20世纪20 30年代，李济在安阳殷墟考古发掘现场
1918年8月14日，刚毕业于清华学校高等科的李济与董时、张道宏、朱家骅、查良钊、刘叔和、徐志摩、汪兆铭等一批官费和自费生，自上海浦
在克拉克的第一年，李济全力将心理学的各派理论领略了一番，顺利取得了心理学文学士文凭。但他感到这门学问所用的方法，不如当初想象的那么科学，而且这门学问在当时的中国似乎没有什么出路，他决定改行。在阅读中，李济对人口学产生了兴趣。
当时人类学在美国刚刚起步，提倡这门新学科的权威弗・博阿士恰好在克拉克任教。虽然克拉克未开设人类学这门课，但图书馆里却专门有一间屋陈列有关人类学的书籍。整整一年，李济在图书馆“啃青草”中，有机会涉猎了许多有关人类学的书籍，他由此将兴趣转到人类学这个新领域。他在当时所撰写的《自传》中，称其“志向是想把中国人的脑袋量清楚，来与世界人类的脑袋比较一下，寻出他所属的人种在天演路上的阶段来”。他还信心十足地说：假如有机会，“还想去新疆、青海、西藏、印度、波斯去刨坟掘墓，断碑寻古迹，找些人家不要的古董，来寻绎中国人的原始来”。
当《人口质的演变研究》的硕士论文通过、并被美国社会学会接纳为会员后，李济去求教已退休的老校长霍尔教授。老校长积极支持李济改行人类学，并语重心长地对他说：“这个选择是根据一种深厚天性而作的决定。”老校长的鼓励，增添了李济的信心。
1920年暑假后，李济从乌斯特转到剑桥哈佛大学，攻读博士学位，成为当时哈佛大学人类学研究院唯一的外国留学生，也是最早到校的唯一研究生。在这个世界著名的学府里，李济如饥似渴地吸吮各种知识养料：虎藤教授的《体质人类学》、《比较解剖学》、《史前考古学》；狄更生教授的《大洋洲民族与文化》；神学院莱斯纳教授的《埃及考古学》；还有哲学、梵文及麦独孤教授的《心理学实验》等等。其中，研究院教务长柴斯教授结合实际所授的《希腊考古学》，使李济获益匪浅，对他后来走上考古学之路，产生了重要影响。
比较诸多老师的教授，李济认识到：只有用人类学的方法去研究中国文化的发展及若干历史现象，才能得到 就中国学术发展现阶段而言 有意义的结果。
进哈佛第一年，李济最初是想从学到的人体测量方法入手，在波士顿、剑桥一带的留学生和华侨中收集些体质人类学方面的材料。他先后测量了111人，所获得有关数据，加上当时各报刊发表的有关测量中国人体质材料，综合成一篇讨论中国人体质的论文。指导老师虎藤教授大加赞赏，说：“你做得很好，这是一个新的贡献。”然而，李济却不满足，他认为：“用那111个人的测量，讨论号称四万万中国人的体质，显然是大题小做了”，而且“博士论文总不能单靠这篇短文交卷”。于是，他想到“利用民族学的一个观点，也就是中国历史上所指的中国与夷狄的说法，把中国的历史材料作一种分析”。
当时，哈佛大学对中国学少有人问津，有关中国的典籍也极不完备。李济一番努力，终于在校图书馆找到了一部《钦定古今图书集成》。这部中国百科全书中，收录了全国各地城墙 包括废弃 的建筑记录。李济“好像发现了一个金矿似的”。前后几个月，李济一头钻进《集成》中，他先分期归类，再将分区的界限、地名的演变、地望的确定、志书的纠谬、时代的考订等等，一一完成。然后根据民族学“萨姆纳派”，将中国人种分为“我群 即被中国史学家们视为同类的文明人的群体 ”，“你群” 即“所谓的野蛮人” ，李济强调“这两个群体之间的分野并非总是政治的分界”。指导老师狄更生教授看后，大加赞誉，认为李济“在分析材料上所用的方法，及所得的结果，都没有什么可批评的地方”，“差不多完全接受了”。尽管如此，李济仍感到自己的论文仅说了“我群”，未说“你群”，他决心进一步弄清整个中国民族是怎样形成的，这个“最突出的现象”。
