中國是世界上**具有連續不斷悠久歷史的文明古國。考古研究對象具有系統性、完整性、民族文化多元性以及時空范圍的廣闊性和復雜性，為考古與科技考古提供了巨大的實驗舞臺，是我國考古與科技考古得天獨厚的條件。由于這個優勢，我國在器物結構、工藝方面的研究也達到了國際水平。我國陶瓷發展的五個里程碑，涉及原料選擇精制、窯爐改進和瓷釉進展的發展過程。中國古陶瓷不僅歷史悠久，而且生產地區廣闊。真是代有名瓷，地有特色。很久以來就吸引著國內外收藏家、觀賞家和各大博物館的高度重視。由于中國古陶瓷在歷史、文化藝術和科技上的突出成就，歷來就價格不菲并出現仿制品，特別是近來利用現代科技手段精仿的各類名瓷更層出不窮。這就要求考古界和科技界聯合起來建立一套多學科綜合鑒定模式。這套模式必須能對大件器物進行無損可靠的鑒定。 一 碳十四測年法 碳十四測年法又稱放射性同位素（碳素）斷代法，一般寫作 14 C 。 14 C 斷代方法由美國芝加哥大學利比（ Libby）教授于 1949 年提出。 1、碳十四斷代法的原理 自然界存在三種碳的同位素： 12C （98.9% ） , 13C (1.19%), 14C (10-10%) ，前兩者比較穩定，而 14C 屬低能量的放射性元素。 14 C的產生和衰變處于平衡狀態，其半衰期為 5730±40 年（現在仍使用 5568±30年）。宇宙射線同地球大氣發生作用產生了中子，當熱中子擊中 14 N 發生核反應并與氧作用便產生了地球上的 14 C 。在大氣環境中新生14 C 很快與氧結合成 14 CO2 ，并與原來大氣中 CO2 混合，參加自然界碳的交換循環。植物通過光合作用吸收大氣中的 CO2，動物又吃植物，因而所有生物都含有 14 C 。生物死后，尸體分解將 14 C 帶進土壤或大氣中，大氣又與海面接觸，其中的 CO2又與海水中溶解的碳酸鹽和 CO2 進行交換。可見凡是和大氣中進行過直接、間接交換的含碳物質都含 14 C 。同時 14 C 又以5730 年的半衰期衰變減小；加上碳在自然界的循環交換中相當快，使得 14 C 在世界各地的水平值基本一致。如果生物體一旦死亡， 14C 得不到補充，其中的 14 C 含量就按放射性衰變規律減少，經過 5730年減少為原來的一半。因此可以計算出生物與大氣停止交換的年代 t，即推算出生物死亡的年代。所以，一切死亡的生物體中的殘存有機物以及未經風化的骨片、貝殼等都可用 14 C來測定年代。 要說明的是， 14 C測年法基于幾個假設條件之上： ① 假設大氣中 14 C 的產生率不變。地球上的交換碳近數萬年來基本恒定，但 19世紀后半葉工業活動的增加， 20 世紀原子彈的爆炸形成的工業效應、原子彈效應，已減少了大氣中 14 C 的含量。 ②假定放射性衰變規律不變，不受任何外界環境的影響，生物樣品一旦死亡就停止與碳儲存庫進行自由交換。半衰期*初為 5568年，近年來推算應為 5730 年。但這個對研究影響不大。 ③ 地球上各交換庫中 14 C的放射性比重不隨時間、地點、物質種類而改變，這個假設經檢驗基本成立。國際公認 14 C 測年中的 B 、 P 起算點是 1950年（因為之后人工核爆炸產生的大量 14C 對大氣影響很大）， 1850—1950 年間的樣品因工業化過程釋放的 CO2 使得 14C測年數據稍偏老。 2、碳十四斷代法的優缺點 14C斷代法是目前***的測年方法，具有許多優點。（ 1 ）測量范圍廣，可測定 1000—50000 年內的考古樣品。