的街道、商店、公共区域以及艺术杰作。可是，如何保护庞贝的精美绘画却是一项严峻挑战。

整个庞贝地区的壁画都在慢慢变黑。实际上，早在公元前1世纪，古罗马作家维楚威斯孔在其专著《建筑》中就记述了这个问题。当时人们通过在壁画上覆盖一层“迦太基蜡”（实际上就是一种用蜂蜡制造的清漆）来加以保护。

庞贝壁画为什么会变黑？一种长期流行的理论是，阳光把壁画中使用的颜料——辰砂（赤色硫化汞）转变成了黑色的辰砂（硫化汞）。科学家现在推翻了这种理论，他们运用同步加速器数据检查壁画颜料中化合物的变化情况，结果发现，颜料变黑的实际过程要复杂得多。首先是海滨空气中少量的氯与辰砂反应，生成灰色的氯化汞化合物，然后可能又引发了其他反应，最终给壁画蒙上了一层黑色。一个好消息是，壁画的黑色层仅厚5微米，而下面的亮红色完好无损。看来，在科学家找到令人满意的方法来保护庞贝壁画之前，黑色层是其最佳保护神。

地面下的秘密

好莱坞大片《奇兵夺宝》中，无畏的英雄印第安纳·琼斯在丛林中寻找古代宝藏的情节甚是引人。事实上，即使没有被毁灭或拆除，许多古代建筑也早已被土壤、水、沙、火山灰或厚密的植被所掩埋，我们仅凭肉眼恐怕是看不见它们的。目前，考古学家正采用新手段来探查它们。

自第一次世界大战以来，考古学家就开始借助于航拍（在低空飞行的飞机上拍照）来揭示那些被异常的土堆、线条或隔断的风景等线索暴露出来的古代遗迹。可是，在有些地方，被埋葬的建筑是用裸眼根本无法看见的。不过，它们仍然会暴露出自己存在的线索——只是不在可见光波段（人眼所能识别的波长范围在400～700纳米之间，1纳米等于十亿分之一米）。今天，科学家利用安装在人造卫星和飞机上的相机，在一个宽泛得多的波长范围内拍摄红外和紫外照片，从而揭示了关于古代文明的一些十分惊人的细节。

美国宇航局唯一的考古学家汤姆·赛弗在观看一幅危地马拉玛雅城市的红外卫星照片时惊奇地发现，那些古玛雅建筑周围的植被看上去要比其他区域的植被亮得多。凭着直觉，赛弗立即开始在美国宇航局的其他卫星地图上寻找发亮的植被，结果真的找到了一些植被发亮的地点，这些地点最终被探明为古代遗址，而此前考古学家从未想到这些地方有重要的古代遗存。赛弗猜测，古玛雅人用于建造房屋的石灰石成分渗入土壤中，改变了当地的植被。由于植物中的叶绿素在红外波长下会明亮发光，人造卫星就能分辨出植被之间的微妙差异。运用这种新方法，考古学家已经发现了多座此前未知的玛雅城市。除了能发现整座新城市之外，卫星图像还能揭示那些已经很有名的遗址的细节情况。

自20世纪80年代以来，美国科罗拉多大学的考古学教授裴森·西茨一直在哥斯达黎加西北部主持阿雷纳尔地区的考古研究工作。该地区有一个名叫卡勒斯的古代村庄，公元前2000年前后，这里是一个人类主要定居点。村庄附近的火山曾多次爆发，每次火山爆发过后，村庄都被遗弃，之后又再次被人居住。那么，重新占据村庄的是些什么人呢？是原先的村民还是新来的捡现成的人？运用来自人造卫星和飞机的航拍照片，西茨破解了这个久未解决的奥秘。

答案来自天空。红外图像显示，在卡洛斯村与距离该村11千米的一座墓地之间有模糊的线条相连。西茨据此发现了迄今已知最古老的小径之一。这些小径改变了土壤结构，因此也改变了植被，这些植被在红外图像上呈现为模糊的线条。

这种深嵌在土壤中的小径在该地区的许多村子周围都有发现。西茨推测这很可能是当地远古宗教仪式的一个组成部分。进一步的发掘证实，这些小径的确曾被人反复踩踏过，哪怕是在毁灭性的火山爆发之后。西茨最终证实，从卡勒斯村通往墓地的小径被使用了800～1100年时间，其间两度被阿雷纳尔火山爆发造成的灾难打断。当地人前往该地区其他定居点（村子）的主要原因，很可能是为了重建与远处墓地中自己已亡故祖先的魂灵之间的联系。换句话说，卡勒斯村的一代又一代定居者都不是外来人，而是当地人。

当然，并非植被才能揭示隐藏的结构。宇宙中所有的物体都在连续不断地释放电磁波，比如可见光和红外光，其波长则取决于材料本身和物体的温度。借助人造卫星和飞机上的敏感探测仪器，科学家就能探查地面温度的微小变化。如果一个地区比周围地区包含更多的石头、水或木头，该地区就会在多重光谱图像上更加显眼。

