科學之光：穿越歷史的材料考古 就在西工大

考古迷們是否想過有一天，秦始皇兵馬俑不再灰頭土臉，而是帶著原先的色彩，重見天日；固若金湯的秦始皇陵終於揭開了神秘面紗，從千年沉睡中醒來。

在普通人的想像中，考古無非是發現文物、修復並保存的過程。

說著容易，真正操作起來卻需要科學技術的支持，以及一代甚至幾代人的心血付出。

9月5日，揚州市文物局和陝西省文物保護研究院在西安召開了「揚州隋煬帝蕭后冠實驗室考古與保護」項目完成驗收會。

該項目為實驗室考古的成功範例，是我國首個從現場到實驗室進行有預案地全面考古清理與保護的項目，對於實驗室考古的探索和實踐具有推動和示範作用。

誰也不會想到，兩年多以前從揚州隋煬帝墓地發掘現場帶回實驗室的「一坨土」，經過專家學者、考古人員的不懈努力，竟然複製出了國內考古發現等級最高、保存最完整的禮冠。

主持隋煬帝蕭后冠實驗室考古與保護項目的正是西北工業大學材料學院教授、「三秦學者」楊軍昌，他為我們介紹了文物保護過程中所產生的困難。

據楊教授說，自改革開放以來，中國經濟一直處於發展階段，現階段的文物保護工作體現為以復興為主的保護修復，在開發過程中不可避免地造成不科學的維護，從而抹掉了文物原有的一些歷史痕跡，讓那些關於歷史的真相查無可循。

材料考古學——文物保護新動向

建國以來，我國的文物保護工作較20世紀上半期取得了巨大突破，然而仍將相當部分精力用於搶救瀕臨損毀的文物。

試問：難道就不能在文物發掘之初就加強應急技術保障措施，儘可能完整地保留文物痕跡？這點是能實現的，以現代科技為導向的考古學正在崛起，而材料考古學有望在其中發揮重要的作用。

材料考古學是頗具發展前景的新興學科，起源於歐洲，主要表現為用材料技術研究考古新發現，儘可能還原古代元素。

由於是交叉學科，材料考古在文物保護方面首先結合了已經成熟的科技考古方法，如無損探測方法。

最常見的有X螢光光譜分析、顯微觀察、熱釋光儀、發射光譜分析儀等，它們能迅速分析文物成分，確定材質，判斷製作工藝和產地。

在楊軍昌教授於2013年參與的隋煬帝蕭后冠飾修復工作中，通過X光透射技術探查與分析和顯微觀察，發現了4根金屬髮釵及一些棱齒邊帶狀物，蕭后冠飾的輪廓也基本顯現，這些工作為三維模擬復原奠定了基礎。

西工大的材料考古學要做的不止這些。

不同於傳統考古專業，材料考古學將材料專業的優勢與考古相結合，有望開啟文物保護新動向。

當材料應用於考古，究竟能解決什麼問題？試舉兩例——

兵馬俑中出土的冷兵器，歷時千年卻鋒利如初。

強大的軍事能力背後必有強大生產力的支撐，其精湛的工藝令人對秦國國力充滿遐想。

材料考古的參與，或許能進行鍛造和冷加工技術分析；同時，西工大鑄造業的發展祭奠深厚，利用專業優勢進行模擬實驗復原，甚至與同期別國兵器進行橫向比較，就有可能重現「秦王掃六合，虎視何雄哉」的盛大場面。

如能實現，這將是世界性的發現！

新型材料在文物保護中的作用。

西工大目前在做的是將新型納米材料應用於文物修復的塗料。

據材料學院的李炫華教授介紹，相比於塊體材料，納米材料的尺寸小，化學、物理特性發生改變，穩定性更佳，「如果將金製作成納米級別，它可能會呈現五顏六色！」李教授如是說。

如將納米材料應用於文物修復，既能發揮色澤的鮮艷，又能隔絕外界侵害。

在此基礎上，兵馬俑的褪色問題有望得到解決。

西工大材料考古學三大看點

據楊軍昌教授介紹，西工大材料考古學的發展方向大致有三個：

其一，分析文物材質和古代工藝，為文物保護、文物考證（判明產地和真偽等）、文物修復和複製等提供依據。

文物材質和工藝的多樣性決定了文物保護的複雜。

同樣是金製品，鍛造還是錯金，不同手法可能會成為不同的考證依據。

或許有一天，這些問題在材料考古學的參與下，會揭開謎底。

其二，研究文物裂化機理。

主要表現為研究組織或延續文物裂變的技術措施，提高文物抵禦自然因素（如霉變、光輻射、蟲蛀等）損害的能力。

文物經過歷史的塵封埋藏於地下，在空氣、土壤的侵蝕下會發生裂變。

研究其中的裂變機理，從而發現適合文物保護的環境，延長文物的壽命，是西工大材料考古團隊的努力目標。

還有文物保護材料研發。

目前，楊軍昌教授和同事已經著手於新型納米材料在壁畫保護中的應用。

外界環境對壁畫最大的傷害來自於水分，水分蒸發會引起硬力結構變化和壁畫表面的粉化；而水分過多則會導致黴菌。

若能將納米材料製成塗料用於修復破損壁畫，可以在保留壁畫原色的同時減少對文物的損害。

據悉，西工大即將成立材料科學與考古研究中心，發揮學校在材料學、材料加工、材料物理化學等學科方向的優勢，結合考古學、文物保護、實驗室考古、科學技術史等人文社科學科，圍繞「一帶一路」的國家戰略布局，面向絲綢之路沿線出土文物，專門從事文物材料與古代工藝研究、文物保護材料研發、新材料考古應用研究及文物資料庫建設。

此外，將和劍橋大學的李約瑟研究所（The Needham Research Institute）、耶魯大學牽頭成立的「全球高校文化遺產保護聯盟」溝通合作意向，在文物保護界發揮西工大材料科學現有的優勢，致力於人類文明保護。

願景：古代與現代對話 讓中國考古走向世界

「還原歷史，讓今人看到歷史本來的面目」，是楊軍昌教授對文物保護意義的理解。

所謂「以史為鏡」，歷史留下的痕跡就是對今天的寓言。

在蕭后冠飾上，銅釵斷裂處露出疑似棉花的填充物，經顯微觀察及紅外光譜分析，確證是棉花。

這個發現在考古學上有著重大意義——目前出土的唐代棉花極為罕見，蕭后冠飾內棉花的出現，也許將改變未來的教科書。

對於材料考古學的未來，楊軍昌教授的期望是利用它「還原古人的生產力發展程度」，實現古代與現代的對話。

採訪中，他不止一次提到兵馬俑坑中出土的冷兵器，「如果材料考古能在此發揮作用，研究出這些劍、戈的製作工藝和材料，甚至和楚、齊的兵器作以比較研究，也就能幫助今人了解秦國的國家實力。

」楊教授憧憬著。

「讓中國考古走向世界」，這是西工大材料考古學團隊的共同心愿，在「一帶一路」國家戰略背景下來看，這個心愿閃爍著工大學者對陝西這片熱土的厚愛，和對中華文明復興的寄託。

西安是絲綢之路的起點，華夏文明始於足下，眾多的歷史人文古蹟像一面面旌旗，搖曳著燦爛華夏的輝煌和驕傲。

當館藏壁畫因為表層特製材料的保護，既避免了水分損害，又還原了完畫時的鮮艷生動；無需穿越，我們就能親觸歷史，也能切身體會到現代科技為人類文明帶來的福音。

這是西工大材料考古學者的使命，也是對人類文明作出的貢獻。

（記者：劉建平鄭真劉瀟攝影：任磊）