高星：史前人類的生存之火_風聞

**摘要:**用火是人類獨有的行為能力，對人類的生存演化至關重要。用火熟食改善了人類的營養，導致人類生物特性發生一系列改變，人口、行為、社會關係和生存方式也發生相應變化。用火使人類獲得更多的生存資源，並幫助人類改變工具與用具的材料特性，如對石料做熱處理，進而發明了陶器和金屬工具，開啓了文明的歷程。人類與火的互動是一個長期、曲折的過程，經歷了偶爾利用自然火、時斷時續對火控制和使用、有效保存火種乃至人工取火形成用火的日常習慣，進而發展到現代無所不在、不可或缺的複雜用火。人類用火被認為始於直立人的誕生，但目前提取到的證據指向150萬年前。早期人類用火證據的提取和論證存在極大的困難和挑戰，需要精細的野外工作，做高精度的遺址埋藏和遺物遺蹟的空間分析，須採用現代科技手段和模擬實驗對地層沉積物和燃燒物證做微形態、成分、色度、磁化率、微體植物化石等儘可能多的宏觀和微觀分析，排除自然因素的干擾，這樣得出的結論才會堅實可信。本文介紹了人類用火的歷史、作用和對用火證據提取與分析的思路、方法與技術，通過一系列案例闡述人類用火的方式、發展演化過程和考古學家為破譯遠古人類用火的謎團所做的努力和取得的成果，以期對這項意義重大但常被忽視的研究起到推動作用。

1 引言

人猿相揖別以來，人類已經走過了700多萬年的演化里程。在這漫漫的歷史長河中，人類以一系列開天闢地的創舉昭示着自己與其它動物門類的截然不同，包括製作和使用工具，學會用火，產生複雜的語言，建築房舍，進行藝術創作等。其中有控制地用火對人類的生存和演化至關重要，對我們身體機能的演進和技術文化與社會關係的發展意義重大。那麼用火對人類的早期演化到底有過怎樣的影響？對塑造今天的人類起到怎樣的作用？人類是如何學會用火的？有控制用火發端在何時何地？其後又有什麼發展變化？研究者怎樣提取和分析用火證據？這是本文所要闡述的學術內容和所欲討論的相關問題。

2 火對人類演化的重要性

本文和其他研究著述中所講的“人類用火”，是指人類對火做有控制性的使用，即為了一定的目的按照人的意志把燃燒的火侷限在特定的地方，能將火種保持一定的時間，也就是能對火做約束、管理，而不是對自然野火的簡單利用。野火因雷電、地震、地熱、火山噴發、乾熱等自然因素髮生，在有些地方特定的季節，例如干熱時期的非洲大草原、澳大利亞和美國西南部山地經常發生，對人類的生產生活帶來重大危害。對於人類有控制的用火，必須有證據才可以得到認可，而人類對自然火的簡單利用則無法證明，因為那樣偶爾為之的行為留不下可驗證的證據。

用火對人類生存與演化的重要性，可以從火對人類生物屬性和社會屬性的影響兩個方面加以闡述。

用火對人類體質方面的影響顯而易見、十分明瞭。用火熟食改變了人類的攝食種類、進食方式和營養結構，使人類變得越來越具有自己的特點，與同為靈長類的其他動物的區別越來越大。首先是用火幫助人類拓寬了食譜，使我們這個物種能享用比其他物種多得多的食物種類，因為一些動物的部位、器官和某些植物的果實、根莖、葉子只有被燒烤或烹煮後才可被食用；其次是熟食後對蛋白質和脂肪等營養成分的消化吸收會更徹底，更容易轉化成身體的能量。食物的拓展、營養的改善導致人類在體質上發生幾方面的重大改變，包括：1）腦量增加：直立人比其之前的能人的腦量大約增加了30%。2）體型增大：尤其是女性身材明顯變大，使兩性間的形體差距大大縮小。3）牙齒變小：尤其是臼齒，因為熟食後咀嚼的任務減輕，牙齒的咀嚼功能退化，第三臼齒（一般稱為智齒）正在消失中，其他臼齒的尺寸也相應減小。4）臉型變窄變小：牙齒變小順帶也使牙牀和頜骨變得纖細，使我們的臉也變小、變窄，這是很多現代靚男俊女追求的錐子臉、鴨蛋臉的生理基礎。5）腸胃縮小：因為消化食物更容易，大而長的胃和腸道變得沒有必要，人類的腸胃縮小為僅相當於其它靈長類的62%左右。6）體毛減退：用火取暖使濃密毛髮的保暖需求減少，導致毛髮逐漸退化（當然，人類毛髮的減少應該還有其他因素在起作用，例如奔跑排汗、減少寄生蟲的侵擾等）。

用火也使人類在智能提高、行為發展乃至社會結構的演進上發揮了重大作用。這方面的例證很多，而且我們今日仍在見證：對火性能的認識和對其掌控能力的提高使人類越來越聰明、不斷有新的發明創造，現代電能利用和火箭發射就是很好的例證；用火改變了人口結構。因為熟食使攝取營養更加容易，嬰幼兒可以及早斷奶，從而使產婦得以縮短哺乳期，縮短生育週期，使人口數量增加，也使牙口不好的老者得以攝取維持生命的必要養分，從而延長壽命，承擔起照看嬰幼兒的責任；用火增強了人類的適應生存能力。火的光熱幫助人類拓展了活動的時間和場所，改善了居住環境，使潮濕、陰暗的洞穴和寒冷的曠野都可以棲身，並增強人類對兇禽猛獸的抵禦能力，減少非正常死亡，使生命變得更有保障；用火增強了人類資源獲取與利用的能力。可以藉助火把狩獵從而得到更多的肉食資源，可以將岩石燒熱然後潑冷水使其開裂，從而開採優質石器原料，還可以改善水質，用煮沸的方法消除有害成分；用火增強了人類改造物質世界的能力，使一些自然的造物被改造和提純從而使人類的材料開發、工具製作能力得到提高，例如一些石料被熱處理後更容易打製，木質工具的尖端被烘烤後會變得有利於加工且會更加堅硬耐用，製陶、冶金更是這種用火方式的發展和延伸，並由此種下了文明的火種；用火改變了人的性情和人際關係。火的光亮、燃燒的聲音和發出的氣味兒會對人的血液循環和心境產生影響，而且因為不再茹毛飲血，在得到食材和進食之間增加了熟食與相關準備的環節，人們在等待的環節中消耗了時間但培養了耐心和平靜的心態，而且食物製備和分食需要協作，有助於養成互助、分享的習慣，使人際關係變得更加緊密；用火改變了人類的作息方式。據觀察，人類每天用於咀嚼食物的時間少於1個小時，而大猿要用4-7個小時，這使人類有更多時間與精力從事製作工具、狩獵採集、養兒育女、藝術創作，用於社會交流與休閒娛樂的時間也會大大延長；用火培育了人類的藝術細胞和浪漫情懷，為藝術創作、宗教與娛樂活動帶來便利和激情，例如在洞穴深處繪製壁畫必須依靠火把的照明，在篝火前餐飲乃至載歌載舞總會讓人感到格外刺激。

