旧石器时代洞穴模拟试验揭秘古老照明系统
原始人咕噜一家中的老爸瓜哥举着火把在岩壁上画下一家六口的温馨画面，或许不只是《疯狂原始人》电影中的一幕，也是旧石器时代洞穴居民的真实写照。
面对那些令人叹为观止的壁画，人们不禁猜测从“茹毛饮血”到“刀耕火种”，原始人们是如何战胜黑暗，照亮生活的？
篝火试验场景。图片来源：Ma ángeles Medina-Alcaide课题组
石灯试验场景。图片来源：Ma ángeles Medina-Alcaide课题组
原始人咕噜一家中的老爸瓜哥举着火把在岩壁上画下一家六口的温馨画面，或许不只是《疯狂原始人》电影中的一幕，也是旧石器时代洞穴居民的真实写照。
面对那些令人叹为观止的壁画，人们不禁猜测从“茹毛饮血”到“刀耕火种”，原始人们是如何战胜黑暗，照亮生活的？
现在，大家或许能从6月17日刊登于《公共科学图书馆—综合》的一篇论文中“看”到原始人们眼前的深长洞穴。
原始人眼中的洞穴什么样
在现代照明系统下，这些绘画栩栩如生的旧石器时代壁画，在数万年前被创作时，远古艺术家们眼前的岩石和色彩又是什么样的？
“原始人们进入洞穴，画出这些令人惊叹的壁画，但是他们用什么照明？也许人们能想象这些远古人类使用火把或者石灯照亮眼前的岩石，但这些工具究竟是如何产生的？它们能燃烧多长时间、能照亮多少米？这些都是我试图在论文中回答的问题。”论文通讯作者、西班牙坎塔布里亚大学的Ma ángeles Medina-Alcaide在接受《中国科学报》采访时说。
于是， Medina-Alcaide等人对旧石器时代3种常见的照明系统——火把、油脂灯具和篝火进行了实地试验，再现了洞穴居民是如何在洞穴深处旅行、生活和艺术创造的。
研究人员选择了西班牙巴斯克地区的Isuntza 1洞穴，根据考古证据尽可能模拟了类似旧石器时代的洞穴环境，并复制了5种火把（材料分别为常青藤、杜松、橡树、桦树和松树树脂）、两种使用动物油脂的石灯（取自牛和鹿的骨髓）和一个小火堆（橡树和杜松木）。
他们发现，不同的照明系统都有不同的特点，这表明它们可能在不同的环境中被选择和使用。
或许，咕噜一家举着火把四处奔走的场景是真的。而且，远古人类对照明系统的使用，已经显示出不凡的智慧。
谁是完美工具
研究人员发现，由多根木棍制成的火把最适合探索洞穴或穿越广阔的空间，因为它们能向各个方向投射光线（在实验中照射范围几乎达到了6米），并易于运输。而且，这种照明设备不会让人眼花缭乱，尽管它的光强度几乎是油灯的5倍。火把的平均燃烧时间为41分钟，其中最短为21分钟、最长为61分钟，主要缺点是产生大量烟雾。
相比之下，油灯用于在长时间内照亮小空间时效果最好——其光强度类似蜡烛，最多能照亮3米远（如果增加更多盏灯或更多灯芯，则能照亮更多空间）。虽然因晃眼和无法照亮地面等缺点，油灯不太适合在移动中使用，但它可以持续燃烧（大于1小时）、没有太多烟雾，可与火把配合使用。
但是，电影或小说中常出现的篝火却失败了。研究人员在山洞里制作了篝火，但其燃烧时烟雾很大，且30分钟后熄灭。他们指出，由于洞穴里的气流问题，这个位置可能不合适这种照明系统。
“火把的持续时间给我留下了深刻的印象。尽管在狭窄空间里，火把因产生烟雾而困扰使用者，但在宽阔的洞穴通道里，它们是完美工具。”Medina-Alcaide说，“另一方面我们在Atxurra洞穴中看到，在一个有旧石器时代动物壁画（主要是野牛和马）的狭窄洞室里，原始人们喜欢使用油灯，一种有凹面的砂岩鹅卵石，里面可以燃烧浸透着骨髓的植物灯芯，因为它不会产生烟。”
但是，无论使用火把或灯，除非光从岩壁顶部照射下来，原始人们难以从壁画的下部看到顶部，也无法看清这些岩石艺术全貌。然而，他们似乎有策略地安排了火塘，燃烧的篝火照亮了整个空间。
壁画区域的入口则使用了火把照明。这似乎不是偶然的，研究人员估计的最佳路线上也布满了散落的灰，肯定是从冰河时代使用的火把上掉下来的。
考古中的科学试验
人工照明是旧石器时代人类出现复杂社会和经济行为的重要资源之一。
人类在黑暗中看不到东西，因此需要借助光线进入洞穴深处，而且所到之处取决于照明系统的物理特性，例如光的强度、作用半径、辐射类型和色温。这些特性也决定了人们对环境的感知和内部的使用（如艺术创作、葬礼活动和洞穴探险）。
Medina-Alcaide提到，第一个关于古人类洞穴内部（完全黑暗的地方，人工照明必不可少）生活的可靠证据与尼安德特人有关。例如，在法国布鲁尼卡尔洞穴，在离入口336米远的地方，由400个洞穴堆积物组成的6个人造环行构造包含了超过18个火的痕迹（可能是烧焦的骨头）。通过方解石铀系列测年，研究人员确定这些活动的时间为176 ky BP（千年前）。
但一直以来，人们对旧石器时代照明资源的物理特性知之甚少，尽管这是研究洞穴和其他黑暗环境中人类活动的一个关键方面。
“燧石或骨制品等的遗迹，以及壁画等艺术品，在过去几十年里一直吸引着研究人员的注意。相反，照明系统的残留物，如从火把上掉落的木炭，废弃的灯或加热的土壤表面，迄今为止鲜有研究。”Medina-Alcaide说。
“考古记录和实地试验必须通过辩证法联系起来。来自考古证据的研究问题决定了试验的设计，而通过后者得到的结果为前者提供了新工具。”研究人员在论文中写道。
于是，便有了这次在山洞中的动手试验。“我们在没有考古遗迹的自然洞穴里进行了试验，并注意不影响环境和生活在那里的动物。火光亮起来时，令人兴奋。”Medina-Alcaide说。
研究人员认为，从他们的试验复现中获得的实际见解和观察，有助于更深入地了解进入洞穴最黑暗的部分可能是什么样子，并强调未来的试验性照明研究将继续揭示人类祖先在洞穴中的活动。
穿过幽暗的洞穴、天崩地裂的世界末日、奇幻的森林世界……咕噜一家开始寻找新的“洞穴”，Medina-Alcaide等人也将继续试验其他类型的燃料，比如烧焦的骨头。
相关论文信息：http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0250497