三星堆青铜器科技含量有多高？日本专家想要复刻一份，却惨遭打脸

三星堆

三星堆的黄金面具和黄金权杖被挖掘出来后，可以说是震惊世人。根据考古学家对三星堆的碳14测年法测定，三星堆中的文物是在公元前1100年前后的古蜀国留下来的，这也证明了三星堆是中国文明的一部分。

在三星堆遗址中，考古学家们不仅发掘出了大量的黄金制品，还发掘出了大量的青铜器，和黄河流域的青铜器制品相比，这里的青铜器在题材上更为奇特，比如：纵目面具、青铜神树等，而黄河流域出土的青铜器则更多的是礼器，比如：后母戊鼎。

不过在三星堆遗址中也出现了礼器制品，比如：青铜鼎，而且青铜鼎上的装饰纹样和黄河流域出土的青铜器上得很相似，这意味着古蜀国和曾经的商周或许有过交流。

三星堆遗址中出土的青铜器科技极高，曾经有一次在日本展出时，受到了日本民众极高的关注度，就连日本的专家对三星堆的青铜器非常感兴趣，想要利用现代科技复刻一份青铜器， 于是他们选择了人面鸟身青铜器作为复制对象。

人首鸟身青铜像

人首鸟身青铜像相比于三星堆其他青铜器而言，制作难度并不算高，而且结构比较简单，日本专家也正是看中了这一点才让它作为复制对象。

在展览中心的现场，日本专家们尝试使用古老的技艺来浇筑人首鸟身青铜像，然而实验了好几次均已失败告终。研究发现，失败的主要原因是高温的铜在接触到低温的模具时温度会降低而凝固， 凝固之后的铜流动速度也会变慢，导致一些非常精细的部分难以被浇筑到里面，而鸟爪就是这样一个精细的位置。

日本专家们采用了很多办法都没能把鸟爪浇筑地清清楚楚，最终以失败而告终。

古蜀人如何制作青铜器？

我国科学家们曾经研究过这些青铜器的成分，研究发现这些青铜器并不是只有铜，还有磷，这并不是最令人惊奇的，令人惊奇的是古蜀人在制作青铜器时会精准地计算铜与磷的比例， 其中磷的成分占比为8%-10%左右，其中磷元素太低会导致古蜀人难以浇筑青铜器。

这是因为铜的熔点较高，达到了1083℃，而磷的熔点较低，只有590℃。将磷掺杂在铜之中，会降低金属的熔点，降低了燃烧难度。要知道的是，古蜀人使用的燃烧材料是木柴，木柴的燃烧温度只有700-900℃。

添加磷的比例太高之后，会导致合金不稳定。只有恰当好处地添加磷元素才能够既降低合金的熔点，又能够保证合金的稳定性。

添加了合适比例的磷之后，会大大增加铜汁的流动速度，使得它们能够流入到细小的部分，古蜀人就是利用这样的方式浇筑青铜器。

因为古蜀人使用的是铜和磷，所以古蜀人的青铜器被称之为“磷铜” ，而后母戊鼎所在的中原地区的青铜器，使用主要是85%的铜和11.6%的锡等，所以被称之为“锡铜”。

诡异的并不是古蜀人采用了和中原地区不一样的青铜器成分，而是磷元素在16世纪才被世人发现，比古蜀人晚了将近3000年 ，这不得不让我们佩服古蜀人的智慧。

当然，除了青铜器的成分外，三星堆遗址中还出现了其他的高科技，比如：在没有液压机的时代，古蜀人就已经能够将两根铜管扭出匀称的麻花样式；在制作高达4米的青铜树时，为了保证青铜树结构的稳定性，它们竟然在原材料中加了“钙”；青铜神树上的鸟采用的焊接工艺和铆接技术在现如今还在使用，由此可见古蜀人的科学技术有多么发达。

5000年前混凝土

除了三星堆之外，在中国还有许多不同的遗址，也在向我们诉说着古代中国的繁荣昌盛。在河南有一个仰韶村遗址，考古学家在这里挖掘出了距今5000多年前疑似水泥混凝土，这也是迄今中国考古发现的年代最早的类似于水泥混凝土房屋建筑材料。

