科技方法在可移動(dòng)文物研究中的應(yīng)用

李焱（蘇州博物館）

文物是文物研究的根本，是承載歷史發(fā)展印跡的重要載體。文物鑒定和保護(hù)是文物研究的重點(diǎn)內(nèi)容，對(duì)研究古代社會(huì)歷史有著重要的意義。近年來，大量現(xiàn)代科技手段和方法被引入文物研究工作中，如遙感勘探技術(shù)，地理信息系統(tǒng)，碳-14 等測年技術(shù)，各種理化成分分析手段，各類數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)與分析技術(shù)，地質(zhì)學(xué)，動(dòng)物學(xué)，植物學(xué)，病理分析、DNA 檢測等現(xiàn)代生物學(xué)分析手段，各種生態(tài)環(huán)境研究的思路與方法等。現(xiàn)代科技的應(yīng)用就像是給文物研究配備了“望遠(yuǎn)鏡”和“顯微鏡”，豐富了文物研究的思路、方法和內(nèi)容，也讓文物研究變得更加精準(zhǔn)、安全、高效，助推我國文博事業(yè)抵達(dá)了前所未有的高度、廣度和深度。走與自然科學(xué)相結(jié)合的道路，已是當(dāng)下文物研究工作發(fā)展的大趨勢。

近年來，隨著“文物熱” “考古熱”，電視上關(guān)于文物鑒定的節(jié)目越來越多，文物鑒定專家層出不窮，而他們的專業(yè)素質(zhì)和職業(yè)操守卻參差不齊，以致發(fā)生了多起假的鑒定報(bào)告和“收取鑒定費(fèi)，在鑒定書上改年代”的行為。造假、炒作等種種不良行為嚴(yán)重影響著文物市場的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，文物鑒定就顯得尤為重要，其結(jié)果既決定了文物的價(jià)值評(píng)估和定級(jí)，又能在規(guī)范文物市場方面發(fā)揮重要作用。

文物隨著時(shí)間的推移，受自然和人為的諸多因素影響，不可避免地會(huì)受到不同程度的損毀，為了把損毀程度降到最低，文物保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用至關(guān)重要。我國文物保護(hù)科技工作起步于20 世紀(jì)60 年代，發(fā)展于20 世紀(jì)80 年代。改革開放以來，我國綜合國力日益增強(qiáng)，科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，黨和政府也越來越重視文物保護(hù)工作，很多先進(jìn)技術(shù)都已應(yīng)用于文物保護(hù)和修復(fù)的工作中。新時(shí)代現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在文物保護(hù)中正在發(fā)揮越來越大的作用。

文章主要針對(duì)目前科學(xué)技術(shù)在文物鑒定、文物保護(hù)中所起到的巨大作用和帶來的影響進(jìn)行舉例闡述，說明科技方法作為新時(shí)代文物研究的一種重要方法，應(yīng)加以重視和大力發(fā)展，以推動(dòng)我國文博事業(yè)的進(jìn)步。

一、科技方法在可移動(dòng)文物鑒定中的應(yīng)用

文物鑒定的方法，是在長期實(shí)踐中形成的，并且對(duì)于不同的器物有著不同的鑒定方法。就基本方法而言，目前分為傳統(tǒng)文物鑒定方法和現(xiàn)代科技鑒定方法。傳統(tǒng)文物鑒定方法，主要是以文物鑒定專家為主要做出判斷的一方，以“望、聞、問、切”為具體鑒定方法。這種情況下，難免在鑒定過程中會(huì)帶有專家的主觀意識(shí)，現(xiàn)在市場上出現(xiàn)的“走眼”和“假鑒定書”都是傳統(tǒng)文物鑒定方法漏洞的體現(xiàn)，這就會(huì)讓不法商販有機(jī)可乘。而隨著科技的日益發(fā)展，文物鑒定已不再局限于傳統(tǒng)方式，現(xiàn)代科技手段逐漸得到廣泛應(yīng)用。目前，科技方法在可移動(dòng)文物鑒定中的應(yīng)用主要分為兩個(gè)方面：一是文物成分分析鑒定，二是文物年代測定?，F(xiàn)代科技手段的應(yīng)用不僅提高了鑒定結(jié)果的可信度，降低了產(chǎn)生“造假鑒定書”的可能，還可以避免傳統(tǒng)文物鑒定中出現(xiàn)的“走眼”現(xiàn)象，同時(shí)對(duì)于規(guī)范文物市場也有著積極作用，更為涉案的司法判決提供了可靠的依據(jù)。