我們還可以增加一長串用火為人類生存和社會進步帶來的益處。當然，火也會給人類帶來邪惡和災難，例如戰火、火刑、火災、環境污染、地球變暖……，由此可見，火與人類演化息息相關，它改變了我們的過去，也在塑造着我們的現在和未來。

3 人類用火的起源

既然用火對人類生存如此重要，人類是到底是何時開始用火，又是如何學會駕馭火的呢？對此學術界在不斷提出推斷、假説，考古工作者在不斷尋找證據，力圖破譯人類早期的這一行為謎團，但時至今日仍存在不同的假説和認識。

3.1最初的接觸：驚慌失措還是從容利用？

既然自然界會發生野火，人類在演化的早期就會與自然火發生互動，在對自然火的觀察、瞭解中逐漸掌握火的特點、習性和用途，進而學會對其使用和駕馭，這是人們都接受的常識性認識。中國上古史中的燧人氏發明、教化人們用火，只是神話故事，在此之前人類早已對火駕輕就熟了。

一般認為，在遙遠的遠古，人類在初次遭遇野火的時候一定是驚慌失措，逃之夭夭。後來見多不怪了，在被燒烤過的動物肉香的誘惑下嘗試接近火，偶爾引來自然火種加以利用，逐漸發展到能加以控制、保存火種，直至能夠人工取火。但近來的研究傾向認為，即使對最初的人類而言，火可能也沒有那麼可怕。當人類的遠祖-某種大猿還在非洲林地和草原生活的時候，可能就已經對大自然經常發生的野火習以為常了，並能夠加以一定的利用。當然，那是純粹利用大自然賜予的便利，而不是因勢利導，對火加以控制性使用。

最近對塞內加爾一塊黑猩猩生活的領地的研究發現，黑猩猩對自然發生的野火經常表現得從容淡定。這種野火的發生往往有一定的季節性和方向性，黑猩猩會根據氣味、風向判斷火對他們是否構成威脅。如果處在上風口，他們可以與火很接近而不做逃避，而當處於下風口時則會及時逃逸；在野火燎原後，黑猩猩會進入過火林間、草地去尋找那些被燒熟的、更易於消化的食物大快朵頤，尤其是燒死的動物是他們的最愛，而且他們的覓食領地會因為火清除了一些林木而比平日擴展很多。這説明這些黑猩猩已經能與野火和平共處，並能夠利用火帶來的便利條件更好地生存，這或許就是早期人類面對野火的情形-我們的先祖由對野火的觀察、習慣到學會簡單利用，為邁出有控制地用火的決定性的一步奠定了心理與經驗基礎。

對南非綠長尾猴(Chlorocebus aethiops pygerythrus)的觀察也對研究人類用火的起源提供了有益的啓示。這項研究發現，當火燒過草地後，綠長尾猴會前往覓食，在過火後的草地上能找到比未被火燒的草地更多的食物，尤其是無脊椎動物和可食性的草本植物，而這樣的獲益會激勵覓食者改變獵食行為，包括轉移和擴大搜尋的領地。綠長尾猴據有很寬的生態位和很強的適應性，行為上的靈活性使他們能夠從煙熏火燎中獲得更多食物，這又會促進他們的行為變化。這種情形有助於我們瞭解人之初是如何與火打交道的，是如何與環境變化協同演化的。

3.2“熟食假説”——人類用火始於200萬年前

先祖何時跨過了從利用自然火到有控制地用火的這道門檻？一些學者認為應該發生在直立人的早期，大約距今200萬年左右，因為直立人與更早的能人乃至南方古猿相比，在體質形態方面發生了重大改變，尤其是腦量顯著增加，而這些改變只有在用火熟食、改善營養後才會發生。人類用火始於200萬年前的直立人早期是“熟食假説”（The cooking hypothesis）的推測。“熟食假説”已有20年的歷史，該假説認為用火是人類的一項重大發明，用火的初衷是燒烤熟食，熟食使人類獲得營養與能量的能力大幅度提升，同時大大減少茹毛飲血對健康帶來危害，結果導致人類體質發生明顯的改變，並因此演化成直立人。該假説也附帶涉及了用火對人類的其他益處，例如有熊熊火焰的保護，人類在夜晚可以安然入睡，不必擔心遭受猛獸的侵擾，而且一旦人類學會了用火就很快傳播開來並形成依賴，再也不離不棄，於是火與人類耦合演化，直至今日。

這一假説是從人類演化過程中形體變化的角度提出的邏輯推斷，儘管有很多支持和討論，但由於缺乏直接的考古學證據，也受到一些質疑。有些古人類遺址曾經被宣稱發現了直立人早期的用火證據，例如南非Swartkrans洞穴、肯尼亞Chesowanja遺址、中國山西的西侯度遺址和雲南元謀人遺址，後二者的年代分別被推斷為170萬年和180萬年前，但這些所謂的遠古“用火證據”因遺蹟遺物分散、材料少、保存狀況不佳而很少被學術界認可。近來利用新的科技手段所做的分析表明，人類有控制用火可以被追溯到150萬年前。對一些有線索的遺址開展新的發掘與現代科技分析，或許其結果會接近“熟食假説”所推斷的最早人類用火的時間。