而这个5000年前的“水泥混凝土”是如何做出来的，考古学家也是一脸茫然。

仰韶村遗址发掘现场的负责人李世伟介绍说，这些疑似水泥混凝土位于仰韶晚期灰坑中，颜色和质地都完全区别于仰韶文化常见的草拌泥红烧土，这些疑似水泥混凝土呈灰黑色，质地坚硬，目前它的材质、成分以及强度等都还在研究之中。而要知道的是，水泥混凝土是最近几百年人类才开始使用的一种建筑材料。

从古蜀人制作青铜器，以及来自5000年前类似“水泥混凝土”，不得不让我们承认一个事实：古代文化有可能比我们想象中的更发达。 那么这是不是意味着，远古的人类文明其实已经达到了一个现代人都无法企及的高度？甚至已经远远超过了现代人的水平？难道人类文明真的是循环的吗？

关于这个问题的答案，或许只有考古学家们能帮我们解决了。

红星专栏｜陈建立：应用现代科技 三星堆青铜器研究的新成果

编者按——

位于四川广汉市的三星堆遗址是迄今我国西南地区发现的分布范围最广、延续时间最长、文化内涵最丰富的古文化遗址。

2021年，三星堆遗址新一轮考古发掘再次出土了大量的文物：黄金面具、顶尊人像、青铜方尊等令人目不暇接。三星堆众多出土文物中，尤以青铜器引人关注，青铜大立人像、青铜神树、青铜面具……不仅展示了古蜀文明独特青铜文化，也再度彰示了以三星堆为代表的古蜀文明作为中华文明的重要组成部分，受到了来自长江中下游的文明以及黄河文明的重要影响。

应红星新闻邀请，北京大学考古文博学院陈建立教授特别撰文，介绍了通过现代科技探索的三星堆遗址出土青铜器的研究成果。

现代科技探索三星堆青铜器的

功能、制作技法及来源

文/陈建立

（北京大学考古文博学院）

自上世纪八十年代三星堆祭祀坑青铜器发现以来，因其神秘、夸张、生动的造型以及多元的文化因素，引出许多未解之谜，始终受到学界广泛关注，持续激发大众的好奇与热情，成为一个深入解读中华古代文明的重要社会文化现象。本文简要介绍关于三星堆遗址出土青铜器的研究成果，以期正确认识三星堆文化内涵及其重要价值，弘扬探索未知、揭示本源的科学精神。

三星堆考古现场

三星堆青铜器功能

“国之大事，在祀与戎”，铸鼎象物，以青铜器作为社会政治权力、礼仪制度和社会等级规范的载体，是中华文明区别于世界其他文明的重要标志。这点无论是在中原地区、长江中下游地区和汉中地区发现的夏商周时期青铜器，还是在调查与发掘的青铜冶铸遗址中，均得到充分体现，三星堆祭祀坑出土青铜器更不例外。考古学界形成共识，三星堆青铜器可分两类，一类是尊、罍和盘等器物，从形制到花纹，都与中原、长江中游地区同类商式器物类似；一类是造型独特的立人像、面具、人头、神树，以及基于青铜尊等进行再创造的器物等，极具地方风格与特点。前者是三星堆文明与中原和长江中下游地区文明交流、交往的重要物证，后者则反映了成都平原地区先人的伟大创造和融合能力。三星堆两类青铜器在使用功能方面高度一致，真实反映了三星堆文明的独特性、区域文明之间的交融性及中华文明的多元一体特质。

青铜神树

三星堆青铜器制作工艺

曾中懋（文物保护和科技考古专家）先生最早对三星堆青铜器制作工艺进行了考察，他根据制作青铜器时留下的铸缝等痕迹，结合金相组织观察和成分分析，将制作工艺分成六类，即浑铸法、分铸法、套铸法、爪铸法、邦铸法、锻打法，其中用于两个以上铸件连接的套铸法、爪铸法和邦铸法，可归于分铸法。

