多維度視野下的文物保護學科體系探討

關鍵詞：多維度視野；文物保護學科體系；交叉學科；文物質點模型；文物保護科學；文物的科學保護

隨著文物保護研究對象越來越復雜，文物實體材料的腐蝕、降解機理，以及保護材料研發、文物價值信息采集等科學問題越積越多，每類問題從不同視角得出的結論似乎都有新的發現，出現的問題和分析得出的結論顯得十分凌亂，缺乏系統性。因此，文物保護的發展需要系統性的知識對問題加以解釋，并提出解決問題的理論和方法，指導保護實踐。此種現狀正是產生文物保護交叉學科的動力，具有交叉學科屬性的文物保護也就應運而生。錢學森先生早年就對交叉學科做過一個定義，“所謂交叉學科是指自然科學和社會科學相互交叉地帶生長出的一系列新生學科”[1]。 《1991—1995年全國文物科技發展規劃綱要（草案）》已明確指出：現代科學技術和文物考古事業的發展， 促使文物科技形成了一門獨立的學科，其研究對象和研究特點決定了它屬于交叉學科、邊緣學科的范疇。文物保護學的特殊性在于它廣泛的交叉性，涵蓋了多個人文社會科學與自然科學學科（圖1）。文物保護學中以理念、原則為主導的思想體系絕大部分屬于人文社會科學范疇，而支撐理論、研究方法的卻是以自然科學為主的知識體系。文物保護學基礎層面交叉的相關人文學科分別有歷史學、考古學、美術學、建筑學、科學技術史、哲學等，自然科學有化學、物理學、生物學、地質學、材料學等[2]。文物保護內涵還涉及社會倫理、工程技術等多個領域。文物保護學交叉學科的特點，決定了文物保護學科建設需要具備多維度的視野，因此也只有在多維度的視野之下才能深入了解文物保護學科體系。

圖1所示文物保護學科涉及的自然科學（主要是化學、生物、物理）占比遠多于人文社會科學，而與之交叉的人文社會科學僅有考古學、博物館學、歷史學、科學技術史等少數幾門學科，但這些社會科學學科均為一級學科。傳統的概念認為，與文物相關的研究屬于文科范疇（事實上絕大多數情況確實如此，文物保護應除外），這就是為什么這些學科下面會出現文物保護方向的原因。但從學科內容來看，由人文社會科學與自然科學交叉形成的文物保護學科，自然科學交叉的權重遠大于人文社會科學。文物保護學科在國外基本上都劃分在科學范疇，從國外對文物保護學科的稱謂即可印證。文物保護在日本和韓國被稱為保存科學（韓語“????”直譯即為保存科學，日語則直接使用“保存科學”一詞），在英語國家被稱為“ConservationScience”，而由“conservation”演變來的“conservator”（文物保護工作者）在英美等國被視為“scientist”即科學家。由此可見，文物保護的自然科學屬性非常明顯。將文物保護學置于考古學、博物館學、歷史學、科學技術史等社會科學下，違背了文物保護學的物質科學屬性，也極大地妨礙了文物保護學科的發展。近年來，不斷有專家學者呼吁完善文物保護學科建設，卻較少論及文物保護學科體系[2-8]。鑒于此，本文試圖從多維度的視野探討文物保護學科體系，回答文物保護學科的相關問題。

