什么歷史可以數(shù)字化？古代中國的銅鐘與其它銅器

2024年2月1日，由孫少文伉儷人文中國研究所主辦的“數(shù)字中國人文學(xué)”系列講座的第三場“甚么歷史可以數(shù)字化？——古代中國的銅鐘與其它銅器”在香港浸會大學(xué)召開。主講人為香港浸會大學(xué)歷史系副教授李建深。

李建深。圖片來源：香港浸會大學(xué)-孫少文伉儷人文中國研究所官方網(wǎng)站

李建深于2015年在美國普林斯頓大學(xué)取得藝術(shù)與考古學(xué)博士學(xué)位，此前在香港中文大學(xué)取得翻譯系學(xué)士、東亞研究系哲學(xué)碩士學(xué)位。他專攻古代世界大規(guī)模生產(chǎn)的歷史，并嘗試結(jié)合現(xiàn)代科技研究古代的工業(yè)藝術(shù)品。目前他正埋首于古代中國藝術(shù)史相關(guān)著作和文章的寫作，即將出版關(guān)于戰(zhàn)國時期銅鏡生產(chǎn)的專書，過往文章散見于Archives of Asian Art, Early China, Journal of Chinese History等期刊。

在講座的開頭，李建深通過對比傳統(tǒng)的中國人文學(xué)研究介紹數(shù)字人文學(xué)的特點。ChatGPT是當(dāng)下火熱的人工智能，已經(jīng)被廣泛運用于各項研究。而在人工智能流行之前，大數(shù)據(jù)技術(shù)曾風(fēng)行一時。而二者實際都是通過搜集數(shù)字或文字的材料，利用大數(shù)據(jù)集歸納統(tǒng)一模式的方式去研究世界。這和傳統(tǒng)歷史學(xué)研究中追尋歷史模式的思路是相符的。

采用數(shù)據(jù)集歸納模式進(jìn)行歷史學(xué)研究的一個成功案例是分析過往一兩千年時間內(nèi)地球氣候變化對人類行為模式的影響。從過往氣候數(shù)據(jù)中找尋溫度數(shù)據(jù)變化的模式，便有能力做出預(yù)測：將來一百年可能會越來越暖，海平面上升，陸地淹沒，冰川融化，從而為未來人類生存提供指導(dǎo)。對宋代文人通信的歷史研究也是利用數(shù)據(jù)集分析的極好例子。宋代士大夫之間有密切書信往來，彼此提及，通過書信材料，可以構(gòu)建出一張宋代文人關(guān)系網(wǎng)，進(jìn)而厘清誰是通訊中心，誰在當(dāng)朝具有極大的影響力，誰擁有怎樣的政治網(wǎng)絡(luò)。更通俗的例子則是股市，通過觀測股票長時間的漲跌，歸納過往模式來預(yù)測其未來走勢。

數(shù)字人文學(xué)與傳統(tǒng)人文學(xué)研究之間既有相和之處，又有相沖之處。上述舉出的幾個例子很好地展現(xiàn)了相和之處。那相沖的是什么呢？最大的相沖之處便是對數(shù)字的運用與否。傳統(tǒng)的人文學(xué)研究不太注重運用數(shù)字。傳統(tǒng)人文學(xué)的研究其中一個重點在于創(chuàng)造力研究，比如文學(xué)研究的詩歌、散文，往往并不借用數(shù)字歸納結(jié)論。而李建深介紹的是物質(zhì)創(chuàng)造方面的研究，古代的人怎么創(chuàng)作銅鐘，怎么創(chuàng)作銅獸，以及不同形狀的青銅器。傳統(tǒng)歷史學(xué)研究成果大多來自文獻(xiàn)材料，李建深研究非文獻(xiàn)中的歷史、藝術(shù)和考古，正是嘗試調(diào)和兩種研究路徑的相沖跟相和。

李建深接著介紹了兩個數(shù)字歷史學(xué)研究案例。第一個案例研究關(guān)于中國古代的青銅鐘，能否在公元前1100年左右的青銅鐘上獲得十二平均音。目前的一般觀點認(rèn)為，十二平均音是公元后16世紀(jì)才出現(xiàn)的。但此研究試圖將這個時間推前2600年。第二個案例研究則涉及公元前500年左右的銅鐘、不同的青銅器的設(shè)計與制作。兩個研究運用了不同的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)模式。第一個問題采用的是絕對音高的數(shù)據(jù)模式，第二個則采用三維掃描的數(shù)據(jù)模式。

在正式介紹案例研究之前，李建深先補充介紹了關(guān)于青銅鐘的基礎(chǔ)知識。在古代中國，青銅鐘可以分為許多種。

本文圖片除特別標(biāo)注外均出自李建深講座幻燈片

如圖所示的青銅鐘又稱為青銅鐃。這個青銅鐃發(fā)現(xiàn)于湖南境內(nèi)，為公元前1100年到公元前1000年左右的產(chǎn)物。圖中青銅鐃的正鼓部Tone A和側(cè)鼓部Tone B區(qū)域合稱“鼓部”，分別敲打正鼓部Tone A和側(cè)鼓部Tone B會產(chǎn)生兩個不同音高的樂聲。

