实验室里的考古学者：科技揭晓古人做奶酪、画红妆、喝药酒的秘密

破碎的古代陶器残片、炭化的青铜器内壁残渣、一根深褐色的小尖棒……这些在公众眼里可能不值钱的东西，都是杨益民眼中的“宝贝”。他通过仪器，对这些古代有机物残留进行分析，还原出一幕幕有声有色的古代生活风貌。

全文3819字 阅读约 需 76 分钟

因解答“窖藏”2000多年的药酒是否能喝，43岁的杨益民走进公众视野。

他是一名考古学者。和人们印象中不同的是，杨益民很少发掘古墓，却常穿着白大褂，戴上手套、口罩和护目镜，走进满是试管、化学溶剂和精密仪器的实验室。

破碎的古代陶器残片、炭化的青铜器内壁残渣、一根深褐色的小尖棒……这些在公众眼里可能不值钱的东西，都是杨益民眼中的“宝贝”。他通过仪器，对这些古代有机物残留进行分析，还原出一幕幕有声有色的古代生活风貌。

工作15年来，杨益民检测过的文物已有1000多件，他曾发现3000多年前的奶酪实物、古代女性在面部进行红色彩绘的工具、古人吸食大麻的木制容器……

看似枯燥的 科技 考古，对于杨益民来说，却是充实有趣的，是在一间间设施现代的实验室里，穿越时光、和古人对话。

古代药酒和大麻

“出土的容器内壁，藏着不少秘密”

这种习惯来自于他的工作。作为中国科学院大学考古学与人类学系教授，他带领的课题组专攻古代有机残留物（如食品、药品、化妆品等）分析。

今年5月，杨益民接到新的任务，河南省三门峡后川村的一处西汉墓的陪葬品中，有一个天鹅造型的青铜壶，里面存放着3000多毫升、6斤多重的液体。

三门峡文物考古研究所业务室主任燕飞曾提到，刚开始，他们不清楚壶内的液体到底是什么，也不知道这是不是古代液体，必须交由专业的检测人员。

杨益民带着手套、塑料滴管等常见的取样设备，动身去河南取样。用几支塑料离心管装取了三四十毫升样品后，他飞回了北京。“当时也不是特别激动，因为也有地下水渗漏的可能性。”

通过对液体中的浑浊物进行提取和碳14测年，杨益民确定，这是来自公元前3世纪的古酒；再通过有机分析和电子显微镜分析，他检测到了酒石酸等与酒相关的微量有机酸，液体中还发现了头发灰、植物灰等有助于消炎、止血的成分。

“我们认为是药酒，从古书上来讲是这样的，液体成分和湖南长沙马王堆汉墓出土的医学方书《五十二病方》记载的药酒成分相符。”考古中发现液体的情况比较少见，这个检测结果让杨益民很激动，如今，他还在进一步分析这壶药酒的制作工艺等信息。

天鹅造型的青铜壶和倒入玻璃容器中的药酒。受访者供图

至于这壶“窖藏”了2000多年的酒是否能喝，杨益民认为，药酒因酒精已经挥发，所以没有任何气味。虽然没有检测到有害的有机成分，但因为在青铜容器内保存了太久，酒内铅、铜等重金属含量较高，“硬要喝的话对身体会有害。”

十多年前，杨益民也曾做过酒相关的检测。

一个青铜酒器内壁上，贴附着很薄的一层黑色残渣，“因为埋在地下很久了，自然炭化了。”他在残渣中检测出了一些酒的标记物。

但当时的检测方式还是比较简单。如今， 科技 考古有了明显的进步。“一个是手段的多样性，以前我们可能只用一种方式，现在我们会用多种手段进行综合分析，比如红外、液相色谱-质谱联用、气相色谱-质谱联用等。再一个是仪器本身也在进步。”

出土的容器内壁，藏着不少秘密。杨益民还鉴定过一个内壁漆黑的木制容器，原来是古人吸食大麻的工具，“石头烧热后，放进去，再加入大麻，石头的热度让大麻焚烧，就把内壁熏黑了。”