一、論文物保護學科的三大學術問題和三大目標

眾所周知，學科體系是指人類知識在長期發展過程中形成的系統化、結構化的分類框架，用于組織和劃分不同領域的知識、研究方法及實踐應用[9]。它反映了人類對世界的認知方式，是教育、科研和社會分工的重要基礎。文物保護學研究對象絕大多數是古代材料，也就是組成文物實體的材料，文物實體（文物初始狀態對應的是文物本體，其他時間點的文物狀態對應的則是文物實體）的產生、演變及保護技術，符合物質科學運動規律，即文物保護學歸屬于物質科學范疇，屬于自然科學學科。文物材料大部分是“在復雜因素超長期作用下、質地脆弱，但含有重要歷史人文信息的材料”[10]。與出現時間晚（只有幾十或上百年歷史）、純度高、性能穩定的現代材料相比，文物材料存續時間長，大多數都有數百上千年的歷史，經歷了多種復雜環境，如使用環境、高溫環境（炊具類文物）、高濕環境（甚至水下環境）、埋藏環境（各種酸堿度的土壤環境）等。在各種復雜環境中，文物材料曾受到多個復雜因素的作用，腐蝕降解嚴重，質地十分脆弱。由此可見，文物材料與現代材料有著很大區別。文物材料出現的許多微觀結構和表面性能的缺陷現象，在現代材料上是觀察不到的，這正是文物保護領域研究的重點和關鍵點。從工業材料的角度看，組成文物實體的材料往往是過了服役期，且功能已喪失的廢棄物。現代材料學理論沒有必要也不會為這些“廢棄物”建立專門的材料學理論，而文物保護卻需要研究這些“廢棄物材料”腐蝕、降解的機理及變化規律，以便提出相應的保護理論和研發保護技術。

基于文物保護學研究對象的特點，筆者認為文物保護學科是圍繞領域三大學術問題和三大目標建立的。三大學術問題一是科學問題，二是技術問題，三是工程問題。文物保護三大目標，即維持文物實體的穩定、保證文物（信息）的真實性[11]、維護文物（信息）的完整性[12]。學術問題和保護目標是文物保護學科教學的重點。所謂科學問題，是某一研究領域內有較深的理論性和科學意義的研究內容。科學問題具有科學探索價值，以及需要從理論層面研究解決的性質。重大科學問題往往又稱為關鍵科學問題，是所有問題中最核心并且影響到全局的“綱”，具有前沿性、可持續性、全球性特點，蘊含重大科學思想和科學理論，是學科建設引領的重要抓手。文物保護研究的關鍵科學問題有三個，首先是復雜因素超長期作用下文物實體病害機理研究，其次是保護材料與文物實體材料作用機理研究，再者是多因素協同作用下文物實體的健康評測[13]。這三大關鍵科學問題蘊含許許多多個 “小”的科學問題，這些都是文物保護中常遇到的基礎性、關鍵性問題，亦是影響到文物保護學科發展的“綱”。文物保護的技術問題，嚴格意義上講，技術問題的解決應該是基于科學問題研究成果之上的，只有在科學問題解決之后，所研發的技術方法才具有科學性、可靠性和廣泛適用性。技術問題的目標是追求達到某種技術效果，研究技術問題時，首先是制定一個技術方案，根據技術方案提出的技術目標去篩選材料、方法及實施工藝[14]。文物保護中的工程問題包含了科學問題、技術問題和管理問題，根據工程性質不同，有時偏重于科學問題，有時強調技術問題，有時以管理問題為重點[15]。因此不難看出，文物保護的工程問題具有綜合性、系統性的特點。綜上所述，文物保護科學問題構建的是文物保護學的基礎理論，技術問題和工程問題則支撐的是文物保護學的分支理論以及文物保護學的應用實踐，文物保護三大目標與文物保護學的物質屬性是奠定文物保護學方法論的主要依據。

二、論文物保護學科方法論

文物保護學科的發展離不開科學方法論的支撐。方法論是探討某一學科一般研究方法的理論[16]，在研究現象和規律的過程中，正確的研究方法起著至關重要的作用。文物保護學科研究方法是系統探索、分析和解釋文物保護領域知識的具體手段與路徑，也是文物保護教學、科研的關鍵。文物保護學科研究方法的選擇取決于學科特點、研究對象及研究目標的性質。文物保護學科涉及的常用方法可分為以下幾類。

1.模型法（Model Method）。模型法是指通過模型來揭示原型的形態、特征和本質的方法，間接地研究客體原型的性質和規律。以文物保護質點模型為例，它把書畫、青銅器、石刻、古建筑等各類文物的組成形式統一用數學公式表示出來，由此將文物保護領域中的文物組成問題由個性上升到了共性層面，通過研究質點運動（振動、位移和改變），從共性層面探討文物實體的平衡與穩定[17]，并以此指導文物保護教學與科研活動。