（ 2）樣品易得，凡是含碳的骨頭、木質器具、焦炭木或其它無機**物均可。（ 3 ）對樣品要求不嚴，埋藏條件不要求，取樣也很簡單。盡管如此，14 C 斷代法仍存在一些問題。 ①測量范圍有限，受半衰期規律的限制，其*大可測年限不超過四萬年，而且樣品年齡愈老，愈接近此極限值，測量誤差愈大。 ②合適的樣品難以采集，要滿足純粹不受污染而且要求一定的重量。如古代樣品在埋藏中易受到后代動植物腐爛后的可溶碳化合物的污染；一些珍貴樣品不能大量取樣。③ 必須使用大量的樣品，而且測量時間較長。 ④ 因種種原因，過去大氣中的 14 C 放射性水平不穩定、 14 C粒子衰變本身的波動性，那么用現代統一的 C 標準測定的年代不能等同于日歷，只能是 14 C年代，現在這個問題已得到解決，即用樹木年輪法校正。 3 、現狀和應用 中國社會科學院考古研究所在碳 14斷代工作的成績尤為突出，是國內同類實驗室中建立時間*長、公布數據*多的一個實驗室。由于古陶瓷幾乎不含碳，所以 14 C斷代法在古陶瓷斷代方面失去效用。 4、加速器質譜碳十四測年方法 針對 14 C 測年法的局限性， 70年代末加速器質譜碳十四計數法應運而生，以 1978 年在羅切斯特大學召開的**次國際加速器質譜會議為誕生標志。加速器質譜測年技術（AMS——Accelerator Mass Spectrometry ）與 14 C 年代法原理相同，只是以對碳十四原子計數代替對 β粒子的計數。 AMS 是加速器技術、質譜技術和探測鑒別技術的產物，具有一些優點。首先 AMS 所需樣品量少，一般 1-5毫克就足夠了，甚至 20-50μg 。其次，**度高，靈敏度可達 10-5 至 10-6 ，誤差能達到不超過 0.3%±18年。第三測定年代擴展到 7.5-10 萬年。第四，測量時間短，一般幾十分鐘就可測試一個樣品。 還有， AMS 不受環境影響，不象 β 線計數要考慮宇宙光體。 AMS 14C 斷代法自問世以來，廣泛應用于考古學、古人類學、地質學、物理學、天體物理學、環境科學、生物醫學等領域。 AMS 超過 14 C斷代法對新石器時代完整年代序列的成就，因其取樣少（加速器質譜儀為小樣品或含碳量極少的樣品）給 14 C分析帶來了新的途徑，甚至可以解決其他問題，諸如陶器起源的追溯、人類祖先何時到達美洲、農業起源的時間等問題。 目前北大考古系有 AMS 。夏商周斷代工程，也采用了 AMS 。 二熱釋光測年法 熱釋光（Thermoluminescence ，簡稱 TL）為一種物理現象。它是晶體受到輻射作用后積蓄起來的能量，在加速過程中重新以光的形式釋放出來的結果。它可以確定考古遺物的年代，又可對古代文物尤其是古陶器的真偽進行鑒別。 1、熱釋光測年原理 熱釋光是陶器中放射性雜質和周圍環境發出的微弱的核輻射通，長期作用在陶質器物中產生的一種效應。這些放射性雜質主要有 U 、Th 系列核素和 40K ，以及適量的磷光物質石英等晶體，它們的半衰期很長（大于 109年），故而將它們視為每年提供大小恒定的固定照射劑量的放射源。而陶器中的礦物晶體如石英、長石、方解石等晶格缺陷受到上述放射性核素發出的α 、 β 和 γ 放射照射時，會產生自由電子，這些電子常被晶陷俘獲而積聚起來。在石英、長石晶粒被加熱到 1500℃以上時，這些被俘獲的電子會從晶陷中逃逸出來，并以發光的形式釋放能量，即熱釋光，而石英等晶體就成為磷光體。一件陶器樣品加熱時發射的熱釋光越強，其年代越長，反之則短。陶器在燒制過程中，經過500 -1000℃左右的高溫，陶器粘土中的礦物晶體釋放原來貯藏的熱釋光。