上圖中所示是約公元前500年的鈕鐘，它得名于最上方的小吊環(huán)“青銅鈕”，因此是可以懸掛的。鈕鐘內(nèi)部中空，敲擊下部的正鼓部Tone A和側(cè)鼓部Tone B同樣能發(fā)出兩個音高的樂聲。

如圖所示是著名的曾侯乙編鐘，制作時間約為公元前433年，發(fā)現(xiàn)于曾侯乙墓中。曾侯乙編鐘排列成L字形，共有65個鐘，能發(fā)出跨越共三個八度的樂聲。

為何如今常見的銅鐘往往只能發(fā)出一個樂聲，而先秦的中國青銅鐘卻能發(fā)出兩個樂聲？將視角從正面轉(zhuǎn)移到橫截面就會發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在常見的大銅鐘橫截面多為圓形，而先秦青銅鐘的橫截面的形狀被稱為合瓦形，或覆瓦形，如同兩片瓦片合在一起的樣子，亦稱杏仁形。因此，這使得敲擊銅鐘兩側(cè)與中間能產(chǎn)生不同音高的聲音。這樣橫截面的銅鐘是全世界都沒有的，僅可見于先秦中國的青銅鐘，這也使得先秦中國的青銅鐘的雙音特性在全世界都是獨一無二的。

李建深緊接著進(jìn)入了第一個案例研究。如圖所示的十個編鐘，是他本人過去在湖南省長沙市寧鄉(xiāng)縣開展研究工作時見到的，現(xiàn)藏于長沙博物館。

這十個編鐘在同時同地出土，但有趣的是，它們的紋飾并不相同。其中，有九個鐘的紋飾如左圖所示，而僅有一個鐘的紋飾如右圖。因此，部分考古學(xué)家將這個與眾不同的鐘單獨分開，而將另外九個分為一組。但是，編鐘作為一種樂器，對其分類還應(yīng)著眼于發(fā)音特色。

在介紹這十個編鐘的音高數(shù)據(jù)之前，李建深補充了關(guān)于十二平均律的背景知識。關(guān)于對音高的描述方法，最廣為人知的是一個八度的音程分作七個相對音高Do Re Mi Fa Sol La Ti。而古代中國人則用“宮、商、角、征、羽”，即Do Re Mi Sol La來劃分一個八度。十二平均律，則是將一個八度的音程等分成十二個半音的律制，各半音均相等。根據(jù)目前公認(rèn)的學(xué)術(shù)成果，十二平均律最早是在16世紀(jì)由明朝皇族世子朱載堉計算得出的。

一個八度分作十二等分，即是分為十二項的等比數(shù)列，也就是每個音的頻率為前一個音的2的12次方根倍，其近似值約為1.059倍。

具備了以上的背景知識，再去觀察十個銅鐘的聲音數(shù)據(jù)時，李教授引用了其導(dǎo)師Robert Bagley的觀點：十二平均律最初可能并非是在明朝計算得出，在這些銅鐘鑄造的年代可能人們已經(jīng)認(rèn)識到了十二平均律。在測量了編鐘的音高數(shù)據(jù)，并將紋飾不同的編鐘一同放入數(shù)據(jù)組整理，將一共二十個音高頻率從小到大排列之后，Bagley教授得出了以下表格：

Bagley, Robert. 2005. “Prehistory of Chinese Music Theory.” Proceedings of the British Academy, vol. 131, 頁82, 表5.

整理上述數(shù)據(jù)組，可以發(fā)現(xiàn)這二十個音中，有六個音可以連續(xù)地排列，對應(yīng)十二平均律的連續(xù)6個半音，為圖中列出的C#、D、D#、E、F、F#。在仔細(xì)考慮過偶合性之后，Bagley認(rèn)為這六個連續(xù)的音高數(shù)據(jù)，很大程度上已經(jīng)可以說明十二平均律的誕生。李建深自己的測量結(jié)果有待發(fā)表，在未來的學(xué)術(shù)跟進(jìn)后，十二平均律被發(fā)明的時間很可能將大大提前到公元前1000年左右。

李建深緊接著介紹第二個案例研究，關(guān)于中國古代青銅器的鑄造。李建深指出，中國先秦大部分的青銅器都是鑄造，而非鍛造的。鍛造指的是敲打、冷卻以定型青銅器的工藝。而鑄造則是一體成型的，把青銅在極高溫熔煉成液體后，鑄入范里再冷卻成型。

按照先秦青銅器鑄造的工藝，首先要用陶泥做成一個模，這個模和成品是一模一樣的。在制造泥模時，工匠會在模上面雕出想要的紋飾。在得到泥模后，在模上面再附以泥土制成一個外范，分成如上圖所示的三塊。將泥模與外范分離，合并三個外范，再將青銅液倒入外范的中空處，冷卻后就能得到與泥模一模一樣的青銅器了。這種工藝叫做分范法，是中國古代傳統(tǒng)的鑄造方法。奇怪的是，諸多考古學(xué)家在了解分范法之后，卻發(fā)現(xiàn)公元前1100到前500年之間，沒有兩件青銅器是一模一樣的。理論上，只要泥模不損壞，是完全可以反復(fù)利用來制出多個外形相同的青銅器的。這一現(xiàn)象背后的原因尚未可知。但是到了公元前500年左右，這個現(xiàn)象開始改變了。

