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仇士华:雕刻中国考古学时间之轴

仇士华,1932年7月生于江苏如皋,中国社会科学院荣誉学部委员、考古研究所研究员、国家重点项目“夏商周断代工程”首席专家。他是我国碳十四测年开创者,于1965年建立了国内第一个碳十四年代学实验室。他的研究成果,使考古学研究建立在真正具有科学意义的年代基础之上,填补了我国史前考古绝对年代的空白。

“碳十四,它是一个碳的同位素,很稀少的,地球上本来没有的,这是宇宙射线进入大气以后产生的一个后果。用碳十四方法给考古人测定年代,这个就是我的全部任务。”

碳十四和两个年轻人的命运核物理与考古,可能在大多数人眼中,就像两条平行线。可恰恰有些人的人生轨迹会在时代之手的推动下转个弯,这也许是巧合、也许是注定。91岁的仇士华和他的夫人蔡莲珍即是如此,双双毕业于复旦大学物理系,又一起被分配到中国科学院近代物理所,最后却因为“碳十四”,在考古所度过了人生大半的时光。 

△仇士华和夫人蔡莲珍在家中接受采访,这处面积不足80平米的老房子,他们已居住30年。1955年,仇士华夫妇大学毕业后,因为成绩优异,被著名核物理学家钱三强先生选中,进入中国科学院从事原子能研究。“我们属于搞原子能的编制。钱三强是从法国回来的,近代物理所是他建立的,后来要组建原子能研究所,所有的组织工作是他一手搞起来的。”

正当两个年轻人信心百倍地向原子世界进军,命运却突然发生转折。1957年的春夏之交,仇士华、蔡莲珍因为一张“大字报”,被逐出了实验室。‍

△仇士华部分学术著作

彼时,大洋另一端,一种崭新的科技考古方法——碳十四测年法正在被广泛运用。碳十四是碳的一种具放射性的同位素,由于其半衰期长达五千多年,且广泛地存在于有机物体内,因此可以根据死亡生物体体内残余的碳十四成分来推断它的存在年龄。

正是基于此,时任芝加哥大学教授的化学博士威拉得·利比发明了碳十四年代测定法,并获得了1960年的诺贝尔化学奖。这项发明被誉为世界考古学上的一次革命。

时任中国科学院考古研究所副所长的夏鼐先生最先关注到碳十四测年技术。但是,“衰变”“同位素”,这些科学名称考古所许多人连听也没听过,建立实验室,谈何容易。为此,夏鼐到处奔走,正当他一筹莫展之时,偶然听说仇士华、蔡莲珍这对青年夫妇的遭遇,他们的学历和水平不正是求之不得的合适人选吗?

△夏鼐(左)在考古所的实验室这次艰难的人事调动原委和夏鼐三番五次的游说,仇士华夫妇是多年后才得知。他们永远记得,1959年2月,当怀着忐忑不安的心迈入考古所的四合院时,夏鼐先生所给予他们的莫大信任和温暖。虽然有了新的科研生命,但摆在仇士华、蔡莲珍面前的显然是一项复杂、繁难的科技工作。

从无到有

建成我国第一个碳十四实验室

当时国内没有参照的实验室,没有这一类的仪器工厂,市场上无线电元件也不齐备,就连考古所办公室都要靠仇士华、蔡莲珍自己烧煤炉取暖,更谈不上实验室的条件。

△仇士华(右)在装配自己设计的探测计数管

于是,仇士华夫妇从裁剪硅钢片、绕制变压器开始,一个仪器、一个仪器的研制。不懂的就学,不管是电工、金属加工,还是焊工、玻璃吹制,各种技术都是自学成才,其中的艰辛只有他们自己知道。

△仇士华夫妇亲手设计绘制的实验仪器图

如今可以笑着回忆的往事,当时却饱含苦楚。科研艰苦,生活更加不易,实验室就是家,女儿都要跟着他俩住在堆放器材的库房里,仇士华甚至连床都没有,只能睡桌子。 

△20世纪60年代的仇士华和蔡莲珍到了1962年,经过三年夜以继日的努力,我国第一个碳十四年代学实验室终于可以全面试运行,仇士华夫妇满心期待着实验结果,紧张又兴奋。可谁知,结果出来,却给他们泼了一瓢冷水。误差太大,无法用于测年。仇士华夫妇没有气馁,而是又开始了日复一日的实验。
仇士华:我知道在哪些地方出了什么问题,仪器各方面都进行了改进,到1965年下半年,第一个数据我很有把握,误差完全合格了。

碳十四测年实验室投入运行

逐步开始在全国推广发展从无到有、历时六年,实验室终于建成了,但是碳十四的研究成果怎么才能让考古学家认可呢?他俩想了个好办法,那就让考古学家把他们已知年代的文物样品拿来做碳十四测定,看看测出的结果‍和文物的年代是否相符。盲测开始了,对考古一窍不通的仇士华经历了人生中最重要的一次考试。他选了三个样品,仔细测试、精确计算,得出的三个数据,全都在文物专家已知的年代范围之内。实验终于达到了令人满意的应用水平,仇士华、蔡莲珍如释重负。

△外宾参观考古所碳十四实验室(左2为仇士华 左3为蔡莲珍)

我国第一个碳十四年代学实验室成功建立,此后一系列测年技术得以迅速发展。到20世纪80年代末,通过数以千计的碳十四年代数据,各区域史前考古学文化年代序列得以建立。

夏鼐先生曾评价说,因为碳十四测定年代法的采用,使中国的新石器考古学进入了新时期,从此中国考古学真正走上了国际舞台。

△夏鼐(左)带领外宾参观碳十四实验室(右1为仇士华)