3.3“人類與火長期互動假説”

近來有學者提出人類逐漸學會用火的“人類與火長期互動假説”(A Long Prehistory)以挑戰“熟食假説”，認為人類學會用火併非那樣神奇和戲劇化；人類不是在短時間“發現”或“發明”了火，而是經歷了一個與火長期互動的過程，在這一過程中人類瞭解、適應、學習、使用、控制火，直至今日人與火的互動演化仍在持續，而且這一過程並非直線發展，有時人類又會回到無火的狀態，然後再尋找、利用和管控；不同地區、不同人羣可能在不同時間獨立做着對火使用和管理的實踐。按照這一假説，人類習得用火應該經歷了幾個大的發展階段：

第1階段：100萬年前或更早，人類對自然發生的野火做機會性、季節性的利用，能否有火可用取決於大自然的恩賜。當然，這時對火的管理、控制程度很低；

第2階段：40-20萬年前，隨着居住營地的出現，人類實現了對火的控制性使用與管理，能較長時間保持火焰燃燒不滅；

第3階段：距今20萬年前後，亦即現代人起源以後，人類實現了對於火的封閉式管理，掌握了取火技術，這為一年四季都依賴熟食提供了條件。

這一假説提出人類掌握用火技術是一個複雜、曲折的過程，不是靈機一動、一蹴而就的神奇發明，也不會一旦被掌控火就成為長燃不滅的利器，幫助人類所向披靡；人類的生存之火曾經生生滅滅，演化道路曾經時而光明，時而幽暗，但終有一天，人類徹底掌控了火，終於走出黑暗，大踏步邁向現代文明。只是這其中的確切節點和曲折過程，我們還要追溯和重建。

4 對早期人類用火的研究：證據與困難、挑戰

周口店猿人洞是第一處被報道的直立人期間已經能夠對火做使用、控制和管理的遺址，這項成果在1931年就被廣而告之。其後又有中國和非洲的幾處舊石器時代早期遺址被描述過發現用火證據，但超過百萬年的用火證據大多受到強烈質疑，基本被學術界否定了。為何來自南非的Swartkrans洞穴、肯尼亞的Chesowanja遺址、中國的西侯度遺址、元謀人遺址等早期用火的證據不被採信？這是用火證據的特點、提取早期用火證據的困難和對這些遺址發掘與研究的精細度及考古材料本身存在的問題等多方面原因造成的。早期用火方式簡單，與自然火的遺存區分困難；遺址歷時長久，在埋藏過程中經常遭受各種營力的改造和破壞，留下的證據往往殘缺不全，難以構成完整、堅實的證據鏈，受到質疑在所難免。

4.1早期用火證據的特點和提取、論證的困難

早期用火證據提取困難，論證難度大，主要原因是：

1）早期人類不會構建火塘，很少會留下具有結構性的火塘殘餘，例如凹陷的灶坑、用石頭、骨頭圍擋、圈築的跡象，於是是否對火做過管理和控制性使用，難以認定和證實；

2）火完全可以自然發生，在自然地層中經常有火燒的遺蹟，在澳洲、美洲原住民生活過的遺址中大量發現自然火的遺存，有些人類家園被迫遺棄就是被野火所迫，這種情形仍然會發生在當代。對於出現在地層中零散的燃燒物，是人工火還是自然火的產物，很難加以辨識，需要更多的分析和佐證；

3）化學變化、腐蝕、污染等痕跡容易與人工用火遺存相混淆，例如很多遺址的地層中出現黑褐色的斑塊、條帶，有時甚至是成層出現，初看之下很像燃燒過的木炭，有些早期遺址就憑此而被賦予“保留最早用火證據”的名份，但後來的分析證明這些褐色物質的成分其實是鐵、錳、煤炭等。還有一些埋藏在地層中的石頭和骨頭表層呈現黑褐色，乍看很像被燒過，但分析表明其實是被周圍的鐵、錳成分污染了，而這樣的污染只停留在表層，不會滲入內部；

4）即使人類在一個地方升起過一堆篝火取暖、熟食、娛樂，用火遺存如果長期暴露而不被及時封蓋，不斷遭受風吹、雨淋和動物擾動，經年曆月，這樣的遺存、證據會逐漸變得模糊甚至消失，憑肉眼很難被發現和確認。

4.2判定用火的證據要素或標準

那麼有效確定人類有控制用火行為或事件的依據應該是什麼？筆者經過對周口店遺址北京猿人用火證據的研究並在收集大量資料的基礎上，認為必須考慮如下因素：

1）確實發生過燃燒事件，即存在灰燼、木炭、燒骨、燒石、磚紅土等經過燃燒、烘烤過的遺物與遺蹟；

2）燒過的材料或遺蹟與其他人類遺存共生，例如人類化石、石製品、骨器、裝飾品、被人類切割和改造過的動物碎骨等；

3）存在人類控制與管理的跡象，例如燃燒物與相關遺蹟集中、有序分佈，具有火塘結構等（或坑狀，或有石圈圍擋）；

4）這些被燒烤過的遺物、遺蹟出現在適宜人類生存、易於被埋藏的環境。

這些要素或證據的分辨度和可信度是不同的。如果存在明確的灶塘結構，單此一項就是確鑿的證據。其他較弱的證據，必須與其他要素合在一起，構成證據鏈，才有説服力。

有學者對古人類用火遺存按照物證種類和環境關聯性列出了證據可信度(表1)。

4.3用火證據的提取和分析

那如何提取和分析用火的證據？

首先是精細的田野工作，即在考古發掘現場仔細觀察、記錄和提取各種遺物、遺蹟分析樣品，注意遺物、遺蹟的空間關係。目前已有全站儀、三維激光掃描儀和其他精密儀器和科技手段，能精確記錄出土物的三維座標和出土時的各種狀態，為日後分析奠定信息基礎。在發掘和材料收集時，除了傳統意義上的人工製品和動物化石，以及有燃燒嫌疑的材料（例如燒石、木炭、灰燼），還應注意觀察是否存在不易辨認的火塘結構並採集相關信息，例如看似零亂的石塊或不正常的地層凹陷（可能的灶坑）。切記，經時歷久的火塘很少保持明顯的原貌特徵。此外要對疑似用火的層位、部位做系統的沉積物取樣，因為地層沉積物中有無燃燒植物所產生的植硅體、孢粉、相關的化學元素和顏色變化，都是重要的證據和指標。

