当科技与考古相遇：复现两千多年前的贝壳画

出品：科普中国

作者：陈典（中国科学院大学）

监制：中国科普博览

编者按：为揭开科技工作的神秘面纱，科普中国前沿科技项目推出“我和我的研究”系列文章，邀请科学家亲自执笔，分享科研历程，打造科学世界。让我们跟随站在科技最前沿的探索者们，开启一段段充满热情、挑战与惊喜的旅程。

想象一下，你正悠然自得地漫步在金色的沙滩上。忽然，一道绚丽的光芒跃入眼帘，原来是一片贝壳在阳光下熠熠生辉。

贝壳有着特殊的形状、缤纷的色彩、迷人的光泽和精致的纹理，如同大自然精心雕琢的微型艺术品。其实，早在遥远的几十万年前，我们的祖先就发现了贝壳独特的美丽。

除了作为食物、装饰、生产工具、交易货币以外，先民们还赋予了贝壳更加深刻的意义，即将其用作绘画载体，承载着人们的观念与信仰。

那么，古人运用了何种技法才得以在小小的贝壳上绘制精美图案并流传千年呢？贝壳画又蕴含着哪些更深的含义呢？

数量寥寥的贝壳画

当你轻轻把玩贝壳，会发现其内壁平整细腻，很适合作为一块画布。贝壳画作为一种艺术形式，其实早已存在。

回溯历史，我们可以发现在贝壳内壁上作画的这一做法，曾出现在日本的“贝合”游戏中。

“贝合”在江户时代曾风靡一时，绘制在贝壳内壁上的图案取材于古典日本文学的场景，这种游戏不仅需要玩家凭借记忆力去匹配相应的图案，更是能让玩家在每一次的翻转与比对中，感受到独特而精致的艺术魅力，体验一场视觉与文化的双重盛宴。此外，在美国科利尔县的基马尔科遗址，考古学家就曾发现了一枚公元700-1500年间绘制的单色人物形象贝壳画。

历史上，我国也不乏贝壳画作品。美国克利夫兰博物馆就珍藏了两件源自中国的贝壳画作品，长久以来一直被视为贝壳画艺术的早期典范。但由于缺乏详尽的考古背景资料，这两件作品的具体发现地点、确切的创作年代，乃至其真实性本身，都笼罩在层层迷雾之中。

克利夫兰博物馆所藏贝壳画

（图片来源：作者摄于美国克利夫兰博物馆）

然而，在对我国山东临淄徐家村南墓地M32进行发掘时，考古学家发现了三组贝壳画，这为我国深入研究贝壳画艺术带来了极大帮助。这些贝壳画以别具一格的风格，为我们生动展现了战国时期的服饰风尚、礼仪习俗和生活场景。画上的图案也说明，它的出现时间或许比克利夫兰艺术博物馆的那件贝壳画还要早一些。

临淄出土贝壳画

（图片来源：山东省文物考古研究院 ：《临淄徐家村南墓地

M32 发掘简报》，《海岱考古》，2023年第1期）

事实上，山东临淄的贝壳画并不是唯一的考古发现，在河北灵寿地区，考古学家也发现了同时代的贝壳画，这些作品在绘画风格和制作技术上与山东的发现存在明显的相似之处。

尽管这些发现令人欢欣鼓舞，但关于贝壳画的颜料成分、制作工艺以及图像细节的深入研究仍然面临着诸多未知。尤其是河北灵寿县青廉村出土的中国贝壳画，由于长时间埋藏在地下，画面受到了侵蚀，损毁较为严重。

巧夺天工的技艺

尽管如此，研究人员依然知难而上，运用一系列精密的检测技术，成功地将这些贝壳画的原始风貌重现出来。在这一过程中，贝壳画高超的制作工艺也得以被世人知晓。

和其他绘画一样，贝壳画在构思之初，首先要确定并勾勒好大致的图像。研究人员利用三维视频显微镜观察到，古人使用了一种被称为“减地”的浅浮雕技法，即制作者需要沿着图像的轮廓线，小心翼翼地刮削或磨平背景，使得图像的线条逐渐凸显，呈现出立体且层次分明的视觉效果。这一手法虽并不少见，但要想在小巧且脆弱的贝壳上施展，无疑是对制作者技艺和耐心的双重考验。

贝壳画“减地”工艺细节（图片来源：Chen D, Zhang WJ, Zhang WR, Wang XK, Wang WM, Luo WG. A miniature world: Revealing Warring States period shell paintings from Zhongshan State by multiple-methods. Journal of Cultural Heritage, 76, 461-469, 2024）

特别的是，由于贝壳本身是一个自然的曲面，它呈现出的效果与平面绘画有所不同。此外，在贝壳画中，由于描绘的需要（如树上结的果子和一些人物穿着衣物的图案），有些区域还会呈现出凹陷的纹理。这些凹陷区域带来的光线变化，加上层层颜料的叠加效果，使得画作在不同角度下均呈现出丰富的细节，使人有“时看时新”之感。

受损画面重见天日

那么，贝壳画上生动的画面是用何种颜料呈现出来的呢？

为了揭晓贝壳画的彩绘颜料的成分，研究人员选择通过运用X射线荧光和拉曼光谱技术对河北灵寿中山国遗址出土的贝壳画进行检测。

结果发现，贝壳画上的红色采用了朱砂，给画面带来了鲜艳丰满的色彩；绿色则使用了孔雀石（铜绿），赋予了画面清新自然的色调；至于黑色，则运用了炭黑，呈现出深沉神秘的色彩。这些颜色通过巧妙的变化和搭配，形成了浓淡深浅的丰富层次，相互映衬，交相辉映，共同构成了层次分明的画作。