2.風險控制法（Risk Control Department）[18]。風險控制法是指在某些特定或極限條件下，觀察文物實體出現嚴重損害的一種研究方法。文物是不可再生資源，任何對文物實體施加的保護技術措施，都必須考慮可能出現的風險。文物保護的風險有兩種，一種是目前的或近期的風險。另一種是未來的，幾十或上百年甚至更長時間后出現的風險，例如保護材料老化、降解過程及產物對文物實體的影響。風險產生、發展及預測具有較完備理論體系，利用風險控制理論研究揭示所采用的保護技術和方法，對文物實體平衡與穩定可能產生的近期或遠期的影響趨勢及程度，如文物實體的累積損傷理論、文物的預防性保護理論等。

3.模擬實驗（Simulation Experiment）。模擬實驗是在人為控制研究對象的條件下進行觀察，模仿某些條件進行的實驗[19]。模擬實驗是科學實驗的一種基本類型，包括單因素模擬、多因素（兩個以上因素）模擬、極限狀態模擬等。文物保護學科中模擬實驗的目的是研究單因素或多因素協同作用下，文物實體平衡與穩定的變化程度及變化趨勢。另一方面，由于文物的珍貴性，通常能夠采集的文物樣品量極少，不能滿足實驗需求，因此需要采用模擬老化實驗，制備模擬樣品，這也是文物保護研究中普遍使用的方法，其中最常用的是單一因素模擬，多因素模擬因其難度大，實施困難，運用較少。

4.等效法（Equivalent Method）。等效法是一種通過建立等效關系實現問題轉化的科學方法，其核心在于保持目標效果一致性的前提下，將復雜難測的實際問題轉化為可操作的等效實驗模型。文物保護工作者面臨著一個特殊的科學挑戰：對于文物實體施加的保護材料，需要具備幾十年、幾百年或更長時期的有效保護期，但現實不允許對保護材料進行超出人生時限的老化實驗去驗證文物保護材料的有效期。由于文物保護材料大部分都是高分子材料，高聚物的同一力學松弛現象（包括粘彈行為）可以在較高的溫度、較短的時間（或較高的作用頻率）觀察到，也可以在較低的溫度下、較長時間內觀察到，即“時溫等效”原理。利用“時溫等效”原理，通過加速老化實驗預測保護材料的耐老化時間，這就是等效法的典型應用案例。

5.局部實驗法（Local Experiment）。這一方法針對的是文物保護應用實驗。在實驗室研究的任何保護技術和方法，在應用到文物實體上時，初始階段不能對文物實體全面施用，以避免造成無法挽回的損失。因此，應首先在文物實體無重要信息的部位（無紋飾和文字，且不易引起注意位置）進行小面積的保護應用試驗，待結果滿意后再逐步擴大應用范圍。

當然，文物保護學科方法論也不僅限于上述五種方法，其他諸如比較研究、歸納、推理、演繹等方法也常被廣泛使用。總之，文物保護學科的研究對象是文物實體，組成文物實體的材料多數已“失效”，需要建立相應的理論，研究文物實體平衡與穩定。通過各種技術手段保持文物實體的平衡與穩定，確保其真實性和完整性得以保留和維護。因此，可以說研究文物實體的“平衡”與“穩定”是文物保護方法論的基本出發點。