要避免不求甚解的主觀判斷。對於顏色灰白、黑褐的疑似經歷過高温燒烤的物質，不能憑經驗輕易下結論，而應該做進一步觀察和燃燒及成分分析，方可得出有説服力的結論。例如，一塊顏色黑褐色的骨頭，看似燒骨，但如果觀察斷口，發現黑褐色僅限於表層，而內部卻是骨頭的本色，很可能該骨頭經歷過鐵錳的污染。而如果骨頭內部也呈黑褐色，則基本可以斷定該骨頭經歷了長時間的高温燒烤。當然，進一步的科技分析會使結論確鑿無誤。

空間分析十分重要。在精細記錄地層各類包含物，尤其是與人類活動有關的遺物遺蹟的空間位置的基礎上，利用現代數字化手段對這些遺物遺蹟的分佈規律和相關性做復原和分析，能對是否存在原地用火的證據得出可信的結論。例如在特定位置集中出現灰燼、燒骨、燒石；植硅體、孢粉、相關的化學元素和顏色特徵指向特定的位置，甚至人類文化遺存種類與大小尺寸的分佈規律，都會提供有助的信息，因為他們會指向人類的活動，尤其是用火的活動，而火塘往往是遺址中人類活動的中心，圍繞火塘的遺物遺蹟分佈應該有規律可循。當然，這些遺物遺蹟的原生位置有時會被擾動，因而其分佈規律並非總是一目瞭然。

現代科技的進步為提取、分析和論證古人類用火證據提供了更多、更可靠的手段，使很多肉眼無法看見的證據成為改寫歷史的依據。採用便攜式磁化率掃描儀來探測可能的用火部位或層位是一個有效而可行的方法。對於疑似用火的部位應加大取樣力度，對沉積物做高密度的規範採樣，以供日後的科技檢測分析，並且應該對同層的其他部位做科學採樣，進行對比研究，以期對用火信號的分佈狀態（是集中還是隨機的）做出客觀的分析，對真正的用火位置得出有科學數據支持的準確判斷。目前可用於對沉積物中物質組分、化學元素分析的方法包括電鏡掃描、紅外光譜分析、X射線衍射與熒光分析、地球化學分析等。還有沉積粒度分析、土壤微形態分析、微體植物化石分析（例如燃燒特定樹種所產生的植硅體）、磁化率分析、紅度分析；古地磁分析；熱釋光分析；燃燒温度分析；遺物或包含物分佈特徵分析等。在做這些分析時，有針對性的實驗模擬有時十分必要。當然，應該把各種信息、證據結合起來觀察和判斷，建立起堅實的證據鏈，這樣的研究結論才會堅實，才會被同行採信，避免留下爭論不休的懸疑。

在此記述幾項國際學術界比較認可的有關早期人類用火的研究案例，從中可以窺見相關的研究思路和方法。

4.4以色列Gesher Benot Ya-aqov(GBY)遺址的研究案例

2004年，以色列學者在美國《科學》(Science)雜誌公佈在約旦河岸GesherBenot Ya-aqov遺址發掘出接近79萬年前的用火證據。在該遺址出土阿舍利技術體系遺存的8個層位中發掘出大量燧石石製品和六種植物遺存，一些石製品和植物種子、木頭被燒過。研究者確認該遺址存在有控制用火證據的方法主要是對遺物遺蹟的空間分析。這些阿舍利文化層皆出土豐富的燧石製品，其中包括大量小尺寸廢片（長度在2-20mm之間）。這些小廢片有1.8%被明顯燒過。根據實驗觀察，燧石材料在350°C-500°C的高温下會產生肉眼可見的物理變化，包括壺蓋狀崩裂、龜裂、皺縮、裂紋、爆裂、形變等，因而被高温燒烤過的燧石廢片很容易識別。空間分析表明，這些被燒過的燧石廢片不是在地層中隨機分佈的，而是在特定位置集中出現。例如在V-5層，超過50%被燒過的廢片出自兩處集中的部位，而在V-6層，60%的這類標本來自另兩處集中的部位。通過遺址埋藏學分析和古環境分析，被燒過的燧石片的集中出現非自然營力擾動所為，自然火的可能性也被排除，於是這樣的部位被確認為古人類的火塘，即有控制用火的位置。其後，研究者利用GIS軟件對該遺址8個阿舍利層位出土的燒過與未燒過的燧石小片做進一步的空間分析，證實被燒過的材料不是隨機分佈的，而是集中、高比例地出現，是人工用火的結果；而且人類用火證據在整個遺址持續數萬年的各阿舍利文化層位都存在，説明當時人類在連續用火，對火的特點和性能有充分了解，能夠根據意願取火和用火。

4.5南非Wonderwerk洞穴遺址的研究案例

2012年，《美國科學院院刊》(PNAS)發表一篇文章，宣佈在南非北開普敦地區Wonderwerk洞穴提取到有控制用火的證據，測年結果為距今約100萬年。該洞內堆積保留了厚度為2m的早期石器時代（Early Stone Age）的文化序列。該序列始於最下面的第12層，出土屬於奧杜威技術模式的小型石器組合，上覆第11、10、9三個阿舍利文化層位，所報道的用火遺存出自第10層。對該遺址用火證據提取和研究的方法主要是野外地層觀測和在實驗室內對地層做微形態分析及對相關材料做顯微觀察與科技分析，後者主要藉助紅外光譜儀（Fourier Transform In frared Spectroscopy，即FTIR）來進行。野外觀察和顯微觀測表明，第10層的沉積物是由複雜的釐米級的微地層系列構成的；顯微分析顯示最下面的微地層的頂部有一個清晰可辮的層面，分佈大量已經灰燼化的植物遺存和微小的動物碎骨。進一步分析揭示出數個這樣的層面和延展長度超過一米的燃燒區。利用FTIR對微地層樣品做顯微光譜分析，發現分佈在這些層面上的一些動物碎骨被加熱到大約500°C的高温。這些碎骨稜角分明、斷口鋭利，灰燼化的植物遺存保存狀況極佳，説明這兩種材料是在原地被燒過，而不是被風力或水流搬運到遺址中的。於是研究者得出結論：藉助現代科技手段在Wonderwerk遺址揭示出清楚無誤的原地用火證據，將人類有控制用火的歷史推至100萬年前。

