《中国文物报》2014，12，19

石刀钻孔工艺及模拟实验：以良渚文化为例

                霍嘉西 

器物打孔被视为是人类文明的起点。石刀钻孔蕴含着较高的智慧技术能量。人类使用穿孔石刀出现的时间较迟，我国最早出现在龙山文化和仰韶文化，在新石器时代的良渚文化中普遍使用。原始石刀穿孔多数为一孔或两孔，最多的达七孔。这是从打制石刀演变出来的新型式，直到秦汉时期仍在使用。在汉代也有铁质的半月形有孔的铁农具，名为“铚”。可见人们颇为认可这种工具的使用效率，用便于制作工具的铁器替换耗时的石材，体现了人们一脉相承的思维方式。 著名考古学家 安志敏先生（1966）指出：“石刀是古代先民劳动手段的遗物。在石器时代，甚至青铜器时代，石器始终起着显著的作用。石刀是石器时代比较突出的一种生产工具，常常为长方形或才半月形石头。”研究石刀可以帮助我们进一步了解古代文化发展的一般性质及其在古代生产劳动和经济生活中所起的作用。

良渚文化作为中国新石器时期重要遗址之一，被誉为是中国文明的曙光。在良渚文化中，最引人注目的是精美的玉器，而今人对石刀的重视还并不多见。良渚文化发现的半月形石刀通常被认为是一种收割稻穗的农具。也有的人提出：“这类多孔精美的石刀属于礼器，非一般实用工具。可能是部落中的祭祀或者神职人员专门统一生产。”但是，目前考古界尚没有人对此进行实验分析和研究验证。

     一、石刀钻孔工艺

原始先民在缺乏有效工具的时代条件下如何在尖硬的石头上穿孔、钻空？石刀出土后就有人提出此疑问，认为“用手根本钻不了，后来借助电钻才打出类似的孔”。

一般研究认为，最早的石刀是将两侧带缺口的打制石刀。即在一块简单石片上的两侧打成缺口，用绳或皮革绑成环套套在手上以便使用。后来的穿孔石刀主要有两类：一类是两侧带缺口，或在石头身上打制石刀和磨制过的长方形、半月形的有孔石刀，这是分布最广的一类；另一类是可以附带木柄使用的镰形石刀，主要用于收割禾穗，使用时，利用穿孔用绳索将它固定在手掌上。

从打孔的方式来看主要有三种方式：

第一种是单面钻孔法，俗称“马蹄孔”，即从一侧打孔开始，孔径越钻越小，刀孔整体呈现出一端大一端窄的外观特征，观察许多出土原始石刀普遍具有这样的特点。

第二种为双面钻孔法，就是从一侧开始打孔，打到大概中间的位置后，再从对应位置的另一侧开始打孔，完成后的孔洞有阶梯状痕迹，整体孔呈现出两端大中间窄的外观特征。　

第三种是管钻孔法，制作可能采取木棒蘸水加石砂用手转动，因而得到较精致的钻孔。 这是一种利用石英沙、水，简单机械在石头加工孔的一种方法。它的基本原理是利用竹管的旋转，带动湿的石英沙在钻孔的地方转动，利用石英沙磨出一个环形的凹槽。当石头较厚的时候，便在石头相对的另一面用同样的方法加工。而当石器较薄或石器较软的时候，则在石器的一面加工，直至将孔磨穿。为了美观和对称，一般“ 管钻法”大多是两面对钻。学术界认为，大多数的石刀都采用了管钻孔的方法。

古人打好孔后一般是不打磨的，所以这种螺旋状划痕在几千后仍清晰可见。钻孔细致而规整，说明新石器时代工艺文化的先进性。

            二、石刀制作的模拟实验

实验考古作为考古学的分支，是通过实验的手段复制、重建考古发现的古代工具、武器、房屋等遗址遗物，以便更直接详细地了解古代人类的生产生活及行为模式和思维过程。为此，我们在国家创新课题的资助下，对良渚石刀穿孔、用途及使用方法等相关问题，进行了模拟实验考古研究。

我们的项目是一个完整的实验过程，首先制定实验计划，寻找制作石刀的原材料，经过不同石料的对比良渚遗址出土石刀原料的来源，其中砂岩和片岩数量最多。我们找到了质地相似、制作的材料和研磨用的砂岩，经过打制粗坯、磨出石刀形状、磨制刃部和穿孔这几个步骤。随后开始寻找适合的户外实验地点，也就是实地使用石刀来割水稻，通过模拟使用和定量定时的记录来研究石刀的使用效率和基本使用方法，从而验证之前的研究者对石刀穿孔及用途的推断。在整个实验过程中，得到了很多有益的成果。