2007年8月，一个国际性研究小组运用这种技术对柬埔寨吴哥窟的“地面伪装”进行“剥离”，结果发现了这个高棉帝国（繁荣于公元9～14世纪之间）都城的庙宇周围地下有着复杂的水务工程。除肖像型庙宇之外，吴哥的小庙宇、高地势区和池塘间也交织着水道和水库。堤坝缺口、溃坝及古代洪水证据暗示，吴哥居民当时未能维护好他们的巨大灌溉系统。考古学家现在相信，吴哥的最终消亡源自于人口过度增长和森林大面积消失所带来的环境压力。

在过去20多年里，来自人造卫星和飞机航拍的多重光谱图像揭示了许多古代隐秘宝藏的复杂细节。要是没有这些图像，区域性考古的许多成果都无从谈起。不过，这些图像非常昂贵，每一幅都要花费数万美元。2005年，互联网搜索巨擘谷歌公司推出了“谷歌地球”服务，即利用人造卫星拍摄的图像和航拍照片来“建筑”地球的全貌。这一服务迅速吸引了全球众多用户，他们主要关注自己的房子、梦想的度假目的地等，但也对无意间搜到的船只和飞机图片感兴趣。

2009年，意大利电脑程序员卢卡·默里将“谷歌地球”应用于考古，结果发现了在一条河床下面存在古罗马别墅的迹象。美国考古学家斯科特·马德利从报纸上读到了默里的故事，他从事专业考古发掘已超过25年，但他对航拍调查的效率、风险和不太准确感到不满意。而利用“谷歌地球”，他仅用几个小时就在法国中部一个面积为1440平方千米的范围内定位了101处古代遗址，其中包括铁器时代、中世纪和高卢——罗马时代的遗址。马德利说，这简直太不可思议，因为以往要想获得这么多成果不知要耗费多少人力物力财力。

科学技术的发展日新月异。我们相信，借助更新的高科技手段，考古学家一定能揭示更多的古人的秘密。

博古通今的神奇之力

考古学研究中引入科技手段，不仅看起来更加“高大上”，还帮助我们解决了考古学研究中的许多难题。就让我们一起看看到底有哪些神奇的技能吧。

技能一：上帝之眼

正式的考古发掘之前，会对将要发掘的遗址进行全面勘探，为之后的发掘工作做准备。根据勘探的目的和对象，能用到的方法有遥感、地面物探、地球化学勘探等技术。对于動辄几千、几万平方公里的大型遗址，遥感技术是最明智的选择。

“不识庐山真面貌，只缘身在此山中”。假设我们身处一个荒废的古代城市中，由于年代久远，周围只能看到略微高出地表的残垣断壁和一些或倒塌或被土掩埋的建筑物，那么要搞清楚这座城市布局最省力、最高效的方法就是通过遥感在高空中观察或拍照。这并不是人类平常的视角，是得益于科技的发展才有机会以这样的方式观察大地，所以称之为“上帝的视角”。像著名的Nazca线条、德国巴伐利亚州Meisternathal遗址、中国的元上都遗址等等，在勘探时都大量使用了遥感技术。

技能二：隔土探物

通过检测遗址及周围某些化学元素含量的高低或异常情况来确定遗址的范围，我们称之为“地球化学勘探”。当人类在某一片地域长期活动，某些生产、生活内容可能会引起这片土壤中化学元素的异常（比如人类的制盐活动）。

例如著名的秦始皇陵，因为陪葬坑中出土了大量兵马俑，让人们对其充满好奇。但出于文物保护的目的，一般情况下考古工作者不会挖掘帝王陵墓，那么借助科学技术来了解它们就变得尤为重要了。考古学家在皇陵周围进行土壤的汞测试时，在封土区域发现了汞异常，最终确认了地宫的位置。这是因为当汞或汞的化合物埋在地下时，会向地表散发汞蒸汽，在蒸汽上升过程中与土壤中的埋藏物发生物理吸附或化学反应，根据这些特点，可以测试区域内是不是存在汞异常情况，从而了解遗迹遗物在地下的埋藏情况。而皇陵在封土上的水银可能是地宫中水银挥发所致。这与历史文献中记载秦始皇修建地宫时“以水银为百川、江河、大海，机相灌输。上具天文，下具地理……”也就吻合了。

技能三：微观探究

对于文物，肉眼可以观察到形制、大小、装饰物等宏观信息，而通过扫描电子显微镜、X射线衍射分析、X射线荧光光谱仪、拉曼光谱仪等仪器还可以获得物质的化学组成、物像结构、显微形貌等微观信息。有了这些信息，可以了解文物的制作工艺，有利于对文物进行科学的保护和管理。

例如，在中国古代的铜镜中，有一种表面漆黑色、触感光滑如玉的铜镜，称为黑漆古铜镜。铜镜表面的黑色物质具有耐腐蚀性，考古学家测试发现这种抗腐蚀性的黑色物质竟是纳米级别的。难道古代就已经掌握了某些层面的纳米技术吗？还是说自然腐蚀就能形成黑漆古呢？为此，考古学家通过拉曼光谱法、X射线衍射分析等方法研究发现，铜镜表面黑色物质由单一物相纳米二氧化锡组成，这主要与铜镜在制作时表面的镀锡工艺有关。通过对文物成分的微观分析发现，古代的一些工艺与技术也重新被借鉴，并投入到现在的科技发展与应用中。