4.6肯尼亞FxJj20AB遺址的研究案例

一項新的研究又將人類用火的歷史推前至距今150萬年。這項成果於2017年發表在美國《現代人類學》雜誌（Current Anthropology）上，所針對的分析對象是肯尼亞庫比福勒地區的FxJj20AB遺址。該遺址（FxJj20，AB是發掘部位編碼）在上世紀七十年代被髮掘過，發現數處文化遺存富集的區域，被推測可能是遠古人類用火的遺蹟。其後再次發掘和磁學分析、熱釋光分析和植硅體分析、遺物空間分析支持這樣的判斷。然而，這些早期研究結論並未被廣泛接受，出現很多批評質疑的聲音，而且缺乏現代科技手段支撐的早期發掘在獲取標本和提取信息方面存在缺欠，無法做高精度的空間和材料分析。

在2010年和2015年，該遺址被重新發掘。新發掘的宗旨是找到儘可能多的考古材料，尤其是微小的標本，並提取它們的三維空間和產狀信息。在現代田野科技、思路的支持和指導下，精耕細作的發掘結果是使95%標本的位置和產狀信息被記錄在案，這使對遺物遺蹟做高精度空間分析和對人類行為的復原成為可能。

後續的深度分析採用了幾種方法或技術：1）土壤微形態分析，以解析遺址各部位、各層位的沉積機理和過程。巖相薄片被置於顯微鏡下觀察，以辨識古地面、人類活動跡象和自然營力作用；2）系列燃燒實驗模擬，在野外和實驗室中分別進行，用以觀察相關材料受熱後的可見性變化（例如色變和裂紋等），以此建立燒土、燒骨和燒石的觀測參照系；3）便攜式紅外光譜儀分析，用來測試、記錄加熱和未加熱的材料，以此分析相關材料受熱後的礦物學變化。在目標區域出土的所有材料（土壤顆粒、碎骨、石製品和礫石等）都被做紅外光譜分析，以確定是否受熱。同樣的紅外分析還施加到從遺址其他部位、層位隨機提取的材料上，以確認哪些部位發生過燃燒，是否存在野火的作用；4）空間分析，藉助ArcGIS來記錄、分析石製品、動物碎骨、土壤團塊等的三維座標。這些遺物在平面和剖面上的空間分佈對特定地層的沉積營力和過程可以提供非常有用的信息，尤其是文化遺物在縱向上的分佈特徵與土壤微形態信息相結合，可以提示一組考古標本是人類單次佔據遺址所遺留，還是多次佔據行為的疊加所致。上述分析的結果共同指向這樣的結論：該遺址確實發生過燃燒加熱現象，產生了無可爭議的燒骨、燒石和燒土；很多燒石的原型是人類石製品，表明人類在遺址的活動；這些被燒過的材料（尤其是石製品、動物骨骼）不存在定向排列現象，説明不是水流等自然營力搬運改造的結果；這些受熱的材料並非隨機出現，而是集中分佈，説明不是野火作用的結果。這些特徵都與歐洲、西亞更晚的被確定存在人類用火證據的遺址的情況十分吻合，説明150萬年前這裏確實發生過人類原地用火。

當然，上述每一項研究都有質疑的聲音，所得出的結論並非都被學術界接受，這説明提取和分析早期人類用火證據具有很大的難度和挑戰性。但這一領域的發展方向是明確的，就是在精細的野外工作的基礎上，運用現代科技手段提取一切可能存在的信息，對各種跡象做交叉分析和驗證，努力排除自然成因和干擾因素，每一項判斷都須言之有據，而不是武斷地憑主觀臆斷做出不被信服的結論。

5 用火方式的演化與人類社會的進步

人類學會用火、掌握保存火種的方法乃至發明人工取火的技術，應該是一個複雜、曲折的過程，對這一問題開展研究的學術道路也是歷經曲折，充滿爭議。例如來自周口店遺址的用火證據最先被提出，但後來受到強烈質疑，近些年又在新的發掘與研究中得到證實（尤其是上文化層）。誠然，北京猿人生活的時期已不再是研究人類最早用火的敏感時段，因為在此之前人類已經學會用火了，但在周口店第1地點上文化層發現的具有結構的火塘遺蹟是目前同類遺存中最早者，而且該遺址的發掘與研究體現了現代田野考古的科技水準和思路方向。

5.1早期人類用火缺乏連續性和穩定性

按照“人類與火長期互動假説”，像北京猿人這樣的舊石器時代早期人類對火控制與使用的能力還很弱，無法使其長燃不滅。張森水對北京猿人用火的能力與方式做過這樣的推斷：1)他們懂得用火併能對火加以控制；2)他們不具備製造火種的能力，應該是將野火帶進洞中；3)他們沒有能力一直保持火焰不滅，有時不得不在沒有火的情況下生活，致使堆積中缺乏連續積累的灰燼與木炭；4)火對北京猿人的生存十分重要，被用來驅離猛獸、熟食、照明、禦寒。這可能比較接近當時人類用火的實況。

最近對一些早期尼安德特人羣用火方式的研究也指向這種狀態。對生活在西歐的尼人留下的遺物遺蹟分析表明，他們有能力用火，但在寒冷的冰期卻缺少用火的證據，説明他們只會採集自然火種，而不能很好地保存火種。自然火多發生在温暖濕潤的間冰期環境下，因為在那樣的天氣裏才會經常雷鳴電閃。而冰期雷電很少，缺乏產生自然火的條件，於是他們便只能在無火的狀態下艱難度日，熬過至冷至暗的時期。

