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【科学之光】解密:西工大材料考古学科

作者:郑真 刘潇  来源:宣传部  发布时间:2016年09月18日 16:21  

西工大新闻网9月18日电(记者 郑真 刘潇 摄影记者 任磊 )考古迷们是否想过有一天,秦始皇兵马俑不再灰头土脸,而是带着原先的色彩,重见天日;固若金汤的秦始皇陵终于揭开了神秘面纱,从千年沉睡中醒来。在普通人的想象中,考古无非是发现文物、修复并保存的过程。看似容易,真正操作起来却需要科学技术的支持,以及一代甚至几代人的心血付出。

9月5日,扬州市文物局和陕西省文物保护研究院在西安召开了“扬州隋炀帝萧后冠实验室考古与保护”项目完成验收会。该项目为实验室考古的成功范例,是我国首个从现场到实验室进行有预案地全面考古清理与保护的项目,对于实验室考古的探索和实践具有推动和示范作用。谁也不会想到,两年多以前从扬州隋炀帝墓地发掘现场带回实验室的“一坨土”,经过专家学者、考古人员的不懈努力,竟然复制出了国内考古发现等级最高、保存最完整的礼冠。

主持隋炀帝萧后冠实验室考古与保护项目的正是西北工业大学材料学院教授、“三秦学者”杨军昌,他为我们介绍了文物保护过程中所产生的困难。据杨教授说,自改革开放以来,中国经济一直处于发展阶段,现阶段的文物保护工作体现为以复兴为主的保护修复,在开发过程中不可避免地造成不科学的维护,从而抹掉了文物原有的一些历史痕迹,让那些关于历史的真相查无可循。

 

材料考古学——文物保护新动向

建国以来,我国的文物保护工作较20世纪上半期取得了巨大突破,然而仍将相当部分精力用于抢救濒临损毁的文物。试问:难道就不能在文物发掘之初就加强应急技术保障措施,尽可能完整地保留文物痕迹?这点是能实现的,以现代科技为导向的考古学正在崛起,而材料考古学有望在其中发挥重要的作用。

材料考古学是颇具发展前景的新兴学科,起源于欧洲,主要表现为用材料技术研究考古新发现,尽可能还原古代元素。由于是交叉学科,材料考古在文物保护方面首先结合了已经成熟的科技考古方法,如无损探测方法。最常见的有X荧光光谱分析、显微观察、热释光仪、发射光谱分析仪等,它们能迅速分析文物成分,确定材质,判断制作工艺和产地。在杨军昌教授于2013年参与的隋炀帝萧后冠饰修复工作中,通过X光透射技术探查与分析和显微观察,发现了4根金属发钗及一些棱齿边带状物,萧后冠饰的轮廓也基本显现,这些工作为三维模拟复原奠定了基础。

(萧后冠饰原物与仿制品)

西工大的材料考古学要做的不止这些。不同于传统考古专业,材料考古学将材料专业的优势与考古相结合,有望开启文物保护新动向。

当材料应用于考古,究竟能解决什么问题?试举两例——

兵马俑中出土的冷兵器,历时千年却锋利如初。强大的军事能力背后必有强大生产力的支撑,其精湛的工艺令人对秦国国力充满遐想。材料考古的参与,或许能进行锻造和冷加工技术分析;同时,西工大铸造业的发展积淀深厚,利用专业优势进行模拟实验复原,甚至与同期别国兵器进行横向比较,就有可能重现“秦王扫六合,虎视何雄哉”的盛大场面。如能实现,这将是世界性的发现!

新型材料在文物保护中的作用。西工大目前在做的是将新型纳米材料应用于文物修复的涂料。据材料学院的李炫华教授介绍,相比于块体材料,纳米材料的尺寸小,化学、物理特性发生改变,稳定性更佳,“如果将金制作成纳米级别,它可能会呈现五颜六色!”李教授如是说。如将纳米材料应用于文物修复,既能发挥色泽的鲜艳,又能隔绝外界侵害。在此基础上,兵马俑的褪色问题有望得到解决。

西工大材料考古学三大看点

据杨军昌教授介绍,西工大材料考古学的发展方向大致有三个:

其一,分析文物材质和古代工艺,为文物保护、文物考证(判明产地和真伪等)、文物修复和复制等提供依据。文物材质和工艺的多样性决定了文物保护的复杂。同样是金制品,锻造还是错金,不同手法可能会成为不同的考证依据。或许有一天,这些问题在材料考古学的参与下,会揭开谜底。

其二,研究文物裂化机理。主要表现为研究组织或延续文物裂变的技术措施,提高文物抵御自然因素(如霉变、光辐射、虫蛀等)损害的能力。文物经过历史的尘封埋藏于地下,在空气、土壤的侵蚀下会发生裂变。研究其中的裂变机理,从而发现适合文物保护的环境,延长文物的寿命,是西工大材料考古团队的努力目标。

还有文物保护材料研发。目前,杨军昌教授和同事已经着手于新型纳米材料在壁画保护中的应用。外界环境对壁画最大的伤害来自于水分,水分蒸发会引起硬力结构变化和壁画表面的粉化;而水分过多则会导致霉菌。若能将纳米材料制成涂料用于修复破损壁画,可以在保留壁画原色的同时减少对文物的损害。

据悉,西工大即将成立材料科学与考古研究中心,发挥学校在材料学、材料加工、材料物理化学等学科方向的优势,结合考古学、文物保护、实验室考古、科学技术史等人文社科学科,围绕“一带一路”的国家战略布局,面向丝绸之路沿线出土文物,专门从事文物材料与古代工艺研究、文物保护材料研发、新材料考古应用研究及文物数据库建设。此外,将和剑桥大学的李约瑟研究所(The Needham Research Institute)、耶鲁大学牵头成立的“全球高校文化遗产保护联盟”沟通合作意向,在文物保护界发挥西工大材料科学现有的优势,致力于人类文明保护。

愿景:古代与现代对话让中国考古走向世界

“还原历史,让今人看到历史本来的面目”,是杨军昌教授对文物保护意义的理解。所谓“以史为镜”,历史留下的痕迹就是对今天的寓言。在萧后冠饰上,铜钗断裂处露出疑似棉花的填充物,经显微观察及红外光谱分析,确证是棉花。这个发现在考古学上有着重大意义——目前出土的唐代棉花极为罕见,萧后冠饰内棉花的出现,也许将改变未来的教科书。

对于材料考古学的未来,杨军昌教授的期望是利用它“还原古人的生产力发展程度”,实现古代与现代的对话。采访中,他不止一次提到兵马俑坑中出土的冷兵器,“如果材料考古能在此发挥作用,研究出这些剑、戈的制作工艺和材料,甚至和楚、齐的兵器作以比较研究,也就能帮助今人了解秦国的国家实力。”杨教授憧憬着。

“让中国考古走向世界”,这是西工大材料考古学团队的共同心愿,在“一带一路”国家战略背景下来看,这个心愿闪烁着工大学者对陕西这片热土的厚爱,和对中华文明复兴的寄托。西安是丝绸之路的起点,华夏文明始于足下,众多的历史人文古迹像一面面旌旗,摇曳着灿烂华夏的辉煌和骄傲。当馆藏壁画因为表层特制材料的保护,既避免了水分损害,又还原了完画时的鲜艳生动;无需穿越,我们就能亲触历史,也能切身体会到现代科技为人类文明带来的福音。这是西工大材料考古学者的使命,也是对人类文明作出的贡献。

(审稿:刘建平)

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