緊接著，李建深以小游戲的方式出示了三張青銅獸的圖片，讓聽眾肉眼辨識它們是否為一模一樣的。

第一只青銅獸出土于山西，現(xiàn)收藏于美國華盛頓國立亞洲藝術(shù)博物館內(nèi)的弗利爾美術(shù)館。第二只青銅獸現(xiàn)藏于大英博物館。第三只現(xiàn)藏于舊金山亞洲藝術(shù)博物館僅憑肉眼觀察，只能發(fā)現(xiàn)三只青銅獸極為相似，但無法確認(rèn)是否在制造之初外形完全相同。

三只青銅獸的測量數(shù)據(jù)顯示，它們的從鼻至尾的長度、肚子周長等五項數(shù)據(jù)均極為接近，但這仍不足以得出結(jié)論。

進(jìn)一步對比它們外表繁密的紋飾，通過大量的比對工作，李建深指出三只青銅獸的紋飾極為相近，他希望嘗試將兩只青銅獸合并起來，觀察它們是否能夠重合。于是，他利用了真三維模型技術(shù)中的三維網(wǎng)格與云點模型來重建虛擬青銅獸。

圖片來自網(wǎng)路

云點Point Cloud，亦稱點云。圖示為通過云點三維建模的巴黎圣母院模型。這個模型是由幾十億個點組成的，每一個點具備精確的X、Y、Z軸位置乃至色彩信息。

利用這些技術(shù)，可以得到三只青銅獸的三維模型?，F(xiàn)實世界中無法嘗試將青銅獸嵌套，但三維模型可以克服這一困難。李建深從上圖這兩只青銅獸的三維模型抽取了相應(yīng)的四個點，讓其進(jìn)行類似人工智能(AI)的自動拼接。結(jié)果顯示，盡管兩個模型有些許的不對稱，但絕大部分點位是能夠重合的。

將其中兩只青銅獸模型以紅藍(lán)兩色展示，最終比對得到如上結(jié)果。李建深指出，放在公元前500年，這樣的工藝可以說是非常精細(xì)了。因此，李建深得出結(jié)論，這三只青銅獸是一模一樣的。

解決完青銅獸的問題，李建深又展示了兩個發(fā)現(xiàn)于河南新鄭市的兩個青銅鈕鐘。相同的技術(shù)能否將這兩只青銅鈕鐘做一個比較呢？

李建深將視角轉(zhuǎn)回到中國公元前500年左右。在此之前，中國沒有一模一樣的青銅器；但在這個時代，突然出現(xiàn)了一模一樣的青銅器，同時出現(xiàn)了一些復(fù)雜的制作模式。他認(rèn)為，這背后可能隱藏著社會經(jīng)濟(jì)的變革，工匠對效率的需求提升。這又引出了另一個問題，當(dāng)時擺在這些青銅匠人面前的鑄造方法是什么呢？這一時期出現(xiàn)了新的模板法。

Bagley, Robert. 1995. “What the Bronzes from Hunyuan Tell Us about the Foundry at Houma,” Orientations 26.1, 頁218, 圖8, 頁220, 圖11.

對比上圖兩個青銅壺，其紋飾是非常相似的，但又無法一一對應(yīng)重合，這正是模板法的產(chǎn)物。制作這個青銅壺也需要先做個泥模，再制作外范。但這次不同，壺的泥模上是沒有任何花紋的。此時工匠需先制作一塊印花模子，印出規(guī)整的四方連續(xù)圖案的單元范，但并不貼在泥模上，而是貼在青銅壺的外范內(nèi)里。如此操作下來，兩個青銅壺的形狀、單獨的紋飾都非常相似，但是不同的紋飾貼的位置不對應(yīng)，這就導(dǎo)致了它們不是一模一樣的青銅壺。

那么如果是青銅鈕鐘的鐘匠，他會怎么做呢？這些鈕鐘紋飾、大小都非常相似，同一個坑中就至少有20件鈕鐘，而同一地點又有十?dāng)?shù)個坑都出土了類似鈕鐘。如果想精確而又高效地比對出它們的異同，可以采用三維模型的云點技術(shù)，如此可以探知這些大同小異的鈕鐘究竟是用不同的模和范制出，還是在范上加了不同的紋飾得到。

在此次講座中，李建深打開了關(guān)于數(shù)字人文研究的另一條路徑。不同于過往的文獻(xiàn)數(shù)字化，李建深通過物質(zhì)的數(shù)字化做人文研究。借用物質(zhì)的數(shù)字化，比較容易展開理性的考察，避免了文字在被數(shù)字化的過程中一部分內(nèi)涵被抽象化而消失的問題。同時，李建深思考怎么利用數(shù)字去考察創(chuàng)造力的問題，因而脫離了數(shù)字單純的技術(shù)性問題，回歸到人文性問題，融洽地結(jié)合了數(shù)字和人文。