這些研究和表述説明，我們不能簡單地認為火被人類掌控之後很快得以普及，人類的生存之火瞬間燎原各地，變得與人類的生產、生活形影不離。人類在很長時期內對火的使用和控制應該是時斷時續的，是一個逐漸學習、不斷成熟的過程。

5.2有效保存火種與人工取火-用火成為人類的日常行為

那麼，從什麼時候開始，人類對火的使用與管理達到了駕輕就熟的地步，可以有效保持火種乃至人工取火，使用火成為習慣和日常性行為？一系列考古發現表明，黎凡特地區的古人羣在此方可能走在前列。這裏處於距今35-20萬年間的多處洞穴遺址保留了長期連續用火的證據，例如以色列的Hayonim遺址、Tabun遺址和Qesem遺址等。這些遺址保留了很多呈現疊壓關係的灰燼、火塘和高比例被燒過的石質材料和動物骨骼。這些數量豐富的用火遺存出現在連續地層中，延續時間長達數萬年。

Qesem遺址提供了大量堅實的日常用火證據。這處遺址坐落在撒馬利亞山（Samarian）的西坡上，西距地中海12km。該遺址上部4.5m厚的地層是人類活動時期形成的文化層，對其年代測定表明古人在遺址的活動發生於距今42-20萬年間，而這縱貫20萬年的地層內皆有清晰的人類用火證據。直接證據是大量集中分佈的木質灰燼，微形態分析和同位素分析表明這些灰燼經歷了充分燃燒，被反覆燒烤過；燒結的土塊和大量炭化的骨骼、燒石與灰堆有清晰的共生關係；利用紅外光譜儀和顯微鏡對燒骨的成分、顏色和形態特徵的分析表明，這些燒骨或者在大於650°C的高温下被短時燒過，或者在500°C左右的火温中被長時間燒烤過；在洞穴的中央存在一處大型中心火塘，範圍達4m2，火塘內包含層層疊疊原地生成的灰白色灰燼和燒結的土狀團塊，灰燼中和火塘周邊分佈大量炭化動物骨骼和燒過的燧石製品。對灰燼的成分分析表明，該中心火塘被使用的時期可以被分為兩個階段，中心火塘的位置和圍繞火塘所分佈的人類行為遺蹟提供了火塘功能、遺址空間利用和人類生存活動組織的珍貴信息。該遺址豐富、明確的用火證據表明人類在此用火呈現持續狀態，成為日常的行為。該遺址大型中心火塘的發現是舊石器時代遺址中的首次，所出土的遺物遺蹟勾勒出穴居者圍繞中心火塘製作、修理工具（包括目前最早的石葉石器），肢解獵物，處理動物骨骼（包括以動物骨骼為軟錘加工石器），烤肉分食(從出土的人類牙齒的結石中提取到炭化材料)，甚至製備、存儲大型動物的骨髓和油脂。如此連續、習慣性用火，表明當時人類已有取火的能力，對火的管理和使用十分嫺熟，並且對火形成了高度依賴，不僅熟食、取暖、照明，還以火塘為中心組織開展各種生產生存活動，這被認為可能是繼尼安德特人之後出現的新人類的行為遺留。

雖然在Qesem遺址甚至更早的Gesher Benot Ya-aqov遺址保存的連續用火遺存被推斷是古人掌握了人工取火技能的結果，但考古工作者一直無法找到人工取火的證據。這種證據的提取和論證同樣具有巨大的困難和挑戰性。常識中早期人工取火的方式為兩種：鑽木取火和打石取火。前者因為木質材料易於腐爛難以保存，直到新石器時代晚期才有物證；後者是指用燧石擊打（相互擊打或用燧石擊打金屬材料）產生火種，但用這種方式取火後的材料不易辨認，因為燧石是優質的製作石器的材料，取火的痕跡與石器被製作和使用的痕跡難以區分。但最近的一項研究帶來曙光，從若干疑為尼安德特人制作與使用的燧石兩面器上提取到古人類打石取火的證據。出土這樣材料的遺址分佈在法國西南部，年代被測定在5萬年前，從中發掘出屬於舊石器時代中期晚段具有阿舍利風格的莫斯特文化遺存。通過肉眼和顯微觀察，這些兩面器上存在被用硬質礦物材料連續打擊或與其摩擦所產生的痕跡，而這些痕跡的位置和性狀與用黃鐵礦石在兩面器平或凸的器體表面做斜向打擊取火實驗所產生的平行條痕一致；這些痕跡在特定位置集中出現，且總是與兩面器的長軸大體平行，與加工過程中產生的片疤相垂直，據此可以排除這些痕跡形成於埋藏過程中的可能性，被判定是遺址的佔據者打石取火行為的證據。

研究者認定在取火過程中與燧石兩面器配合使用的材料是黃鐵礦，是因為通過觀察模擬實驗中各種材料與燧石相碰撞、摩擦所產生痕跡的特點，排除了使用其他材料的可能性：錳礦石在兩面器上留下的摩擦痕跡沒有明顯的條紋；赤鐵礦、針鐵礦會在兩面器表面留下難以清除的殘渣，而在考古標本上並不存在它們的殘留物；硅質岩與燧石兩面器摩擦後會留下網狀痕跡，即便產生平行條痕也與黃鐵礦的痕跡區別較大：石英、砂岩、石英岩等材料與燧石摩擦後所產生的痕跡皆與考古標本上的痕跡明顯不同。研究者認為之所以燧石兩面器被用來打石取火，是因為兩面器上的修理疤痕與黃鐵礦摩擦更容易產生火花，而且具有兩個使用面，當一面的片疤被磨損導致生火能力下降時，取火者會翻轉到另一面繼續生火，因而具有更長的使用壽命。另外，在很多兩面器上發現了二次甚至多次修理的片疤，有些疤痕打破了原來的取火痕跡，並在新的修理面上出現新的打火跡象，説明存在再次乃至多次修理、不斷打石取火的情況。研究者還注意到，有一些修理與使用痕跡與打石取火併無關係，它們更接近切割、刮削所產生的痕跡，説明這些兩面器並非專門為打石取火而製作，而是一種多功能的工具。