靠着内壁上附着的黑色炭化层和石头上残留的物质，杨益民再现了公元前500年、古人吸食大麻的场景：木制容器被放在地上，大麻烟雾在空气中缭绕。

封存3600年的奶酪

“了解古代农牧交错的渊源”

杨益民总在实验室里，和试管、化学溶剂、精密仪器打交道。他很少踏足古墓的发掘现场，“基本是（考古队）挖完了，把文物拿到考古所或博物馆，我去城市里的这些地方取样。”

多年来，杨益民的足迹也遍布全国，但他对南疆沙漠深处却情有独钟，这里一直在给杨益民带来惊喜。他印象最深的，是考古人员在新疆小河墓地发现的几块淡**固体，它们散布在麻黄枝上，覆盖在墓主人的颈部周围。

杨益民拿着一块3600年前的奶酪。受访者供图

小河墓地位于新疆罗布泊地区孔雀河下游河谷南约60公里的罗布沙漠中。墓地遗址在平缓的沙地突兀而起，从外面看，就是一个椭圆形沙山。17年前，新疆考古所在这里进行了发掘。

麻黄是一种中药。杨益民解释，沙漠风沙比较大，呼吸道疾病比较多，喝麻黄汤可以对症治疗，这种植物在当地也很常见。但麻黄枝条间的块状物引起了考古学家的注意，“（块状物）和现在新疆的奶疙瘩差不多大。”

杨益民把这些块状物带回了实验室。通过红外、有机元素和蛋白质组学的分析，鉴定结果出来了：是古人制作的、约3600年前的奶酪。

“制作奶酪（的工艺）八九千年前就有了，东欧曾经出土了七千多年前用来制作奶酪的陶筛，但奶酪实物还是很难留存下来的。”虽然早就预想到，这些块状物可能就是奶制品，但杨益民还是有些激动，这是迄今为止，世界上发现最早的奶酪实物。

由于年代久远，这些淡**的奶酪闻不出什么气味，“手感粉粉的，有点掉碎渣。”杨益民回忆道。

这些奶酪的制作工艺也很特殊。进一步研究分析后，杨益民发现，古人先是用乳酸菌和酵母处理牛奶，制作成一种特殊的酸奶——“开菲尔”，再将其处理成奶酪。固态奶制品，保质期长，而且也容易携带。

杨益民当时立即在淘宝上购买了开菲尔粒。“（开菲尔粒）类似于酒曲，可以直接吃，是益生菌的复合体，口感有点像口香糖，但是可以被消化。”他把开菲尔粒丢进新鲜牛奶，发酵后，开菲尔酸奶就做成了。“口感和普通酸奶差不多，还有点酒精味，但度数很低，类似米酒。”

封存3600年的奶酪秘密，一层一层被揭开。直到今天，杨益民依旧对古代的牛奶和奶制品感兴趣。

“牛、羊传入中原是4000多年前的事情，那段时期也是中华文明起源的一个关键时段。”杨益民说。

杨益民实验室里的显微镜 受访者供图

动物内脏绘红妆

“无法验证的谜题还有很多”

同样在小河墓地，杨益民发现了古人化妆的秘密。

那是一截指头长短的小尖棒，表面呈深褐色，局部有红色颜料，存放在小河墓地一处女性干尸的皮囊里。考古人员也很疑惑，不明白其成分和用途。

2015年前，杨益民将这个小尖棒带回实验室。“尖棒有一定硬度，从断层面来看，内里是**的。”检测工作首先从显微CT开始，他由此确定，尖棒的主要成分为有机质。之后，利用蛋白质组学的方法，他发现这根尖棒由牛的心脏制成。

杨益民解释，通过蛋白质组学的方法，他们可以确定动植物种类和种属。“它不仅可以告诉你蛋白质来自哪个生物，如果来自动物，它还能告诉你（蛋白质）来自动物的哪个部位，是奶还是血液，是心还是其他内脏。动物不同部位的蛋白质组成是不一样的。”

小河墓地中出土的装化妆棒的皮囊及化妆棒。受访者供图

尖棒表面还有红色的赤铁矿颜料。杨益民推测，这应该是古代女性用于涂红的化妆棒，“不是口红、也不是胭脂，而是在面部进行红色彩绘的工具，这种彩绘在小河墓地也很普遍。”