熱釋光不同于一般加熱后的熾熱發光，它是放射性能量儲存的標志。釋放完后，陶器晶體繼續接受、貯藏大小恒定的固定輻射能，這些輻射能是陶器燒成后開始增加的，可以作為陶器年齡的標志，換句話說，熱釋光測定的是樣品*近一次受熱事件以來所經歷的時間。這個輻射能為陶器總的吸收劑量或累積劑量，統稱“ 古劑量 ”。然而每件陶器的內部放射性物質含量和外部提供的輻射劑量不一樣，況且一旦陶器埋藏在地下，周圍土壤放射性射線電對陶器有作用，所以需要測定器物各自的年劑量，即每年提供給陶器中磷光體的輻射吸收劑量。它由陶器內部放射性物質提供的α 、 β 劑量，陶器埋葬土壤提供的 Y劑量和宇宙空間提供的宇宙射線年劑量四部分組成。陶器的熱釋光總年劑量與陶器燒制后產生的時間成正比。 熱釋光斷代有好幾種方法。主要有：（ 1）利用細顆粒測定年代。將樣品碎片夾碎，懸浮使之分離，將懸浮的顆粒沉積到圓盤上去測量；（ 2）利用夾雜物測定年代。一般利用陶器中的石英晶體；（ 3 ）前劑量法測定年代。根據靈敏度變化規律測出熱釋光值。（ 4）還有其他方法，如相減技術、鋯石或長石技術、薄片技術等 。 2 、儀器 專門的熱釋光測定年代裝置由加熱系統、光測量和微計算機幾部分組成。將粉末狀樣品直接或間接放在電熱板上，一旦加熱，熱電偶（測量加熱溫度的儀器）將加熱的信號輸入x-y 記錄儀的 x軸，這樣，熱釋光對溫度的坐標圖就可以在加熱過程中直接測得。熱電偶的信號同時輸入伺服控制系統，以便伺服系統控制通過加熱板的變壓器電流。光的測量由探測、轉換和記錄三部分組成。當光打到陰極時，光電材料將光子轉換成電子，每一個從光陰極發射的電子到達陽極時已變成幾百萬個電子，這樣在陽極產生一個連續的電子脈沖。陽極輸出的信號通過脈沖放大器和甄別器把選擇出來的脈沖輸入光子率表。率表將信號分成兩種，一路轉換成電壓接入x-y記錄儀，另一種信號入峰值積分儀，將需要的光子信號轉換成數字信號，輸入微機系統，微機系統由同步顯示和數據處理兩部分軟件完成。 3、熱釋光測年的優缺點 熱釋光測年法的適用范圍廣，可從 5000年到 50000 年甚至 50萬年不等，可測從舊石器時代的火燒土，*原始的陶器直到近百年的瓷器。測定對象除了陶器火燒土外，也可對燧石、黃土，方解石進行測定。熱釋光測年法尤其對原始文化的年代確定意義重大，特別是沒有14 C 標本或 14 C 標本可疑的遺址，因為陶器作為測試對象不會因發掘時打破層位或亂層現象發生麻煩。 熱釋光測年法以標本用量少、速度快（幾小時）、跨度大而備受歡迎。 熱釋光*大的優勢是古代遺物的真偽簽別。制作精美的陶瓷器成為偽造仿造的優選對象。這些文物用傳統的鑒定法對其外觀、藝術風格、紋飾銘文進行辨別，但相當多的贗品已可以假亂真，這就需要借助現代科技手段作鑒定。如果能夠確知某件器物的年代，則對其真偽的簽別解決了一個關鍵性的因素，因為偽造品距今一般不過百年左右，而真品通常在幾百年以上，對其年代的測定，熱釋光是較容易做到的。在這方面，已有學者做了很好的研究和嘗試。 缺點就是外來因素影響較大，例如陽光的照射。 4 、誤差范圍 我們要考慮熱釋光的**度問題，對古劑量、年劑量影響的各種因素（靈敏度、非線性、飽和等），那么就不但需要**確定天然放射性來源，而且應考慮陶器在歷史上實際接受放射性照射條件，如含水量、氫逃逸等影響的因素。只有對上述各種因素作了正確測定和較正后，才有可能使其**達到10% 。而實際上由于多方面因素的影響，這些因素都不可能做到**。