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1920年秋，安特生在周口店龙骨山的调查、发掘陷于短暂沉闷。有人告诉他，龙骨除了北京周口店一带出产，河南省地界也多得很，有人专门搜集、挖掘地下的龙骨卖钱。安特生闻讯，既惊且喜，立即派他的中国助手刘长山奔赴河南汤阴、洛阳一带调查“龙骨”的出土线索，并收集第三纪脊椎动物化石，同时让他注意有无石器时代的遗存。
这年底，刘长山结束调查返回北京，收获是：从河南农民手中买了大量的三趾马化石，以及600余件石斧、石刀等新石器时代遗物。刘长山满带自豪地对安特生说：“这些石器都是从一个村的农民那里买来的，这个村叫仰韶村。在那里，农民搜集了他们土地中所有我想要的遗物。”
安特生拿起几件石器仔细端详了一阵，顿时两眼放光，他对刘长山说：“我们已找到了亚洲大陆上第一个石器遗址，看来西方学者所说的中国没有发现石器遗址的时代应该结束了！”刘长山闻听自己弄来的东西竟如此的重要，激动得满面红光，连夜把调查经过与器物的详细来源向安特生做了汇报。安特生信心倍增，表示要亲自赴河南调查一番。
1921年4月初，安特生来到周口店，对可能遗存人类骨骸的几条山沟和洞穴再度进行一番调查，并选好几处发掘地点。4月18日，安特生离开北京，携助手刘长山来到河南渑池县，稍做休整，便前往离县城6公里的仰韶村考察。
在距仰韶村1公里的地方，横亘着一条峡谷，这条无名的峡谷后来由于安特生的到来而被世人所瞩目。在这个峡谷的北面，安特生惊奇地发现谷底红色的第三纪泥土明显地裸露着，并和一层满含灰土和陶片的泥土混在一起。凭着这些特征，他当即做出判断，这就是石器时代的堆积。安特生对谷底做了进一步的搜索，很快便在堆积物的最底层发现了一小块红色陶片，而且这块陶片被磨光了的表面居然清晰地绘有一方黑色的花纹图案。安特生几乎不敢相信，这些精美的彩陶和石器工具，居然会在同一地点！
这些古老的器物到底意味着什么呢？难道昭示着一种尚不为人类所知的古代文明吗？
安特生怀着深深的好奇和困惑回到了北京，然后开始日夜琢磨和研究从仰韶村带回的古老器物。有一天，他无意中发现了一份探索考察的报告，是美国地质学家庞帕莱于1903年和1904年在俄国土耳其斯坦安诺地区所进行的那次著名的考察经过，报告所载的彩陶图片令安特生眼睛为之一亮。这些彩陶的外表和仰韶村发现的彩陶竟出奇的相似！难道这两者之间有一种神秘的内在联系？安特生强烈地预感到，仰韶村的彩陶，有可能存在于史前时代！
图2-1 仰韶村遗址出土的彩陶
同年秋天，安特生再也按捺不住心中涌动的激情，在中国政府和地质调查所的大力支持下，他偕同中国地质学家袁复礼等组成一支训练有素的发掘队伍，对仰韶村遗址进行了大规模的发掘。从安特生后来撰写的著名传记《黄土的儿女》中，可以看到这位欧洲科学家此时的心情——
在中国助手的陪同下，我于1921年10月27日到达仰韶村。这个地区不仅有如此丰富的地质遗迹，它早期历史的遗迹也让人惊叹不已。只要望一眼，你就会在这儿看到汉代的坟墓和出土的青铜器，而晚些时期的建筑和纪念碑群在北部的石灰岩上随处可见。更为醒目的一座古寺和两座古城堡，看上去都经历了和平时期的安宁和战乱时代的磨难。那一个个受尊敬的传说人物，在村落旁的路边立着的精美雕刻的石碑上可清晰地见到。我深深地感受到对这富饶、文明村落的虔诚和神圣崇拜，很难想象石碑下的早期伟人对我们努力探索这庄严神圣的史前遗迹是什么感受。在这里，我惊喜地看到，石器时代的村落发展和遥远的地质堆积物的发现，都将与我们所知的这地区早期人类历史活动链条般地衔接在一起了……
仰韶史前遗址的发现与发掘，尽管比法国人类学家摩尔根在美索不达米亚苏萨地区发现彩陶几乎晚了半个世纪，但它标志着具有划时代意义的田野考古学在欧亚大陆上最古老的国家之一——中国的开始。具有史前历史的彩陶的发现使上古中国的盛世时代，不仅仅是一个推测或近似怪诞的想象。
仰韶遗址发掘的资料表明，先进的农业社会包含的内容不仅与传说中的记载有关，而且与中亚的史前史有极其密切的联系。这些发现物打破了西方历史学家一贯认为的东亚是印度——欧罗巴文明界外的神话，它以无可辩驳的事实再次提醒西方历史学家，东西亚文明并不像他们想象的那样是独立分开的。
仰韶遗址与出土器物，特别是彩陶的发现很快闻名于世，因为它在中国历史上是首次发现，按学术界以“第一次发现的典型的遗迹的小地名为名”的原则，被命名为仰韶文化。
仰韶文化的发现及其重要价值，使之很快闻名于世，安特生也因此获得了非凡的声誉。无论是中国的还是外国的学者，都公认仰韶遗址的发掘是中国现代考古学的源头，它不仅促成了中国的第一个考古学文化——仰韶文化的诞生，而且还为中国学者带来了一套欧洲先进的田野发掘方法——这套方法在整个20世纪都被中国的考古学家们所沿用。
仰韶文化的发现使安特生惊喜异常，从根据仰韶文化使用陶器和磨制石器，未发现青铜制品和文字等特点判断，他认为其时代应当晚于打制石器的旧石器时代，早于青铜时代，是一种新石器时代晚期的文化，相当于公元前3000年左右。这一论断彻底否定了一些外国学者声称中国没有石器时代文化的观点。
至于这一文化的来源，安特生在一度的困惑和摇摆后，宣布赞同某些西方汉学家的“文化西来”的假设，即仰韶遗址所发掘的最有代表性的彩陶文化，其发祥地和源头可能在中亚，经新疆、甘肃一带，最后传到中原地区，并融入以陶鬲为代表的汉文化圈的本土文化之中。
1924年，安特生把这一观点正式写进他所著的《甘肃考古记》一书中，这一“文化西来说”在国际学术界产生了重大影响。1934年，他在其最有影响力的通俗性英文著作《黄土的儿女》中，仍然坚持仰韶的彩陶制作技术是先在西方成熟后才传入中国的这一观点。
一时间，“中国文明西来说”甚嚣尘上，几乎成为世界学术界的主流观点。当然，这个观点随着另一个考古文化遗址——龙山文化，特别是后冈三叠层的发现，加之再后来的老官台、大地湾文化的发现，被从根本上彻底否定。不过，这已是安特生发现仰韶文化半个世纪之后的事了。