戴金面罩青铜人头像

著名的中国古代青铜器研究专家巴纳（Noel Barnard）曾有过三星堆部分器物为失蜡法铸件之说，需引起重视。最近，郭建波（四川省文物考古研究院文保中心馆员）等利用工业CT分析，并结合表面痕迹观察，指出分铸和各种连接工艺，是青铜神树等形状复杂的器物得以成功铸造的技术保障；在铜树枝残件内发现使用竹木质芯骨，是目前这一技术措施在商代青铜铸造中得以使用的最为明确的证据；部分容器的兽头装饰，采用了内置盲芯的复合范技术浑铸而成，显示了三星堆尊罍等容器不同的年代属性和技术传统。

青铜纵目面具

孙华（北京大学考古文博学院教授）和苏荣誉（中国科学院传统工艺与文物科技研究中心主任）两位先生认为，三星堆青铜器制作工艺的本源是商周青铜器铸造技术，即泥范铸造法。随着三星堆遗址和祭祀坑的发掘，新技术手段的应用，我们相信，会有更多的青铜器工艺信息被科学揭示出来。

三星堆青铜器合金配比

四川文物考古研究院、中国科学技术大学和北京大学等研究团队分别对三星堆一、二号祭祀坑出土数十件青铜器进行了成分分析，结果表明合金类型有纯铜、锡青铜、铅青铜和锡铅青铜等，但在铜容器中没有出现铅青铜，且本地风格的铜器铅含量普遍高于中原特色的铜容器，而锡含量则相对低于后者，反映出两类器物可能存在不同合金配比技术。

青铜大立人像

与汉中、殷墟等其他商代青铜器相比，三星堆青铜合金有其自身特点，间接说明生产三星堆青铜器的工匠们已经掌握了铜锡铅及其合金配比的有关知识。金相组织分析表明，三星堆青铜器均为铸造成型，其中大部分器物显示出受热特征组织，可能在埋藏之前经过焚烧，祭祀坑内发现的大量燃烧后的灰烬即是明证。

三星堆青铜器来源

青铜器的生产体现了不同地区资源、技术与文明发展之间的互动关系，其来源可分为两个问题进行讨论，一是铸造青铜器的铜、锡、铅等金属原料产地，二是青铜器的生产地。

三星堆遗址平面图

上世纪80年代初，中国铅同位素比值考古第一人、中国科学技术大学金正耀先生在河南、江西、陕西等地商代青铜器中发现使用了高放射成因铅资源，经比对，这些铅同位素比值数据与云贵川交界地区铜矿的数据相似，据此提出商代青铜器矿料来自“西南地区”，而当时三星堆祭祀坑青铜器尚未出土。

三星堆青铜器经检测后，高放射成因铅占比较高，显示出与其他商代青铜器铅料资源有相同的来源。后有学者陆续提出青铜器原料可能来自长江中下游、中条山、秦岭甚至非洲等地区，争议不断。

青铜扭头跪坐人像

现在看来，东秦岭地区最有可能，而非洲说则最不符合科学逻辑。迄今在三星堆遗址范围内虽发现有铜渣等线索，但尚未确认有青铜器生产作坊。崔剑锋（北京大学考古文博学院长聘副教授）等综合铅同位素数据、合金成分分析以及铸造工艺考察，认为包括铜像在内的所有铜器都是从外地实物输入三星堆的或者是外地工匠携带矿料来三星堆铸造的。

但根据以上研究，并不能从根本上解决三星堆青铜器生产所涉及的原料来源和流通问题，解决问题的根本途径在于与三星堆遗址相关的青铜冶铸遗址的调查、发掘与系统研究。据悉，这方面的研究已经开始。

结 语

三星堆青铜器的功能、制作技法及来源研究充分体现了现代科技获取科学数据的重要作用，也充分说明三星堆青铜器与中原和长江中游地区的密切联系。

毫无疑问，现代科技功能强大，获取数据便捷，利用多种检测手段分析考古资料，可产生多维度、海量检测数据。而如何以解决考古学问题为导向，对这些数据进行考古学解释，避免出现青铜器原料来自“非洲”这一现象显得无比重要。