“心脏是动物血液的‘发动机’，血液是红色，颜料也是红色的。用心脏做化妆棒，或许有特殊的宗教意味。”但古人具体是怎么想的，由于没有文献的记载，杨益民能做的也只是推测。

古人墓穴里的“宝贝”多种多样，杨益民碰到的“无法验证”的谜题还有很多，他曾拿到西藏一处墓葬里发现的一块由青稞粉和整粒谷物掺杂起来做成的面食，“这就很奇怪，一般做面食的话，要么磨成粉，要么整粒整粒吃。这种掺杂起来的，可能是一种风俗，有特殊的纪念意义吧。”

“（这门学科）不像自然科学那样有绝对的理性思维。实验室检测结束后，做解释的时候，也需要一些发散思维。”杨益民打趣说，“有时有点分裂。”

破碎的陶器残片

“用 科技 挖掘古代文明”

杨益民的实验室里，还有几片陶器残片。最近，他在分析陶片上吸附的有机残留物，要先用有机溶剂，把附着在陶片内部的小分子溶解出来，再拿去检测。

杨益民检测的部分陶片。受访者供图

这些有机残留物，一般肉眼不可见。但古人是否用陶器加工牛奶，煮小米，煮小麦，熬水里的鱼、虾和水藻，都能被现代 科技 “看到”。

在杨益民眼里，这些破碎的陶器残片、炭化的残渣、毫不起眼的颗粒物等，是意义重大的“宝贝”，却也是很难在博物馆被展出、与大众见面的“精品”，“可能不一定是公众眼里值钱的东西。”

但这是让他“穿越”回前朝、领略古人生活的时光机。

中学的时候，杨益民就对 历史 感兴趣。他喜欢明朝，当时郑和下西洋，开辟海上丝绸之路，是中国古代史上最后的辉煌。

1995年，杨益民考入中国科学技术大学编辑出版专业。读研时，他想着追求自己的爱好，放弃了IT行业，选择了科学技术史专业。当网络小说刚兴起时，杨益民曾经也很着迷，他最喜欢看明朝的穿越小说，“很多关于明朝的知识都是从穿越小说里了解到的，然后我再去跟正规的学术文献做比对。”

博士毕业后，他成为一名 科技 考古工作者。当时，国内的有机残留物分析基本还是一片空白，在学术带头人王昌燧老师的推动下，杨益民向这一冷门领域进发，一埋头就是十多年。

人们对于 科技 考古也很陌生。

杨益民却认为 ， 科技 考古和考古没有本质的区别。虽然他们不亲自去挖掘，但田野考古人员把文物挖掘出来后，他们会用仪器获得里面的信息，最后解决的问题和考古学一致。

“往小了说， 科技 考古是把古代一个物件的制作工艺等信息搞清楚，往大了说，是在挖掘文明。” 杨益民说，他们是依靠现代 科技 ，远观着 历史 的另一端。

编辑 左燕燕

校对 卢茜

新京报电商平台“小鲸铺子”正式上线啦

河南漯河大量动物滞留物流园死亡：快递活物属违法，当地开放领养

广西硫磺八角：20斤硫磺熏出2吨八角，二氧化硫超原标准16倍

“共享硅胶娃娃”：成人体验馆的灰色生意与监管盲区

买卖婴儿背后亲子鉴定造假调查：无血缘关系鉴定为亲生

“现挤羊奶”背后：信奉“新鲜即营养”与感染“布病”的隐患

未经新京报书面授权，不得转载和使用

欢迎朋友圈分享

子叶能否出土就取决于上胚轴和下胚轴在种子萌发时的生长速度。

种子的胚有三部分组成，胚芽、胚轴和胚根。胚轴连接着胚根、胚芽和子叶，子叶着生点到第一片真叶之间的胚轴称为上胚轴，子叶着生点到胚根之间的胚轴称为下胚轴。

如果下胚轴生长速度快，胚轴就会把子叶推出土，如果上胚轴生长速度快，下胚轴不伸长，子叶就就在土中。

子叶的出土与留土：

1、子叶出土：

子叶出土：胚芽在子叶的保护下，能顺利地从泥土中长出来不受伤害；有的子叶在见到阳光后，会变绿，产生叶绿素来进行少量的光合作用为幼苗提供能量保证幼苗更健康地生长。

2、子叶留土：

由于上胚轴的伸长，胚芽不久被推出土面，而下胚轴伸长不大，所以子叶不被顶出土面，而始终埋在土里，一直到子叶内部贮藏积累的营养成分全部用完而解体，下胚轴不伸长，由胚芽生长形成肥嫩的苗茎和真叶。

