文物中的科学秘密


文物中的科学秘密

 

文物中的科学秘密

《文物中的化学》,周嘉华著,北京联合出版公司2021年1月出版,定价:58元

《文物中的物理》,戴念祖著,北京联合出版公司2021年1月出版,定价:60元

在博物馆展台前欣赏精美的文物时,人们往往关注的是它的名称、用途、制作年代、出土地点、背后的历史典故,却鲜有人想要追究这件文物本身蕴含的科学道理。

中国科学院自然科学史研究所研究员周嘉华与戴念祖一直立足本身科技史的研究,用科技的眼光审视文物。今年1月,北京联合出版公司出版了两人分别所著的《文物中的化学》与《文物中的物理》,力求向读者从科学的角度解读文物。

文物体现的是文化史也是科技史

作为化学史和酿酒史领域的专家,在周嘉华眼中,化学随处可见,比如酒、醋、酱等食物的发酵过程是化学过程,衣服染色、玻璃加工等也一样是化学过程。带着“化学家”的审视眼光,2002年退休后,周嘉华依然笔耕不辍,奋斗在自己所熟悉且一直热爱的化学领域。

“《文物中的化学》是在曾经出版过的《文物与化学》的基础上完成的。”在接受《中国科学报》采访时,周嘉华介绍道。《文物与化学》一书出版于2000年,从硅酸盐化学写开去,再写到金属化学,再到酿造化学、日用化学和药物化学。今年出版的《文物中的化学》延续了这一架构,并辅以更多图片,予以说明。

以“硅酸盐化学”一章举例,周嘉华直接从“最早的人工材料制品——陶器”入手,先描述了几件较为出名的文物性状,再介绍其各自烧制的温度和以碳—14测定后的年代确认结果。接着,周嘉华着重介绍了黏土的成分,并解释道,“经过高温烧烤,原先组成黏土的成分会发生一系列复杂的化学变化,包括失去结晶水、晶体转变、固相反应以及低共熔玻璃相的产生等”,最终柔软的黏土变为坚固的陶器。然后他写道:“从广义上说,它是人类历史上最早从事的一项化学生产。人类最初有关无机材料的知识积累大多是由黏土烧陶开始的。”之后,人类逐渐掌握了烧制的温度和黏土的处理方式,才有了陶器的不断进步。

而在中国物理学史学科创建者戴念祖眼中,文物中蕴藏的物理秘密更令他着迷。去年曾经被媒体关注的应县木塔就被收录其中,戴念祖以此为例,介绍了材料力学与结构力学的知识;他还以铜奔马为例说到重心的应用;从编钟谈声学的原理;通过省油灯和辘轳剑介绍热学的知识;又从司南、方位针碗等中描述了电与磁的知识。

戴念祖告诉《中国科学报》:“这本书与1999年出版过的《文物与物理》有关。与之前的版本相比,新出版的书籍补充了几幅图,特别是尖端放电的部分,让读者更容易理解。”

从日常积累开始

在接受采访时,周嘉华和戴念祖都表示出,因为年纪的原因无法将近些年新发掘的文物补充其中,是个遗憾。

“以前我看到文物都会将其相关资料制成卡片,然后再在上面逐一补充物理知识。”戴念祖说,“这一本书中的内容,就是我花了20年时间的积累。”甚至,他收集这些卡片的箱子就有好几个。

周嘉华感触更深的是让他将文物与化学紧密联系在一起的、中国考古学的奠基人之一、中国科学院院士夏鼐。至今他依然记得曾经考古界与科学史的联系并不紧密,1978年的某天,周嘉华与其他人一起拜访夏鼐时,听他谈到要重视文物科技价值的研究。虽然两个领域的合作并没有因此而热络起来,但周嘉华的化学知识却因为和文物相结合,一下找到了更为广阔地应用之地。

在回忆此书写作时,周嘉华坦言:“合作是必不可少的,因为即便我对炼丹史和酿造史都比较了解,但是金属史和造纸史的知识则来自我的同事。对我而言,这本书的写作过程也是我的学习过程。我认为学海无涯,每个人都需要不断地学习积累。虽然我已经快80岁了,但是依然在写作也在学习,每天依然看很多资料。”

如今,周嘉华依然每天坚持写作,他说现在是他将积累的知识给大家进行汇报的阶段。“我现在去博物馆依然会关注其中的化学内容,比如前几年海昏侯大墓出土的蒸馏器,虽然有人认为是蒸馏酒的,但我认为这可能是用来蒸煮的,因为早期炼丹术就是通过蒸煮对水进行提炼,然后再喝下去,认为这样可以养生。”周嘉华认为,当专家或公众对某些文物出现疑惑时,科技史的专家应该挺身而出,从另一个方面进行解读,由此还原文物的本真。

希望更多人关注文物的科技属性

“关注文物的历史,也要关注它的科技价值。”两位作者发出共同的感慨,“如今的公众甚至考古人员对于科技史了解不足,同样,科技史的研究人员对于文物的关注度也不够。”

在读者眼中,首先获得的是文物本身的知识,然后是其背后的历史。“过去的传统历史中大多讲的是政权更迭,最后加一些文化,但是关于科技的内容很少。”戴念祖直言,“李约瑟的《中国科学技术史》对我们是个鞭策。只有懂得历史才能了解现实,但是历史显然具有更广阔的范围。”

“看到这本书的出版我很高兴,我认为现在的年轻人特别需要补充这方面的知识。当他们科技史的知识更加丰富了,才能清楚去博物馆看什么,怎么看。”戴念祖又说,“我希望科技史的研究人员和考古人员应该更多关注文物的科技价值,为华夏文明找到更多的历史例证。”。

同时,周嘉华也认为考古界与科技史界应该加强合作,因为在书籍出版的过程中,他就因为一些文物照片的版权问题,无法将图片补充入书中。“如果合作更为顺畅,那么我就不会在用图时感到束手束脚。”他说,“这本书希望可以抛砖引玉,由后来者将新出土的文物补充进去。”

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