同時做熱釋光方法誤差、實驗誤差和測量誤差也不可避免。牛津大學挨特金認為，在*理想的條件下，熱釋光測年法能達到5% 的相對誤差，這樣對于 2000 年以內的樣品，其**誤差可小于 100 年，有可能比 14 C 法**；但在 2000-8000年范圍內， 14 C 法要更為**。當大于 8000 年時， 14 C 沒有年輪校正曲線，熱釋光法可與 14 C法相互補充即證 。 熱釋光年代表示為：年 [± 誤差（ P ） ±誤差（ α ） ] ， P 為實際誤差， α 為可解誤差。 5 、現狀和應用 上海博物館從 1975年開始研究古陶瓷熱釋光測定年代，先后從英國和丹麥引進了國際上*先進的熱釋光測量裝置。王維達研究員一手創建了國內**個 “古陶瓷熱釋光測定年代實驗室 ” ，經過近 30年的潛心研究，建立起一套完整的古陶瓷熱釋光測量系統，成為我國在該領域的學科帶頭人。 （ 1）中國社會科學院考古研究所有這方面的儀器。 （ 2）北京大學考古系也有熱釋光實驗室，至今已經測定很多唐代之前的陶器，測定過粘土燒制的陜西唐三彩。 （ 3 ）上海硅酸鹽研究所 吳雋博士發表了《用熱釋光法來測定陶瓷器年代》。 （ 4 ）香港城市大學也有這方面的研究 ，有專家 梁寶鎏 博士。 （ 5 ）有這方面研究的還有： 復旦大學、香港中文大學中科古物鑒證實驗室等。 國際上比較有名的有的有 英國的牛津鑒證公司（Oxford Authentication Lab ）、美國的黎明考古實驗室（ Daybreak Lab ）、英國牛津大學的 D.Stoneham 、澳大利亞沃勒岡大學地學院熱釋光實驗室等。 三 老化鑒定法 1、老化鑒定法原理 陶瓷表面有一層光滑、明亮、堅硬的物質稱為釉。釉是由石英、長石等多種原料混合、粉碎后，施于器物坯胎的表面，再經高溫燒結形成的玻璃態物質。人們在實踐中發現，盡管某種仿制品，采用了與古陶瓷完全相同的原料配方和燒成方法，如果不經過作舊處理，其釉子的光亮度與透明度要高于古代真品，鑒定專家稱其為“賊光”和“火氣”。陶瓷鑒定界曾普遍認為，這一差別是由于陶瓷文物長期遭受自然界中各種物質（如空氣中的紫外線或土壤中的水和其它酸堿性物質）的物理化學作用，致使釉面受到腐蝕所致。其實這只是原因之一，問題遠非如此簡單。造成這種差異還有一個更直接更重要的原因，就是產生于釉子內部的“脫玻璃化”現象，也稱作自然老化現象。 已有研究告訴我們，經高溫熔融形成的釉子，是一種玻璃態均質體。其內部結構是無序的，在自然環境中，呈亞穩定狀態。隨著時間的推移，它的內部結構會不斷自動地進行調整，由無序的亞穩定狀態逐步向有序化穩定狀態轉變，形成微細晶體，這就是釉子的“脫玻璃化”現象，簡稱“老化”。正是由于釉子存在這種自然“老化”化現象，致使其內部結構隨著時間的推移在不斷發生變化，表現形式就是其透光性逐漸降低，對光線散射性不斷增強。因此古陶瓷的釉面看上去要比新品柔和、溫潤，時代越久，這種反差就越大。有些品種的古陶瓷，這種“老化”化現象表現得尤為突出，甚至造成釉面出現不同形態的微裂紋。這種微裂紋有的可以用肉眼直接觀察到（如汝窯器上的“冰片紋”），有的則要借助現代科學儀器才能發現。造成這種微裂紋的直接原因，是由于在形成顯微晶體的過程中，釉子內部會產生內應力不均勻，當這種內應力達到一定強度時就會使釉子內部和表面出現微裂紋。過去人們把古陶瓷釉面上裂紋的形成原因，都歸結在陶瓷燒結冷卻過程中，胎、釉收縮比例不一致這一點上，其實這種認識是不**的。 釉子的“老化”現象，是陶瓷器自誕生之日起就開始不斷發生的一種特有的變化。