三、論文物保護學科的理論模型和分支理論

由上述討論可知，每一件文物無論何種形狀、何種質地，都可以視為由在四維空間具有不同性質的質點組成的。這種文物組成的模型，能夠將文物的組成概念，由個性上升為共性，具有普遍性意義，便于科學研究。質點運動狀態與環境因素變化密不可分，文物實體質點運動有多種方式，第一種運動方式，在固定位置上的運動，如質點的振動、轉動。組成文物實體的質點（即原子、分子或離子）在文物實體中有固定位置，但受環境因素影響質點有時會偏離這個位置，一定時間后，質點受質點間力的作用自動回到固定位置上。這種“偏離—復位—偏離”的往復運動持續進行，這就是質點的振動，運動的快慢和環境溫度有關。第二種運動方式，是質點發生化學反應。文物實體老化、變色，其根本原因是文物實體材料與氧、水、污染氣體及光等環境因素作用，發生了各種各樣的化學反應。發生化學反應后，文物組成中某些質點轉變成另外一種質點（如青銅器中金屬銅轉變成氧化銅），即質點改變，改變的結果造成文物實體材料出現質地脆弱、顏色變化等病害。第三種運動，質點之間距離（位移運動）拉大。有些情況下，當環境溫濕度出現波動時，文物實體會發生熱脹冷縮和濕脹干縮，產生應力。當應力足夠大時，束縛質點的力—化學鍵就會斷裂，造成質點間距離變大，質點相較于原來的位置發生了移動，這就是質點位移。組成文物實體質點位移的結果，是大家所看到的文物實體出現了裂隙、孔隙等病害現象[20]。

文物實體的變化是文物組成質點運動的結果，廣義上文物實體病害的產生、文物保護實施后的效果，均與文物實體的運動狀態有關。基于文物實體質點模型和文物質點運動的規律，可以從文物保護學科延伸出若干分支理論：文物與環境分支理論、文物材料脆弱分支理論、文物信息學分支理論、文物材料學分支理論、文物病害學分支理論、研究方法和保護原理分支理論、文物材料表界面分支理論、文物材料孔隙分支理論、考古殘留物分支理論等。

文物保護學科領域的文物與環境分支理論，研究的是環境因素對文物實體質點改變或位移的影響，以及文物實體穩定性與環境因素之間的關系。文物材料脆弱分支理論，研究的是文物實體質點改變或位移的結果對文物材料性能影響。文物信息學分支理論，研究的是文物實體質點改變或位移的運動狀態，并以此為依據探討文物實體與人類活動和自然環境變遷相關信息的變化規律。文物材料學分支理論，研究的是復雜因素超長期作用下，文物實體質點產生的改變或位移，在宏觀及微觀層面對文物實體材料結構和性能的影響。文物病害學分支理論，則是通過研究文物實體質點改變或位移，探討文物實體損毀原因及病害表征方法。研究方法和保護原理分支理論，是通過研究文物實體質點改變或位移，探討阻止或減緩文物實體質點改變或位移運動，使文物實體力學結構和材質穩定的理論途徑和技術原理。文物材料表界面分支理論，是通過研究文物實體質點特別是文物實體表面質點改變或位移，探討文物材料表界面性質變化和相關表征方法，以及文物材料表界面性質與文物保護的關系。文物材料孔隙分支理論，是通過研究文物實體質點改變或位移，探討文物實體材料孔隙的形成、發育過程、結構特征，以及文物實體材料孔隙結構與文物保護的關系。考古殘留物分支理論，研究的是文物實體質點改變或位移趨于極限狀態時信息采集的理論基礎及其應用（質點改變趨于百分之百以及質點逸出文物實體為質點改變和位移的極限狀態）。

四、論文物保護學科教學與科研體系

迄今為止，文物保護學科發展中仍存在著“用解決具體問題的思路代替對文物保護學科本質問題和發展規律的思考”、文物保護學科尚不規范、文物保護學科理論呈現碎片化等諸多問題。具體表現在缺少文物保護領域各分支理論及理論體系；文物保護領域的理論研究多以個性研究為主，缺乏在共性層面的研究。多數情況下，讀者所見到的所謂文物保護理論基本上是以化學、物理學、生物學或其他自然科學知識為主要內容，在這些理論知識上套上文物保護理念外衣。這樣的文物保護理論未能觸及文物保護本質，缺乏文物保護特色。因此，現階段急需創建文物保護領域具有自身特色基礎理論，以此為基礎建立具有中國特色的文物保護學科體系，以利于培養學生形成文物保護的學科視野。根據筆者多年的文物保護實踐和文物保護教學經驗，文物保護理論體系邏輯關系示意如圖2。

圖2所示各部分的邏輯關系是：文物實體是由質點組成的，質點是不斷運動的，質點的運動狀態受環境因素的影響，由于質點的運動產生了文物材料缺陷和各種病害，然后延伸出九大分支理論，進而形成特定的文物保護學科視野。從圖中不難發現文物保護學科體系有四大板塊（圖3）：