5.3熱處理和石煮法-用火逐漸成為人類生產生活不可或缺的利器

人類在掌握了對火的控制和使用併成功實現熟食、照明、取暖等初級目標後，隨着時代的發展和認知能力與技術的提高，對火的使用又延伸到對工具、用具材料性能的物理改變上，使人類對資源及材料利用的領域不斷拓展，製作技術突飛猛進，為日後的文明起源和社會複雜化奠定了物質基礎和技術儲備。對生產原料做加熱改變這一技術被稱為“熱處理”，對此人們首先會想到陶瓷器、青銅器和鐵器的發明與製作，但這一技術的最初應用是發生在舊石器時代，被運用於對石器原料的改造上。

目前發現的人類對石料進行熱處理的最早證據來自南非南部海岸的Pinnacle Point遺址,在該遺址距今16.4萬年和7.2萬年的文化層中發現經過熱處理的石製品，表明人類早在十幾萬年前就開始有目的地對硅質岩類石料進行熱處理以改善原材料的性能，更好地被人類所利用。這被看作是人類用火的里程碑事件，是早期現代人的行為標誌之一，是早期現代人智能與技術提升並比尼安德特人等古老型人類更好地認識自然、利用自然並改造自然的例證。隨着早期現代人的擴散，經過熱處理的石器材料擴展到非洲其他地區和西亞、歐洲的舊石器時代中期遺址；至舊石器時代晚期,熱處理技術產品已經廣泛出現在舊、新大陸的大部分地區。對遠古熱處理遺存的尋找和確認具有挑戰性。首先，必須有明確的證據表明相關標本確實被高温加熱過，發生了相應的物理性能改變；其次，必須證明這樣的加熱是人類有意為之，不是野火燎原的遺留，也不是人類在用火時無意識的行為結果。因而，遺址埋藏學研究和對相關遺蹟與標本的熱釋光分析、磁學分析、礦物分析、色度與光澤分析、岩石力學分析等科技手段必須使用，而且要有實驗模擬的對比、驗證程序。

我國也發現過對石料熱處理的考古證據，來自寧夏自治區水洞溝遺址的第2、12地點（SDG2、SDG12），測年數據在距今3-1萬年間。研究者通過實驗模擬和對實驗標本外部特徵的肉眼與顯微觀察和應力實驗等方法提取熱處理標本的鑑別特徵，並通過與考古標本的對比分析來研究生活在該遺址的先民是否採用過熱處理技術。水洞溝遺址的石器原料主要是白雲岩、燧石、石英岩和石英砂岩，模擬實驗時選取這些石料（將每塊石料一分為二，一半用作熱處理實驗，一半保持自然狀態以做對比觀察）分別於室外和實驗室環境下在300°C-600°C的温度下做不同時長的加熱實驗，冷卻後比較加熱後和未經加熱的標本，觀察受熱後外部特徵改變情況，主要是油脂狀光澤、破裂(破碎、裂紋)、顏色(大多數趨向於變紅)的變化，以此分辨石料是否經歷過熱處理。當對標本外觀形態的觀察無法準確判斷熱處理行為時,使用掃描電鏡觀察熱處理前後岩石晶體大小、形狀、結構的變化,特別是是否存在受熱後再結晶現象，可以提供重要的鑑別信息。通過上述實驗模擬、顯微觀察和比對分析,研究者在SDG2和SDG12出土的石製品中發現熱處理石製品110件,來自兩個地點的標本分別為45和65件,還有13件被判定為無意識加熱的標本。這項研究並未囊括這兩處遺址出土的全部石製品材料，但分析結果已經清晰表明水洞溝的先民掌握、利用了對石料的熱處理技術。

他們這樣做的目的為何？通過岩石力學分析和X射線衍射檢測，發現經過一定温度的熱處理後，白雲岩等石材質地變得更加緻密均勻，韌性增強，力學性能的離散性明顯縮小，抗壓強度下降。這些變化降低了打擊石料所需的力度，使石料易於產生多次開裂，不容易發生一次性災變破壞，為古人類調整打擊點、打擊方向和力度創造了機會，從而降低了打製難度，提高了石器的製作效率和質量。用火的熱能對工具、用具的原材料做熱處理是先民對火的性能、作用取得更深刻的認識並使其更好地為人類生產生活服務的重要體現，是人與火在長期互動歷程中碰撞出的新的火花和取得的新的成就。人類歷史上的第一次技術或認知革命發生在舊石器時代晚期，一系列新技術被髮明並應用到對石器、骨角器等工具的製作上，大量精細、複雜和專門化的工具被製作出來，大量藝術作品產生，這其中火的催生作用不可低估。

到舊石器時代晚期，人類用火進一步發展，即使在用火熟食這一人類用火最初和最重要的領域，此時在傳統的燒烤的基礎上出現花樣翻新的多種方法，用熱石加工、烹煮食物即是其中之一。

西班牙北部ElMiro´n洞穴遺址保留用熱石烹煮食物並提取油脂的證據。該遺址在約15.5kaBP的馬格德林文化層位中發現大量受熱龜裂或崩解的燒石（FCR，fire-crackedrocks)。這些FCR出現在數個直徑大於1.4m的火塘內，火塘中積累的灰燼、炭屑達20cm厚。這些燒石由硬度很大的砂岩礫石構成，與其伴生的是大量動物骨骼和石製品。動物骨骼大多屬於野山羊和赤鹿。空間分析表明，這些材料集中出現在火塘內和火塘周圍，與火塘的功能密切相關，儘管不同火塘內遺物的數量和密度有所差異。這些材料在大小分佈上有明顯規律，符合路易斯·賓福德（R Binford）提出的“掉落與拋離”原理（drop and toss zones指人羣在圍繞火塘這一中心開展活動時，小的垃圾型物件經常會掉落在靠近火塘處，大的物件經常會被拋離至稍遠的地方）。研究者得出這樣的結論：這些FCR是當時佔據洞穴的人羣採用石烹法或石煮法（Stone boiling）加工動物肉食資源的殘留物，即用加熱後的石頭把置於水中的野山羊和赤鹿等獵物加熱煮熟，使肉能被撕下，骨髓能被取出，並能榨取油脂。獲取油脂被認為是發明熱石烹食方法的重要動力。類似的材料在歐洲舊石器時代晚期的其他遺址也有所發現，例如在葡萄牙西南的露天遺址ValeBoi，於距今25kaBP的格拉維特（Gravettian）文化層位中發現鹿與馬的骨骼與石錘、石砧和FCR共生,被認為是提取獵物油脂的殘留。這樣的熱石烹煮能使人類更大化利用動物的營養成分，被認為是舊石器時代晚期狩獵-採集人羣資源利用強化、努力擴大能量與營養來源的重要方式之一。