李济从传教士们关于现代少数民族的分布、沿革方面的著录 为当时仅见、较为“科学”的记载 入手，又从儿时熟读过的西晋江统的《徙戎论》中，获得许多有关中国少数民族移动的重要资料。结合城墙的兴废及人口增减的各种研究，李济得出以下扼要结论；中国历史上两次大迁移 即永嘉时代的移民潮和靖康时代的移民潮 ，其演变的最后结果，形成了中国 本土 境内的五大族系，构成了现代“中国人” 这里指民国初年的“中国本土”的18行省而言 。这五大族系分别是：1、黄帝的后代 短头狭鼻 ；2、通古斯族 长头狭鼻 ；3、藏 缅语族群 长头阔鼻 4、孟 高棉语族群 短头阔鼻 ；5、掸语族群。此外，还有三个次要成分：1、匈奴族系；2、蒙古族系；3、侏儒 即低头形 族系。
李济论定：“黄帝后代在地理上的中心是中国东部；通古斯人是北部；藏－缅语民族在西部；孟－高棉语民族在南部；掸语民族则在西南部。穿插在这五个主要群族之间，是北方的匈奴人、南方的小矮人和遍布中国本部各地的蒙古人，假如他们确定存在的话。这代表着目前的分布格局。”李济还认为：“通古斯人占取黄帝后代的地盘，而后者占取其他三个主要民族群体的地盘。”
在博士论文的基本框架完成后，李济把其中的主要内容综合成一篇题为《中国的若干人类学问题》的英语短文，刊载于1922年2月美国巴尔的库出版的《中国留学生月刊》上，以征求学术界的意见。
同年12月，美国人类学会在波士顿举行年会，与会者均为当时美国的第一流人类学家。李济在老师和同学们的鼓励下，将本年2月发表的论文稍加修改 如增加中国语言研究的重要性 后，在年会上公开宣读。与会的资深学者们，对这位年轻中国学子的独特见解，报以阵阵掌声。不久，这份报告刊载于《哈佛研究生杂志》1923年第123期，从而进一步引起了人们的注意。
当时，著名哲学大师罗素正在修订他的名著《中国问题》。罗读到李济的论文，“得到了某些颇有启发的见解”，随即征引了几大段补入《中国问题》一书中。大师征引未出茅庐青年学子的作品，使李济一下子出了名。
李济在查尔斯河畔的哈佛大学苦苦钻研三年，终于完成折合中文长达20余万字的博士论文《中国民族的形成》。这部“根据现代中国人之体质特质，自春秋至明末二千余年间建筑城池之发展，自三代至明末三四千年间十大姓氏之起源与分布，以及南方孟－高棉、掸、藏缅三系与北方匈奴、鲜卑、契丹、女真、蒙古诸系民族融合之史实，分别作精密之分析与探讨，再作综合结论”的大著，“是中国民族之科学研究第一部著作” 吴相湘：《李济领导考古发掘》 。
1923年6月，李济以《中国民族的形成》的论文，荣获哈佛大学哲学 人类学 博士学位，这也是第一位中国人获此殊荣。
李济回国后，被清华国学研究院聘为第一位讲师，一个偶然的机缘使他走上考古学的道路：他主持的山西夏县西阴村仰韶文化遗址发掘，是我国学者第一次独立进行的考古发掘；他主持的河南安阳殷墟发掘，使殷商文化由传说变为信史，并由此将中国的历史向前推移了数百年；他主持的山东城子崖发掘，掘出了“龙山文化”，等等，那是后话了。
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