并不是所有的文物在出土后都会氧化，主要看出土内外环境差异。

很多文物由于出土后湿度，空气成分，甚至光照都能引起文物的腐蚀。这些腐蚀的真正原理其实都是氧化。

文物在未出土之前可能已经生成一些结合物，在出土之前，氧气或水汽被这些结合物吸附，产生化学反应，有电解，光电解和化学腐蚀等。

影响古文物腐蚀取决于两方面因素：即文物材料自身的特性和文物所处的环境。考古文物能保存下来，在某种程度上取决于它的抗腐蚀性及所处的环境。环境中有能影响考古文物腐蚀因素，如温度、湿度、气体酸、碱、盐、有机体、光等。腐蚀的产生往往是各种环境因素并存时产生的协同效应。

　　（1）温度、湿度。文物在自然环境中起化学反应这就意味着文物受到损害。而化学反应的速度与温度有关。Arrhenius经验公式，以活化能相关温度，反应速度表示其关系式为：log10R1/R2=52E(1/T2/1/T1)式中，R1、R2分别为T1、T2温度时的反应速率。E为活化能：KJ/mol温度升高10℃，反应速度成倍增长。湿度与古文物潜伏的“粉装锈”其保存的临界状态相对湿度为42%RH—46%RH，相对湿度超过55%RH，氯化亚铜迅速与空气中的水反应：CuCl+H2O←→Cu2O+HCl随着湿度的加大，其反应速度加快。不同相对湿度的实验结果是氯化亚铜在97%、78%、58%RH环境中分别经2、4、24h反应生成碱式氯化铜。而在此35%RH中氯化物是无限稳定。实验还证明相对湿度RH为55%时，氯化亚铜将非常快地反应。然而潮湿的空气含水率高达80%-90%以上，水分常被称为“通用催化剂”，它不但可以促使许多化学反应发生，同时还能使有机体滋生。

　　（2）气体：氧气占大气含量的21%，氧作为一种气体主要存留在存放考古文物的环境中，被发掘出来的古文物平衡破环后，不稳定的氯化亚铜与潮湿的空气中的水、氧相互作用会立即和新的铜体表面发生反应形成白色粉状锈[CuCl2 3Cu(OH)2]。反应式：4CuCl(s)+4H2O+02(g)→CuCl2 3Cu(OH)2(s)+ 2HCl(aq),白绿色的粉状锈CuCl2 3Cu(OH)2俗称“粉状锈”。粉状锈在形成初期，其颗粒度极为微小，略近于球形的锈体颗粒径大约为08—12nm，均匀一致。此微小的粒子有两个突出特点：基本可摆脱重力场的影响而随空气的流动迁移，在适当的条件下，落在其他古文物上可进行下述反应：2Cu2(OH)3Cl+Cu+6H+→2CuCl+3Cu++6H2O（酸性环境）,4CuCl+O2+4H2O→2Cu2(OH)3Cl+2H++2Cl-（碱性或中性环境）这就是为什么称“粉装锈”像瘟疫一样的传染和蔓延的原因。

　　利用CO2、O2和H2O以及一些可利用的微量元素，微生物菌体增殖繁衍。在这一过程中，将其代谢产物逐步释放出来，堆积在古文物表面，代谢产物有微酸性，能在漫长的岁月里对古文物进行腐蚀形成锈状物。微生物菌体在干燥的环境中一般是呈孢子状态存在，一旦条件适宜，特别是环境湿度增大的条件，微生物容易随空气飘浮和流动在青铜器上大量滋生。这可能是“粉装锈”传染和蔓延的另一个原因。