“透明玻璃房子”即考古舱

因此，必须重视、探索科学分析、考古学解释和理论构建的跨学科研究新途径，并培养兼具扎实的田野考古工作技能、敏感的考古学问题意识和掌握现代科技的考古学家，促进学科发展。

事实上，目前正在进行的三星堆遗址的田野考古及综合研究，多家单位和合作，多种科技考古和文物保护手段的应用，正陆续取得大量优秀研究成果，代表了中国考古学发展方向，我们期待这一模式得到推广。

【作者简介】

陈建立，北京大学考古文博学院教授、党委书记，研究专长冶金考古和定量考古学。国家社科基金重大项目首席专家，主持或参加国家级和省部级课题多项，发表学术论著200余篇部，组织策划展览活动多项。兼任国际冶金史大会执委会委员和咨询委员会秘书、中国钱币学会学术委员会委员、中国文物保护技术协会工业遗产保护专业委员会副主任、中国文化产业协会文化遗产保护分会副会长、中国科学技术史学会理事和金属史专业委员会副主任、韩国《Journal of Conservation Science》编委会委员。

红星新闻记者｜乔雪阳

编辑｜段雪莹

（下载红星新闻，报料有奖！）

相关问答

未来几年，科技领域会有哪些重大突破?将会为哪些行业带来新机遇?

未来几年,科技领域在很多方面都会有些重大突破,简单梳理一下:(1)人工智能技术从感知智能向认知智能演化,使人工智能感知与表达真实世界的能力更加强大。随...有...

科技发展利大还是弊大正方辩论词要有真实事例_作业帮

[最佳回答]如果问科技发展利大还是弊大?毋庸置疑,当然是利大!中华文明八千年历史就是铁证如山,历史每时每刻都在改变,科技每时每刻都在发展.人类从茹毛饮血原...

春秋战国时期的科技有何特点有何成就?

春秋战国时期(公元前770年至公元前221年)的科技特点主要有以下几个方面:1.铁器的广泛应用:春秋战国时期是我国铁器时代的开始,铁器的使用普及,并逐渐代替...

中国古代科技文化光彩.请欣赏下列图片，回答问题:(1)按照下...

[最佳回答](1)①司母戊鼎是中国殷代青铜器的代表作,标志着商代青铜铸造技术的发展水平;②《清明上河图》为北宋风俗画,作者是北宋画家张择端;③《史记》是中国...

中国古代的哪些发明现在成了黑科技?

0...除了咱们大家熟知的四大发明外,我这里在举几个偏门的:爆米花机95后以前的人,在童年时期一定看到过这个机器。现在在乡下,你运气好的话,还会碰上走街串巷的...

青铜器观后感50字?

青铜器观后感应由本人根据自身实际情况书写,以下仅供参考,请您根据自身实际情况撰写。青铜器观后感大型歌剧《青铜器》以大汶口文化、二里头文化为背景,以安阳...

中国发明了什么方便用的高科技?

我国古代的科学文化灿烂且丰富,科技成就遍布造纸、印刷、农学、医药、农学等方方面面。众所周知,我国的四大发明分别为造纸术、指南针、火药与胶泥活字印刷术...

科技是否为今日最大的利端?

如果没有网络,我们如何与远离家乡的朋友交谈?如果没有高清电视技术,我们怎能享受好莱坞的华丽?电影怎么样?当然,我们也必须认识到科学技术在一定程度上改变...

青铜器的历史意义?

青铜器是指以铜为主的合金器具,是古代文明的重要标志之一。青铜器的历史意义主要体现在以下几个方面:1.青铜器是古代文明的重要代表之一,它们的制作工艺和...

【商朝在此青铜器的生产有什么特点?】作业帮

[最佳回答]精美、高贵的象征,种类繁多且非常鼎盛.规模较小.集中于王都附近.贵族使用.体积大,重,耗财力,人力.花样多,用工细致.如青铜器:酗亚方尊容酒器...