淺談現代科技在文物保護中的應用

□ 高婷穎

文物是人類珍貴的文化遺產，是歷史的載體，在文物保護和利用工作中引入科技的力量，是讓文物“活”起來、重新煥發生命力的重要途徑。

先進科技應用到保護文物工作中，拓寬了文物研究范圍，豐富了文物內容，揭示了更多信息。它促使考古學時空范圍擴大，從空中到陸地、水下，它都可以進行探測；它還促使博物館學的發展，比如陳列中的布展，藏品的科學保護修復，且對文物的研究等提供了更精確的手段和信息，進一步提高了文物保護的工作效能。文物保護科學技術的基礎研究已經成為國際文物保護界的共識。

文物保護科學技術，從學科結構分析，包括三個層次：文物的科學技術、保護技術和保護工程。文物的科學技術，即是對文物內涵、生成、賦存條件及損毀機理的科學技術研究。保護技術是指在不影響文物基本屬性的前提下，通過各種技術手段阻止和延緩文物隨時效和自然環境變遷所發生的質和形的變異、避免人工環境變遷和突發事件對其質和形的破壞。保護工程是指對具體的文物的保護處理和預防性保護工程實施。從保護的性質看，又可將文物保護劃分為預防性保護、搶救（被動）性保護和加固、修復性保護和養護性保護。

由于文物種類繁多，生成與賦存環境極其復雜，文物及其保護科學技術形成了一個龐大的跨眾多自然科學、技術科學門類，并與多個社會科學與人文科學相關聯的學科群。在現代科學技術迅猛發展的21世紀，文物保護科學技術最顯著的特征是：一切科學發現和技術發明都會被考慮和嘗試應用于文物研究及其保護，現代科學技術成為文物保護的核心，并盡可能地吸收傳統修復保護技藝的合理因素。

現代科技手段在文物工作中的應用主要表現在以下幾個方面：

1.利用先進的科技手段可以對文化遺存進行測年。

運用化學分析的檢測手段對文物進行檢測,可探尋或確定它們的來源，甚至提供制作和使用的相關信息，為文物的研究及文物保護提供重要的技術依據。目前，使用最廣的有碳14測年法、熱釋光法、樹木年輪法和考古地磁法。基于各種自然規律，對年代的測量有不同的方法。夏商周斷代工程應用碳14測年法解決了一系列的年代問題建立起三代碳14年代框架，為三代年表的建立提供了有力的依據。例如，陜西長安馬王村發現的H18系列地層，時間跨越了先周、周初和周中期，專家選取了木炭、骨頭、一年生小米的系列樣品，由此測定的武王克商為公元前1050～公元前1020年，誤差為30年，與天文學的推定相吻合。熱釋光在文物的真偽鑒別方面有很大優勢。如社會上偽造、仿造青銅器、瓷器等文物，傳統的鑒定方法，通常對其外觀、藝術風格、紋飾以及銘文進行觀察和辨別；但相當多的贗品以假亂真，這就要借助現代科技手段做鑒定，來解決以假亂真的現代高仿文物鑒定。

2.應用科技器械對文物形象的觀察研究

隨著科技的不斷發展和文物研究方法的不斷改進，越來越多的現代工業手段被引入文物研究中的觀察環節，使我們可以透過表面形態觀察文物的內部信息，為文物研究和文物修復、保護提供肉眼無法識別的內部信息。用科學實驗儀器找出文物蛻變的原因和機理，有助于文物保護工作的科學開展，如透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡、發射光譜分儀、熱釋光儀、X射線熒光光譜儀等等，這些科技已在文博領域應用，對揭示與文物有關的歷史藝術信息、提供文物制作的工藝技術信息、反映文物的保存情況、文物真偽鑒定起到重要作用。