1.基礎知識。此板塊主要使學生掌握與文物保護相關的自然科學知識，以及考古和文物等學科基礎知識，這是本科階段必須學習的內容。當然，根據需要有可能增加一些其他專業的通識教育，如文物保護地質學基礎等。

2.專業基礎。主要教授文物保護理念、文物保護發展史、文物保護基礎理論、文物保護常用技術，以及文物制作技術等。目的是讓學生了解文物保護發展歷史、重要案例、理念原則、國際憲章公約等內容。在文物保護通論部分，包括文物保護理念、文物保護哲學思想，以及文物保護通用技術。

3.分支理論。講述文物保護必須了解的文物材料結構與性能、文物病害的發生與發育、文物信息（價值）屬性、文物保護科學原理和理論方法、文物材料表界面與腐蝕，以及保護材料的作用原理、文物實體的孔隙結構及產生和發育過程等理論，這是文物保護分支理論的主要內容。

4.專門技術。按文物大類分別教授漆木器、紙張、紡織品、磚石質、金屬器、古代建筑和土遺址等文物保護技術，重點是案例教學，及上述保護技術的科學原理、材料、工藝和效果評估方法。專門技術中即包括文物的腐蝕防護、材料的降解反應抑制等內容，同時又有污染物清除和脆弱文物的加固，以及傳統的修復技法。

文物保護學科體系四大板塊中，專業基礎和分支理論板塊彰顯了文物保護學科特色，是與其他學科根本區別所在。上述板塊分類主要針對本科教育設置，研究生的教學重點為分支理論的深入講解，在深度和前沿問題兩方面教授予以拓展。

上述文物保護學科體系架構由筆者首次提出，并以此學科體系為依據于2011年在中國科學技術大學首次建立了兩個具有歷史意義的實驗室——文物保護科學基礎研究中心和考古殘留物實驗室。文物保護科學基礎研究中心以探究文物保護中的科學問題為導向，構建文物保護學科的基礎理論體系為目標，而考古殘留物實驗室則是針對文物保護學科中的考古殘留物分支理論，開展更有針對性和深層次的專門研究。在實驗室建設和發展的十余年中，取得了諸多具有國際影響力的前沿成果[21][22]，充分證明了該文物保護學科體系的適用性與科學性。

在人才培養方面，文物保護學科體系的培養目標是培養既懂文物保護科學（掌握文物保護學科的基礎知識、專業基礎與分支理論），又能夠對文物進行科學保護（掌握文物保護的專門技術）的專業人才。文物保護科學（文物保護理論）與文物的科學保護（文物保護實踐），二者結合十分緊密。將文物保護人才分成所謂研究型科技保護專業人員和應用型的文物修復師的觀點，是不合適的，易造成人才培養的不全面性，也易形成二類人才之間的矛盾，不符合文物保護學科發展的目標。因此，在人才培養的過程中，應圍繞上述文物保護學科體系，以多維度的視野，培養熟練掌握文物保護理論，并具備扎實文物保護實踐能力的全方位復合型人才，旨在能夠應對文物保護的科學問題、技術問題與工程問題，并將相關基礎理論與分支理論實際應用于維持文物實體的穩定、保證文物的真實性、維護文物完整性的工作中，實現文物的科學保護。

總之，文物的歷史人文價值及其保護原則是人文科學研究的內容，對制定保護目標具有指導意義。在對文物實體進行保護操作的層面，保護技術、方法和材料的實施依據則是自然科學的研究成果。因此，文物保護學科建設思路應具有多學科的視野，從多個角度對研究對象進行分析研究，單純以“文”或“理”的視角開展文物保護學科研究，違背了文物保護交叉學科屬性，無法實現傳承和保護文物價值的目的。

最后，筆者想說的是，中國具有世界上年代序列最完整、材料種類最齊全、樣品數量最豐富的文物保護研究對象，理應能夠創建出引領世界的、具有中國特色的文物保護學科體系。