此外，被泥土覆盖的贝壳外侧也发现了红色颜料的痕迹，说明此处原本也有一些图画。为了确保不遗漏任何细节，研究人员运用了多光谱成像技术对这一区域进行了检测。

通过最小噪声分离变换和像元纯度指数算法，研究人员将这一区域出现的不同的颜色归纳为六条特征曲线。

结果表明，除了红、绿、黑、白四色所对应的曲线外，贝壳画中还存在两条独特的曲线，分别与棕黄、深褐两种土壤附着物的特征紧密相关。尽管没有发现隐藏的信息，但这次收集到的数据为后续图像复原工作提供了宝贵的支持。

除了对贝壳画的色彩进行分析，研究者还认为这些颜料可能含有一种特殊的粘合剂，以便更好地附着在贝壳上。但由于贝壳材质特殊，取样过程存在一定的风险，同时贝壳的弧度也使得便携式仪器（如红外光谱仪）难以进行原位分析，因此，目前还未能深入了解颜料中的粘合剂成分。

出土的贝壳画表面常被泥土覆盖，使人们难以对图像进行重建，而贸然清理则会有破坏表面的风险。因此，我们需要一种非侵入性的方式深入观察样品内部，而工业计算机断层扫描（CT）技术就发挥了关键作用。

当X射线光束穿透样品时，光电效应、散射和电子对效应等多种物理现象将共同作用导致射线的衰减。因此，我们可以利用相关理论，精确计算线性衰减系数的三维分布信息，从而了解贝壳画上颜料的分布和组成，进而复原贝壳画上的画面。

(a) CT 处理后的图像。(b) 线描图。

(c) 填充色块后的效果。(d) 基于部分想象的最终图像效果。

（图片来源：Chen D, Zhang WJ, Zhang WR, Wang XK, Wang WM, Luo WG. A miniature world: Revealing Warring States period shell paintings from Zhongshan State by multiple-methods. Journal of Cultural Heritage, 76, 461-469, 2024）

更多未解之谜

虽然我们已经对贝壳画的绘画技艺有了一定的了解，但对画面中所出现的意象所代表的含义，我们还需要进一步的解读。

例如，画面中出现了什么果树？人们穿着什么样的衣服？佩戴着什么样的头饰？他们正在交接什么物品？这幅贝壳画是类似连环画一般的组图吗？对于贝壳画，仍有一系列谜题等待解答，这也引领者我们深入探索贝壳画的画面所蕴含的丰富内涵。

而作为一种随葬品，贝壳画可能承载着更深刻的含义。

比如，山东淄博出土的三组贝壳画是被精心放置在棺外漆盒的北侧的，而河北灵寿的贝壳画则被简单地放在墓主的双足之间。

这两种不同的摆放方式可能反映了不同的丧葬理念，以及体现了两位墓主人身份、地位以及随葬品的数量和质量的差异。在淄博徐家村M32中，出土了大量的珍贵青铜器、金器、玉器等，这些奢华的随葬品显示出墓主人的非凡身份和地位。相比之下，灵寿县青廉村M17的墓主是一位三十左右的女子，随葬品很少。

至于古人为什么将贝壳画作为一种随葬品，原因可能是贝壳的独特外形象征着生殖力，因此古人认为贝壳能够保存灵魂，并防止身体腐烂。此外，根据五行学说和某些神话传说，贝壳还可能具有引导墓主人灵魂通过冥河到达永生境界的功能。但这些解释仍然只是猜想。

此外，贝壳画作为一种艺术形式，必然充分展现了当时社会的风貌和文化内涵。

如果把克利夫兰博物馆珍藏的两件贝壳画纳入对比，则能观察到明显的相似之处。首先，所有贝壳画都采用了“减地”技法，展示了工艺上的统一性；其次，用于绘画的贝壳种类相同，大小相近，这表明贝壳材料是经过精心挑选的，意味着贝壳画的制作可能遵循着一个标准化的程序框架，确保作品的规范性。在题材上，贝壳画主要描绘了人们参与各种活动的场景，这些活动往往与贵族身份或仪式意义紧密相连。至于颜料使用，这些绘画在人物面部和皮肤处都采用了红色颜料，可能反映了当时社会的审美观念和文化传统。

两件贝壳画的多视图（图片来源：Chen D, Zhang WJ, Zhang WR, Wang XK, Wang WM, Luo WG. A miniature world: Revealing Warring States period shell paintings from Zhongshan State by multiple-methods. Journal of Cultural Heritage, 76, 461-469, 2024）

结语

总体而言，这种独特的艺术形式在战国时期的中国北方比较流行，其影响力一直延续到汉代。

贝壳画作为古代文明的瑰宝，不仅材料特殊，而且主题多样、构图巧妙，具有很高的历史、科学和艺术价值。作为中国早期绘画艺术的典范，它们见证了人类智慧与艺术的辉煌。

未来，随着科技的进步，我们有理由相信，更多被时间掩埋的文明将被唤醒，让文物真正“开口说话”，与我们分享千年的故事。