　　氮氧化物：氮氧化物是主要来源于汽车排放的废气。发动机高速运转时排放出的NOX含量高。NO2气体在空气中或物体表面形成硝酸、亚硝酸、硝酸盐。加速古文物腐蚀。

　　二氧化硫：SO2气体在温度、湿度适宜的条件下腐蚀古文物。实验表明当RH75%-96%时古文物腐蚀速度显著增加，这是SO2参与阴极去极化作用使松散腐蚀产物吸湿能力加快所致。

（3）光：古文物表面紧贴基体部位有氧化亚铜存在，在光的照射下产生光生空穴和光生电子，高能量的光生空穴可以从金属原子得到电子发生腐蚀。同时在光的照射下，氧化亚铜可吸附氧，高活性的吸附氧就会沿着松散的孔隙向铜合金基体接近，腐蚀合金组份，使表面锈刨层不断增厚。

在原始青瓷的胎体中，SiO2的含量在75%左右，A12O3的含量在15%左右，两者加起来在90%左右。由于瓷土或高岭土的主要成分是硅酸铝，所以酸性氧化物含量较高。对比之下，一般陶器的化学组成中，SiO2含量在70%以下，加上A12O3的含量，两者之和也仅在80%左右。这一数据表明，原始青瓷所用的制胎原料不是一般的易熔黏土，而是瓷土和高岭土。原始瓷器的胎体中，CaO、MgO等碱性氧化物含量明显下降，大都在1%以下，而一般陶器中，大都在3%以上。原始青瓷的胎中Fe2O3的含量一般小于3%，而一般陶器中，约为6%，所以原始青瓷的胎体较白。这种酸性氧化物和碱性氧化物的一增一减，致使胎体烧结的温度达到了1200摄氏度左右。高温下烧结的胎体坚硬致密，开口气孔大为减少，所以吸水率明显降低。

略 碱式碳酸铜；它是铜在潮湿的空气中与水、二氧化碳、氧气发生反应生成的铜锈(也叫铜绿)． 铜在干燥的空气中化学性质稳定，在潮湿的空气中也能发生化学反应生成铜锈．其反应方程式为 ，它是一种绿色粉末状物质，化学名称为碱式碳酸铜．

在三国时期的周处的古墓中，专家们发现了铝，因为铝是现代的科学产物，而周处是三国时期的人物，所以对铝的争议很大，有人说是穿越的，有人说是盗墓者带进去的，但是后来又打翻了盗墓者带进去的说法，经过专家们50多年的研究，一直没什么结果，就成了世纪悬案。

三国里边人们最熟悉的名字就是关于，张飞，还有陆逊等人还有一个叫周处的名字不是很熟悉，他是东吴的无难提督，西晋的建威将军，他的名字在教科书上是有很高的知名度，他第1次出名不是因为军事方面的才能，而是靠的一个周处除三害的典故，那个时候周处因为自己的出生条件比较好所以在他的家乡总是横行霸道，和另外两害一起被称为三害，但是周处后来却突然醒悟了，杀掉了其他两害，而且还改过自新重新做人。正是因为这样，他成了历史上典型的浪子回头，还被写进了小学的教材里。

而他第2次出名就是因为考古，在江苏省的一所中学进行翻修的时候，发现了一座古墓，经过调查发现这座古墓的主人就是周处，但可惜的是古墓已经被盗墓贼发掘过很多次了，后来考古学家在人的骨架中发现了17件有镂空花纹的金属带饰，后来送到了大学的化学系进行成分检验，检测出来的结果让专家们很吃惊，因为里边85%的成分竟然是铝。

铝是一种很难提炼的金属，1825年的时候国外的科学家第1次从实验室里提取了几毫克的铝，后来到1886年才开始大规模的提炼。铝是属于现代科学的产物，但周处是生活在三国和西晋时期的人物，所以在他的墓里发现铝，甚至有人怀疑是穿越的，也有人说是因为他的墓经过了很多次的挖盗，是后来被掺杂带进去的。但后来这个说法又被推翻了，经过研究这些里怎么看也不像是后来带进去的。就这样这件事被专家们讨论了将近50年，都没有结论成了世纪悬案。