碳十四测年

破解“武王伐纣”年代之谜

1996年,投身科研半生的仇士华夫妇终于退休了。本以为可以功成身退、颐养天年的他们,却又被求助人找上了门。不过这回的难题可不一般,是历时两千多年都没有破解的“武王伐纣”年代之谜。那一年,国家立项的“夏商周断代工程”启动,这一工程集中9个学科12个专业的200多位学者联合攻关,主要任务就是建立有科学依据的夏商和西周年代学年表。仇士华先生的博士生、中国社会科学院考古研究所研究员张雪莲说:“武王伐纣”是发生在商周之际的历史事件,标志着商的结束,周的开始,是商周的分界线。然而2000多年来,中外学者根据各自对文献和西周历法的理解,对“武王伐纣”的年代形成了至少40多种结论,年代最早的为公元前1130年,最晚的为公元前1018年,前后相差了112年。‍

△夏商周断代工程新闻发布会现场即便已经掌握了碳十四测年技术,但要想精确测定“武王伐纣”的年代却并不容易。张雪莲说,因为按照以前的碳十四测年方法,误差在所难免,不适用“夏商周断代工程”高精度测量的要求,必须寻找一种全新的方法。
张雪莲:经过大量的文献调研及反复的实验研究,仇先生认为,通过采集考古发掘过程中获得的系列样品,测定碳十四年代,之后把获得的数据,在高精度碳十四树轮年代校正曲线上,一起进行数据的曲线拟合,可以有效缩小年代误差,大大提高年代精度。
也就是说,要测“武王伐纣”的年代,只要找到一个遗址,其中有先周和西周两个时期的样品,就可以组成一个系列进行测年,从而确定“武王伐纣”的年代范围。
仇士华:正好挖出一个地层,就是在先周的最晚期,西周的最早期,那么“武王克商”能逃得了这个地层吗?这个地层找到了,专门开会去鉴定,考古人谁都认可,我只要把这个年代测出来就行了。

△夏商周断代工程期间仇士华在实验室讲解紧接着,仇士华又找到了另外两处遗址再次进行测定。北京琉璃河遗址是周初分封的燕侯属地,其考古年代紧接在商代最后一个都城遗址——殷墟遗址之后,因此将这两个遗址的系列样品年代数据联合拟合,其衔接年代相当于“武王伐纣”的年代。

△仇士华和博士生张雪莲在实验室

历时三年,经过反复测定,仇士华夫妇最终得出“武王伐纣”事件最大可能发生的年代范围,应在公元前1050年至公元前1020年之间,30年的范围比112年缩短了足足82年,这是“夏商周断代工程”的一个重大突破。远古的历史谜团,被揭开了神秘面纱。在这一范围的基础上,专家们又根据古代文献与金文中的“武王伐纣”前后天象与历日,最终确定公元前1046年为“武王伐纣”年代的最优答案。这一定点的确立,为《夏商周年表》的出炉发挥了决定性的作用。“科学研究要实事求是、求真务实”一生只做一件事,研究的却是鲜有鲜花和掌声的冷门学科——考古,作为核物理学家的仇士华不觉得寂寞,也从不后悔,因为他深知开拓者要肩负的使命。如今,91岁高龄的他,依然在为科技考古的学术论文做审编、指导学生,不辞辛劳。“在科学上没有平坦的大道,只有不畏劳苦沿着陡峭山路攀登的人,才有希望达到光辉的顶点。”仇士华常引用马克思的这段话,告诫青年学者,科学研究要勇于探索、实事求是。哪怕走的这条路永远荆棘密布,也要恪守初心,驰而不息。
仇士华:我们不能改变初心,我们是搞科学的,如果没有点儿科学精神,还搞什么科学。

记者手记

我是记者李思默。如果说考古发现为我们生动地讲述了历史中的故事,那么碳十四测年则帮助它们在时间中准确寻找到各自的位置,如同音符落在曲谱中,在共同的节拍里,奏出恢弘的乐章。碳十四测年法,是历史的节拍,是丈量时间的标尺。仇士华先生就是为中国历史锻造这把尺的人。

先生一生大半时间都是在考古所院子里那间不大的实验室中度过,我问他,这样的生活是否枯燥、乏味?先生挥了挥手说,科研需要有正确的判断力,从发现问题、研究问题,再到解决问题,都是有计划、有步骤的复杂劳动。每当取得一点成绩,有所收获,那就是最快乐的时刻。先生还一再强调,科学必须是实事求是的,不能有一丁点浮躁和侥幸,哪怕是经受风雨,甚至猛烈的风暴,也不能沉沦,不能走错方向。

犹如标尺一样精确、客观,60多年的科研生涯中,仇士华先生始终恪守心中之尺,从未迷茫。

先生,不仅是一种称谓,更蕴含着敬意与传承。可堪先生之名者,不仅在某一领域独树一帜,更有着温润深厚的德性、豁达包容的胸襟,任风吹雨打,仍固守信念,将深沉的家国情怀根植于血脉之中。捧着一颗心来,不带半根草去,为后生晚辈持起读书、做人的一盏灯。

中国之声特别策划《先生》,向以德性滋养风气的大师致敬、为他们的成就与修为留痕。

本文来源:中央广电总台中国之声(ID:zgzs001)

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