《实验力学》
1921年,在河南省渑池县仰韶村,瑞典考古学家安特生发现一座上古遗址,在陶器上以夹砂红陶、泥质红陶的彩陶文化为主,后来人们将相关特征的半坡、庙底沟、石岭下、马家窑等遗址命名为“仰韶文化遗址”。
在仰韶文化遗址中,典型陶器有尖底瓶、葫芦瓶、细颈瓶、大口尖底罐和锥刺纹罐等,但其中最具仰韶文化特色的则是尖底瓶,唯一贯穿于仰韶文化的全过程,历时长达2000余年,伴随着仰韶文化的成长、辉煌、衰落。
尖底瓶一般是小口细颈、斜肩鼓腹、瘦长体尖底、腹部有对称双耳,可略称为小口尖底瓶。最早见于渭水流域的仰韶文化半坡类型,大约距今6500年前出现,之后迅速扩散至陕西、山西、河南、青海、湖北、内蒙等地,并在庙底沟类型遗址中有过一定的改造。
这就不免让人好奇,尖底瓶(下图,出自半坡遗址,现存于陕西省历史博物馆)为何如此长盛不衰,到底有什么功能,在仰韶先民心目中究竟有何地位?关于尖底瓶的功能认知,中国经历了一个坎坷曲折的过程,科技界、考古界都曾研究其用途,最终才慢慢揭开一些真相。
01:教科书错了几十年?
数十年来,中学历史教科书中认为仰韶文化的尖底瓶巧妙地运用了重心原理,是美观而实用的汲水器:“如果将其两耳系绳放置水面,由于水的浮力和尖底瓶重心的作用,瓶上半部会自动倾倒,下半部离水面翘起;随着瓶内水的逐渐增多,瓶下半部也逐渐下沉,直至瓶盛满水而直立。这种性能是利用了重心与浮体稳定性关系的原理,具有较高的科学性。”
于是,不少教科书中还用半坡类型尖底瓶为背景材料,设计了思维操作性课文及作业题,要求学生仔细观察、思考其妙处,并动手设计一个既省力又方便的取水瓶。
然而,早在上世纪八十年代,科学家就做过实验,发现用尖底瓶打水根本不符合力学。1989年,西安半坡遗址研究人员与北京大学力学系学者合作,进行了一次尖底瓶打水实验,结果显示:尖底瓶放到水上之后,由于上部粗重,重心偏上,的确能够自动灌水,但当灌到一半时,重心就会下移,口部就会自动翘出水面,又由于口部较小,即便人工干预,还是很难实现快速灌水;与此同时,当尖底瓶灌满水后,用两边耳朵上系的绳子拎瓶子时,因为重心在上部,尖顶坡又会倾倒,很难用绳子拎着移动,必须抱在怀里才行。
除此之外,还有一些尖底瓶的两侧没有“耳朵”(见下图),也就无法系绳。也就是说,如果尖底瓶是汲水器的话,那么这些尖底瓶只能用手抓住汲水,毫无疑问这样非常不方便,也很容易摔坏这种刻着花纹的“昂贵”的尖底瓶。
因此,从北京大学所做的实验来看,如图所示的尖底瓶不可能是汲水器,古人不会这么愚蠢。如果尖底瓶不是汲水器,那么会有什么用途呢?甲骨文揭开了端倪。
02:研究发现与酒有关
随着世界范围内的尖底瓶大量出世,人们突然发现不仅中国有,古罗马,古希腊,古埃及和古巴比伦等都有尖底瓶,而他们的尖底瓶或是酿酒器或是盛酒器。
从酿酒科学原理来看,尖底有利于酿酒时液体中杂质沉淀,也更便于将尖底瓶埋入泥里发酵,现代酿酒厂里还存在一些锥状体的发酵密封设备。
随着科技的发展,考古专家通过电子显微镜观察发现,在一些保存完好的中国尖底瓶内壁上有白色的残留物,科学家分析指出这是酒的痕迹。
更为重要的是,甲骨文中的“酒”字(见下图),由“酉”与分列两边的两条竖浪组成,两条竖浪可以理解为酒水,“酉”字这与尖底瓶造型高度相似。
种种证据指向,似乎说明尖底瓶是用于酿酒,但尖底瓶的酿酒说又难以解释某些问题,比如:埋入地下发酵的话,为何很多尖底瓶上有两个耳朵?这两个耳朵明显是系绳的,或让人拎着或挂起来的;还有以半坡遗址为例,考古发现的尖底瓶数量很大,以半坡先民的经济发展水平来看,其居民不太可能存在大规模的酿酒、饮酒活动。
如果不是酿酒器,那么会是盛酒器吗?学者苏秉琦持酒器说,论据是甲骨文的酒字“酉”部,就是尖底瓶的象形。与“酒”字类似,“尊”(下图,双手捧尖底瓶)、“奠”等字都有“酉”旁,也就是说都与尖底瓶有关,无论尊或奠都是一种礼仪,所谓“无酒不成礼”,应该都需要酒来表达,这个酒自然应该装在符合礼仪的盛酒器中,而不是酿酒器里,古人也由此造出尊、奠等字。因此,从文字角度来看,尖底瓶应该是盛酒器。
上一篇:高中物理:力学实验+电学实验+创新实验+热学实
下一篇:没有了