就象樹木的年輪一樣，它會隨著年齡的增長而不斷發展。因此我們也把它形象地稱作陶瓷器的“年輪”特征。古陶瓷的“老化”與當前人們所說的“自然舊貌”有著本質的區別。前者是發生在釉子內部，是物質自身內部結構調整的結果，較少受外界物質環境的影響。后者則主要是外部物質對陶瓷釉面侵蝕的結果。受客觀條件制約，它可以是自然的，也可以是人為的。這就是古陶瓷“老化”鑒定的理論基礎。 2、誤差范圍 研究中發現，陶瓷釉的老化程度與年齡之間呈一定的函數關系，在*初的150年里老化速度較快，隨著時間的推移其老化速度逐漸放慢。以景德鎮青花瓷釉為例：新仿品（包括經過各種作舊處理后的瓷器）的老化系數在0.06—0.10之間，絕大多數為0.08；清代末期至民國的產品，老化系數在0.18—0.12之間；明代末期至清代中期的產品，老化系數在0.22—0.16之間；明代早期至中期的產品，老化系數在0.26—0.20之間；元代產品的老化系數在0.24—0.28之間。如果以橫坐標表示年代，以縱坐標表示老化系數，按瓷器的不同生產年代及其釉子的脫玻系數來作圖，便可以獲得釉子老化系數與其生產年代的相關曲線。 通過測定釉子的老化系數來判定古陶瓷真偽，是一種十分有效的科學鑒定方法。它的準確率極高。在研究過程中，科學家們曾試圖采用人工方法改變仿品的老化系數，比如向釉內添加催化劑；改變燒成曲線；進行退火處理等，但均未獲得成功。也就是說，人們至今尚未找到改變釉子老化系數的人工方法。盡管通過人工處理后有些仿品的釉面與真品十分相似，用肉眼很難區別，但是從老化測試的譜圖上看，它們卻相去甚遠。由此可知老化鑒定法具有較強的抗人為干擾能力。 3、老化鑒定法的優缺點 古陶瓷“老化”鑒定技術與世界上現有的其它鑒定技術比較具有下述特點：1、與傳統經驗式鑒定方法比較，它的*大優點是彌補了傳統鑒定方法上人為主觀因素較多的不足，減低了對經驗的依賴，使古陶瓷鑒定技術走向數字化。人們要掌握傳統鑒定方法，必須經過少則十幾年，多則幾十年的學習和實踐，盡管如此，由于人為主觀因素的存在和認識上的差異，就是有數十年鑒定經驗的老專家，有時候也可能會作出錯誤的判斷。然而學習古陶瓷“年輪”鑒定技術，只要經過短期培訓就能上機操作。這一方法在鑒別真假古陶瓷文物方面的準確率極高。與熱釋光測年法比較。熱釋光測年法是于本世紀七十年代由國外引進的鑒定技術，其原理是通過測定陶瓷遭受自然界中γ射線輻射的多寡，來確定其年代。古陶瓷“年輪”鑒定技術與熱釋光鑒定法相比較，具有許多明顯優點。（1）對被鑒定物品無損傷。前者在測試過程中，只是將一束能量不高的光譜照射在陶瓷釉面上，對被鑒定物品無任何損傷。后者則要在被鑒定物品上鉆孔取樣，造成被鑒定物品受損。（2）鑒定范圍廣。以北京大學考古系熱釋光實驗室為例。他們至今只能測定唐代之前的陶器，對瓷器和唐代以后的陶器均不能測定。就是唐三彩也只能測定用粘土燒制的陜西唐三彩，而對用高嶺土燒制的洛陽唐三彩也無能為力。古陶瓷“年輪”鑒定技術的測定范圍要比熱釋光廣泛得多，只要是有釉的陶瓷器均能鑒定。測試數據可靠性強。當今造假者將新燒仿品用鈷60等放射性物質進行輻射處理后，就可以使熱釋光鑒定者作出錯誤判斷。古陶瓷“年輪”鑒定技術就不存這種顧慮。 當然，古陶瓷老化鑒定技術也存在一定不足。從目前獲得的實驗結果表明，由于不可能詳細獲得古陶瓷燒成的物理化學環境，也由于目前本研究積累的數據有限，該方法還不能**判斷出古陶瓷的制做年代。要想作到這點，必須結合其他鑒定方法進行綜合分析。 | 