从石刀的穿孔制作方面来说，钻孔技术的改变是我们得到的一个成果。在制作石刀前我们向专家请教时，学到的方法是将麻绳绑在弓形的长竹片上，竹筷固定在麻绳上，头部削尖，尾部安置一个固定用的小帽。一个人前后拉动竹片带动竹筷转动，并按住小帽，使得竹筷可以自由转动；另一人按住石刀，并且随时在穿孔处加水加沙。但是在实验过程中，这个方法并不成功，竹筷尖头很难在石刀表面稳定住，往往是在一个范围内转圈，而不是我们想象的能够稳定在一个点上，常常磨断了好些麻绳还没有任何痕迹。因此，在开始穿孔时需要用有尖刃的石块磨出凹坑，然后再用竹筷研磨，才能把竹筷的位置稳定下来。

用工具带动竹筷来穿孔在我们的实验中是非常不实用的，效率低于直接用手转动竹筷。我们发现，在竹筷的一头包些卫生纸，抵在手心，握住竹筷直接在石刀上钻孔，在钻孔时不断用竹筷尖头蘸水蘸沙，这样的方法便于力量集中于一点，提高钻孔的效率。此外，我们对于竹管竹筷是否能用来为石器、玉器等穿孔仍持有怀疑态度。因为竹筷的效率过于底下，用石块和竹筷配合钻孔，每个孔的钻通时间约在18小时上下（钻孔时间较为零碎，难以记录详实），而整个石刀的打制和磨制成型、磨刃的总体时间约为6-8小时（后期砂岩磨损较重，刃部的精细研磨耗费了更多时间）。这样长的时间很难让我们相信古人仅仅用竹管、骨管之类的工具来为坚硬的石器钻孔。根据模拟实验结果，我们倾向于原始先民首先是用尖锐的石块来完成一大半的工作之后再用竹管来钻透石器。如果钻孔用的石器刃部足够尖锐，甚至可以不使用竹管。加水加沙是钻孔过程中十分必要的步骤。水能方便钻孔工具的转动，沙能加大钻孔工具和石刀之间的摩擦力，提高工作效率，无论钻孔工具是石块抑或竹筷，这个步骤都不能省略。

在户外实验的过程中，我们得到了一个意外的收获。半月形有孔石刀作为一种收割工具，能在稻作农业生产中发挥巨大的作用，它的效率之高远远出乎我们的想象。在制定实验计划时，我们预想过石刀的使用情况，由于磨制过程比较顺利，课题组成员认为石刀的质地较软，在割水稻时刃部可能非常容易破损，需要耗费大量时间来修整刃部，但实验时发现石刀的效率丝毫不逊色于金属工具，使用效率很高，磨损程度并不明显。相比于良渚遗址的出土的石刀的磨损程度，我们使用之后的石刀几乎可以说和崭新的石刀没有差别。由于条件限制，我们用两把石刀在3个小时之内共割取了9816株水稻，平均每个石刀割取了约5000株。在实验中尝试从水稻距离根部20cm的杆部进行收割。操作者左手握稻杆，右手持石刀做横向切割。使用前刃口锐利，无磨圆。刃缘很容易割断水稻茎杆纤维，可一次收割多株，效率很高。28分钟后收割完2平方米，共执行动作326次，刃部除有植物纤维外，无明显变化。将标本置于显微镜下观察，在破裂面和背面，可见小型片疤，不连续分布，尾端为羽翼型，无线状痕，磨圆不明显。经过25分钟，收割完2平方米，共执行动作343次，效率也高。从出土的石刀的磨损程度，我们推测可能需要割取多于此数目不止十倍的水稻。鉴于史前的农作物产量远低于现代，并且石刀在割取水稻等类似植物的时候都应该有很高的效率，因此虽然制作石刀耗时费力，但得到的工具却可以经过长时间和多方面的使用。有关石刀属于礼器的说法，仅是一种现代人的猜测。

    图1：良渚遗址中出土的长方形穿孔石刀

图2：实验制作的石刀照片

考古是一门实践和理论并重的学科，充足的实践活动能增强学习的乐趣，也能更深入体会和学习考古学的理论与研究方法，实践中得到的心得体会及动手操作后的经验也是研究古人思维模式和行为方法的重要依据。从制作方法到实际使用的过程中我们了解了史前先民们的智慧，他们用简单的方法创造了效率高超的工具，同时我们也体会到了他们在制作工具时的一些思维方法，即“效率至上”，如何用最省时省力的方法得到最有用的工具。我们的模拟实验可以为石刀的穿孔及使用方法和效率提供比较可信的实证依据。

（作者单位：南京大学历史系）