“石煮法”遺存在寧夏SDG12地點也有發現。考古人員從該遺址距今約1.1萬年前的灰燼層中發掘出大量破碎的石塊。對這些石塊的形態、大小和巖性分析及燃燒實驗表明它們是被人類選擇、搬運、加熱然後浸入水中崩解破碎的，即它們是生活在遺址的先民用來烹煮食物的燒石-FCR，其作用的對象可能是改善水質和烹煮動、植物食材。與灰燼和燒石一同出土有大量細石葉工具和骨器，還有石磨盤、石磨棒、石杵等加工植物種籽的工具；骨器中有骨柄石刀和類似後期人類織網用的梭形器，還出土大量羚羊、兔子等能快速奔跑的小型動物的骨骼。這些材料説明生活在該遺址的先民在努力擴大食物資源，最大化從狩獵-採集品中獲得營養，顯示出生活在舊石器時代末葉的人羣對資源的強化利用和食物獲取廣譜革命的跡象。類似的煮食法在北美印第安人部落中也常見，有學者推測這種燒煮食物的方法是在舊石器時代晚期從東北亞地區傳入的美洲的，但它的源頭並沒有找到。SDG12地點的FCR材料可能在東北亞的晚更新世人羣和美洲印第安人之間建立起新的歷史紐帶。

5.4用火改變了人類的生計模式並種下了文明的種子

大量考古學和人類學、民族學研究表明，人類新發端的行為方式，尤其是與大自然互動的新模式，會對自然環境和生態系統產生影響，進而影響人類的棲居方式，並使人類的社會組織結構發生改變，向減少流動性、更好地控制和利用自然資源的方向發展，而拓展性用火被認為是對人類生計模式、社會結構變革產生重大影響的新變量與發展動因。

在更新世末期，狩獵-採集者在覓食方面出現明顯的食物廣譜化與資源強化,並進而發展出農業。這種生計模式的轉變被一些學者認為是人類用火燒荒改變生態環境的結果。人類引來的燎原之火改變了其生存區域的生態條件，富集了資源斑塊，特定生存資源的密度增加，獲取特定資源的可預見性增強。在此情形下，捕獲小型獵物更加便利，覓食的不確定性大為減少，覓食所要行走的路途大為減少，人羣的流動性隨之變小，這就預示着廣譜經濟之下的定居趨勢的增加，進而人口規模擴大，社會日益複雜化，私有領地和財產的概念開始出現，成為舊石器時代晚期人類生計模式和社會結構轉型的前奏，文明的曙光若隱若現。

火對人類生活改善和社會進步的推動作用還在延續。2萬年前，江西萬年仙人洞的先民捏土做器，烤坯成陶，燒造出了盛水裝物的器皿；9kaBP，西亞地區新石器時代早期的先民藉助火的熱能鍛造出紅銅工具；7kaBP~6kaBP，更高的火候幫助人類製造出合金青銅器，火助人類啓動了文明的歷程。其後鐵器、電、蒸汽機、火箭、計算器等科技產品不斷被發明創造，數萬年來人類飛翔太空、探秘宇宙的夢想變為現實。

當然，火併不僅僅為人類帶來福利。人類歷史上遭受火災毀滅性打擊的案例比比皆是。就近前來説，1987年5月造成重大生命與財產損失的黑龍江大興安嶺森林火災，2019年分別在澳大利亞和美國加州燃燒了數月的熊熊山火，在2019、2020年兩個年度的3月份發生在四川涼山西昌吞噬了數十位年輕消防員生命的森林大火……都清楚地昭示：人類雖然能夠對火做有控制性的使用，用火造福於人類的生產生活，乃至將人類文明推到至高至遠，但火併未完全被人類馴服，還會經常肆虐破壞，給人類和人類賴以生存的大自然造成重大災難。從人類始祖開始的與火的長期互動，還將長期持續。

6 結語

人類與火的互動是一個變害為利的長期征程，人類對火做控制性使用的歷史已經穿越了將近200萬年的時光隧道。用火使人類得以熟食烹飪，改善營養，塑造今日萬物之靈健碩而靈巧的身軀；用火使人類能驅避猛獸，拓展領地，擁有現今温暖舒適的家園；用火使人類改善石料，製陶冶鐵，成就今日之文明。如果先祖沒有學會用火，現今的我們恐怕還停留在石器時代，而且是黑暗、濕冷、茹毛飲血的石器時代。我們將沒有現代文明，沒有現代科技，沒有現代美食，沒有火的光與熱帶來的激情和藝術；我們將侷限在舉頭三尺的平面下，無法去太空翱翔，無法潛深海、鑽地心去探索宇宙的奧秘。當然，人類並未將桀驁不馴的火完全馴服，火魔還會經常竄出來給人類帶來重大災難，人與火的長期互動還將繼續下去。

遠古人類用火的證據不易保留，發現和論證充滿困難和曲折，很多遺址的材料和研究結論受到過質疑和挑戰。考古人必須把握好野外科考的第一關口，做精耕細作的考古發掘，全面收集遺物遺蹟並高精度記錄各方面資料，關注遺址的埋藏過程和遺存的空間信息。在實驗室內要藉助現代科技手段對所獲的樣品做儘可能多的精細、可重複檢驗的分析，將各種信息綜合起來，排除自然營力和人類非有意行為的干擾因素，這樣得出的結論才可能是堅實、可信的，才不會讓先祖歷盡艱辛取回的火種和光熱的火焰再次黯淡、湮滅。

致謝：作者感謝徐欣、張月書、張鈺哲在參考文獻方面提供的幫助，感謝張弛與蔣洪恩提供的相關信息。