原始人咕嚕一家的老爸瓜哥舉着火把在岩壁上畫下一家六口的溫馨畫面，或許不只是電影《瘋狂原始人》中的一幕，而是舊石器時代洞穴居民的真實寫照。面對這些令人嘆為觀止的壁畫，人們不禁猜測，從“茹毛飲血”到“刀耕火種”，原始人是如何戰勝黑暗、照亮生活的？
現在，我們或許能從6月17日刊登於《公共科學圖書館—綜合》的一篇論文中“看”清原始人眼前的黑暗洞穴。
原始人眼中的洞穴什麼樣
在現代照明系統下栩栩如生的舊石器時代壁畫是數萬年前創作的，當時，藝術家眼前的岩石和色彩又是什麼樣的？
“原始人進入洞穴，畫出這些令人驚嘆的壁畫，但是他們用什麼照明？也許人們能想象這些遠古人類使用火把或者石燈照亮眼前的岩石，但這些工具究竟是如何產生的？它們能燃燒多長時間、照亮多少米？這些都是我試圖在論文中回答的問題。”
論文通訊作者、西班牙坎塔布里亞大學的Ma ángeles Medina-Alcaide在接受《中國科學報》採訪時說。
於是， Medina-Alcaide等人對舊石器時代3種常見的照明系統——火把、油脂燈具和篝火進行了實地試驗，再現了洞穴居民如何在洞穴深處探險、生活和創造藝術。
研究人員選擇了西班牙巴斯克地區的Isuntza 1洞穴，根據考古證據儘可能模擬了類似舊石器時代的洞穴環境，並複製了5種火把（材料分別為常青藤、杜松、橡樹、樺樹和松樹樹脂）、兩種使用動物油脂的石燈（取自牛和鹿的骨髓）和一個小火堆（橡樹和杜松木）。
他們發現，不同的照明系統有不同的特點，表明它們可能在不同的環境中被選擇和使用。
或許，咕嚕一家舉着火把四處奔走的場景是真的。而且，遠古人類對照明系統的使用已經顯示出不凡的智慧。
誰是完美工具
研究人員發現，由多根木棍製成的火把最適合探索洞穴或穿越廣闊的空間，因為它們能向各個方向投射光線（在實驗中照射範圍幾乎達到6米），並易於運輸。
而且，這種照明設備不會讓人眼花繚亂，儘管它的光強幾乎是油燈的5倍。
火把的平均燃燒時間為41分鐘，其中最短21分鐘、最長61分鐘，主要缺點是產生大量煙霧。
相比之下，油燈在長時間內照亮小空間效果最好——其光強類似蠟燭，最多能照3米遠（如果增加更多盞燈或更多燈芯，則能照亮更多空間）。
雖然由於晃眼和無法照亮地面等緣故，油燈不太適合在移動中使用，但它可以持續燃燒（大於1小時）且沒有太多煙霧，可與火把配合使用。
但是，電影或小說中常見的篝火卻失敗了。
研究人員在山洞裡製作了篝火，但其燃燒煙霧很大，且30分鐘后熄滅。
他們指出，由於洞穴里的氣流問題，可能不適用這種照明系統。
“火把的持續時間給我留下了深刻印象。儘管在狹窄空間里，火把因產生煙霧而困擾使用者，但在寬闊的洞穴通道里，它們是完美的工具。”
Medina-Alcaide說，“另一方面，我們在Atxurra洞穴中發現，在一個有舊石器時代動物壁畫（主要是野牛和馬）的狹窄洞室里，原始人更喜歡使用不會產生煙的油燈。這是一種有凹面的砂岩鵝卵石，裡面可以燃燒浸透着骨髓油的植物燈芯。”
但是，無論使用火把或燈，除非光從岩壁頂部照射下來，否則原始人很難從壁畫的下部看到頂部，也無法看清這些岩石藝術的全貌。
然而，他們似乎有策略地安排了“火塘”，燃燒的火照亮了整個空間。
壁畫區域的入口則使用了火把照明。
這似乎不是偶然，研究人員估計的最佳路線上也布滿了散落的灰，這肯定是從冰河時代使用的火把上掉下來的。
考古中的科學試驗
人工照明是舊石器時代人類出現複雜社會和經濟行為的重要資源之一。
人類在黑暗中看不到東西，因此需要藉助光線進入洞穴深處，而且其範圍也取決於照明系統的物理特性，例如光的強度、作用半徑、輻射類型和色溫。
這些特性也決定了人們對環境的感知和利用（如藝術創作、葬禮活動和洞穴探險）。
Medina-Alcaide提到，第一個關於古人類洞穴內部（完全黑暗的地方，人工照明必不可少）生活的可靠證據與尼安德特人有關。
例如，在法國布魯尼卡爾洞穴，在離入口336米遠的地方，由400個洞穴堆積物組成的6個人造環形構造包含了超過18個用火的痕迹（可能是燒焦的骨頭）。
通過方解石鈾系測年，研究人員確定這些活動的時間為17.6萬年前。
但一直以來，人們對舊石器時代照明資源的物理特性知之甚少，儘管這是研究人類在洞穴和其他黑暗環境中活動的一個關鍵方面。
“燧石或骨製品等的遺迹，以及壁畫等藝術品，在過去幾十年裡一直吸引着研究人員的注意。相反，照明系統的殘留物，如從火把上掉落的木炭、廢棄的燈或加熱的土壤表面，迄今為止鮮有研究。”Medina-Alcaide說。
“考古記錄和實地試驗必須通過辯證法聯繫起來。來自考古證據的問題研究決定了試驗的設計，而通過後者得到的結果為前者提供了新工具。”研究人員在論文中寫道。
這次在山洞中的動手試驗因此產生。
“我們在沒有考古遺迹的自然洞穴里進行了試驗，並注意不影響環境和生活在那裡的動物。亮起來的火光令人感到興奮。”Medina-Alcaide說。
研究人員認為，從他們的試驗復現中獲得的實際見解和觀察，有助於更深入了解進入洞穴最黑暗部分可能是什麼樣子，並強調未來的試驗性照明研究將繼續揭示人類祖先在洞穴中的活動。
穿過幽暗的洞穴、天崩地裂的世界末日、奇幻的森林世界……咕嚕一家開始尋找新的“洞穴”，Medina-Alcaide等人也將繼續試驗其他類型的燃料，比如燒焦的骨頭。
相關論文信息：
http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0250497
作者|唐鳳 《中國科學報》