3.通過化學成分的分析方法對文物產地與礦料來源的研究

文物產地研究的分析方法種類繁多，應用成熟的是中子活化分析、電感耦合等離子體發射光譜光譜分析、鉛同位素比值法。目前，陶瓷和青銅文物是產地和礦料來源研究的主要對象。古代陶瓷產地研究就是通過對古陶瓷化學元素特征大量數據的積累，從中選出反映地域性特征的微量、痕量元素及其含量，用現代陶器、源粘土進行對比，進一步推斷古陶瓷的制作年代和燒制年代。中國古代瓷器原料就地取材，其中所含的微量元素種類不多，一般不影響瓷器質量，但可在瓷器中長期保存，從而成為分辨各地、各類瓷器的特征性指標。經中子活化分析可以確定古瓷器中微量元素的古瓷窯窯系，分析各處古窯的瓷土來源，瓷釉中元素含量的分布說明了原料配方上的差別。更重要的是利用中子活化分析，可測量數據，建立各窯系、各瓷類的微量元素特征譜系。如宋代和明代浙江龍泉窯青瓷釉的特征迥異。20世紀60年代初期，鉛同位素比值被首次應用于金屬文物的分析之中，取得許多有意義的成果，已成為青銅器礦料來源研究的主要手段。青銅器作為中國上古三代文明最顯著的特征，是研究的重點。1984年，中國科技大學的金正耀在國內首先運用鉛同位素比值測定法對殷墟出土的14件青銅樣品進行分析和研究，發現其中5個樣品屬于鉛同位素比值非常低的異常鉛。這種鉛在地質上稱為高放射性成因鉛，它與云南東北永善金沙石礦山的異常鉛同位素比值特征一致。研究認為，上述5個樣品的礦料來源為云南東北。運用化學分析是當代自然科學領域的先進技術，它通過對客觀物質的科學測試來獲取物質的組成成份、結構、性質、性能和用途等多種有用信息，可探尋或確定它們的來源,甚至提供制作和使用的相關信息，為文物的研究及文物保護提供重要的技術依據。

4.脂肪酸分析法對古代人類食性研究

脂肪酸分析法在20世紀70年代末80年代初開始使用，至今已有許多資料和經驗。1977年，德國學者發現脂肪酸雖然很微量，即使是極微小的脂肪顆粒，都以很穩定的形式存在著，經過幾千年，幾萬年也不會變質，這是因為經過一段時間后，脂肪表面會氧化形成豎膜而使內部的脂肪長期保存下來。如此，可以將各種生物特有的脂肪酸與考古資料發現的脂肪酸作比較，來區分生物體。從遺址或陶器、石器、骨角器里都可以提取脂肪酸并進行測定，分析其中包含有那種動植物，進而推斷遺址中各種遺物的用途，了解古人的飲食特點。日本生物化學家中野益男對山形縣繩紋時代前期，距今約5000年前的押山遺址出土的甜餅進行分析。因小甜餅未被破壞，對其進行分析后發現這塊小甜餅營養豐富，推測當時是把栗子、核桃等砸碎后取出果仁，再加上日本鹿的肉和血液、骨髓，并摻入鐵、銅、硫，無機物成分豐富，食鹽、酵母醇系人工加進。這個小甜餅為后人展示了一份生動的食譜。

5.現代科技與傳統技術相結合提高了文物保護水平

現代技術給文物保護帶來重要支撐，成功的保護修復案例實際上是傳統技術與新科技的完美結合。紙質文物屬于脆弱文物之一，自身抵抗環境能力比較差，所以對其的保護就顯得尤為謹慎。紙張變質一個重要的原因就是紙的酸性存在和增多，酸性加速了纖維素的水解，使紙的機械強度降低。目前有兩種去酸方法：濕去酸和干去酸。濕法去酸法，是指將紙張浸泡在堿性溶液中，使之中和，提高pH值從而達到降酸的目的。因此法對水溶性字跡材料極為不利，容易使紙張變形起皺，易碎裂，故不建議采用。干法去酸法，可以克服濕法去酸的缺點。主要是用氨水、嗎啡啉熏蒸紙張，這種方法對字跡、紙張無損。也可以浸漬、噴灑方法并用，將紙張浸泡在有機溶液數分鐘，取出涼干即可。對于青銅器的保護修復一般從清洗去銹、加固處理、穩定處理、整形復原、連接完型、補配缺塊、做色做舊、緩蝕處理、表面封護九個方面進行保護修復。就從去銹來說傳統的方法主要使用刀具剔除或砂紙打磨等手工去銹。現在結合激光去除儀、等離子體除銹機、超聲波振動儀等電動工具去銹。顯然傳統手工已不夠實用，但在整形復原過程中傳統的施加外力使器物恢復原狀的錘擊法、模壓法、頂撐法等等一直發揮著不可替代的作用。經過傳統工藝與現代科技相結合，文物保護修復會更加完善。

以上是筆者對現代科技在文物保護中應用的一點淺見，現代科技在文物中的作用遠遠不止于此，更新的科技會越來越多地被用于科技保護中。運用現代科技對文物的機理現象進行分析，運用物理、化學方法進行研究與保護，是當前文物保護研究的發展趨勢。作為文物工作者，既要掌握人文社會科學的專業知識，也要接收自然科學的熏陶，促進現代科技在文物中的應用，更好地保護文物。文物科技保護任重道遠。