（一）文物成分分析鑒定

對(duì)可移動(dòng)文物的成分進(jìn)行鑒定，主要是對(duì)它們的質(zhì)地、工藝、真?zhèn)巍⒉牧蟻碓吹冗M(jìn)行鑒定：可以明確地區(qū)分文物的質(zhì)地，分清文物的成分是合金或是單一金屬，確定具體成分；探明文物的材料來源，分清是本地制造或外地流入，有助于研究我國古代貿(mào)易往來；了解文物的制作方法，間接反映當(dāng)時(shí)的工藝水平和經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r；根據(jù)文物表面的物質(zhì)對(duì)其成分進(jìn)行判斷，檢驗(yàn)出導(dǎo)致文物損壞的自然因素；以往的傳統(tǒng)鑒定都是以專家的經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)進(jìn)行判斷，而現(xiàn)代科技方法對(duì)文物真?zhèn)蔚呐袛鄤t更加精準(zhǔn)。

對(duì)可移動(dòng)文物的成分分析鑒定主要有以下幾種科技方法：

（1）原子發(fā)射光譜分析：根據(jù)物質(zhì)的原子受激發(fā)后所發(fā)射的特征光譜的波長及其強(qiáng)度來測定物質(zhì)中元素組成和含量的方法。取樣少，檢出元素靈敏度較高。適用于無機(jī)物質(zhì)如金屬、燧石、陶器、玻璃等。

（2）原子吸收光譜分析：利用氣態(tài)原子吸收同種原子發(fā)射出的特征光譜后，電子由基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)所產(chǎn)生的光譜分析的方法。取樣少，速度快，靈敏度高，精確度高，適用于金屬、非金屬等無機(jī)制品。

（3）X 射線熒光分析：物質(zhì)受到初級(jí)X 射線激發(fā)時(shí)，會(huì)立即發(fā)出次級(jí)X 射線即熒光，其波長是相應(yīng)元素的標(biāo)識(shí)，依據(jù)譜線強(qiáng)度和元素含量的比例關(guān)系進(jìn)行定量分析。不需化學(xué)制樣，可快速測定，但X 射線穿透能力弱，只能對(duì)物質(zhì)表面做淺層分析。

（4）X 射線衍射分析：常用于分析陶器、石器、顏料和金屬表面的銹蝕物。還可以分析判斷金屬制品的冷加工或熱處理工藝。

（5）β 射線反向散射分析：可判別玻璃和釉中是否含大量的鉛，以及估計(jì)佛像金層的厚度等，無須破壞樣品。

（6）紅外吸收譜分析：將一束不同波長的紅外射線照射到物質(zhì)的分子上，某些特定波長的紅外射線被吸收，形成這一分子的紅外吸收光譜。每種分子都有由其組成和結(jié)構(gòu)決定的獨(dú)有的紅外吸收光譜，據(jù)此可對(duì)分子進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和鑒定。

（7）電子探針顯微分析：利用聚焦電子束與試樣微米至亞微米尺度的區(qū)域相互作用，用X 射線譜儀對(duì)電子激發(fā)體積內(nèi)的元素進(jìn)行分析的技術(shù)。不損壞試樣，元素分析范圍廣（B-U），分析速度快，定量準(zhǔn)確度高。可用于陶、石、玻璃、金屬制品、繪畫顏料內(nèi)含物的分析。

（8）中子活化分析：物質(zhì)被中子輻照后發(fā)生核反應(yīng)并生成具有一定壽命的放射性核素，鑒別核素以確定物質(zhì)中的元素成分和含量。分析時(shí)可完全不破壞或僅取少量標(biāo)本。常用于陶器、石器、金屬器中的痕量元素的分析。

（9）穆斯堡爾譜分析：原子核無反沖的γ 發(fā)射和其共振吸收現(xiàn)象即穆斯堡爾效應(yīng)。若入射的γ 光子能量和吸收體中的某原子核的能級(jí)躍遷能量相等，它就會(huì)被吸收體共振吸收。若要測得吸收能量的大小，必須發(fā)射一系列不同能量的γ 光子（可通過源和吸收體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)多普勒效應(yīng)得到）。這種經(jīng)過吸收體后的γ 射線計(jì)數(shù)和多普勒速度之間的關(guān)系就是穆斯堡爾譜，穆斯堡爾譜具有極高的能量分辨率。

（10）熱分析：是在溫度程序控制下研究物質(zhì)的物理或化學(xué)變化，如結(jié)晶、熔融、升華、脫水、分解、氧化、聚合、硫化等，物質(zhì)的熱力學(xué)性能往往隨這些變化而變化，故通過測定熱力學(xué)性能的變化，可以了解無機(jī)、有機(jī)及高分子材料的物理及化學(xué)變化過程。

（11）同位素質(zhì)譜分析：是用質(zhì)譜計(jì)分析物質(zhì)同位素組成的方法。質(zhì)譜分析大致過程為：將制備好的樣品裝入質(zhì)譜計(jì)，在高真空條件下使分析的物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡x子，經(jīng)聚焦和加速后，進(jìn)入分析管道。在磁場作用下，離子流按一定的荷質(zhì)比發(fā)生偏轉(zhuǎn)。由于各同位素的質(zhì)量不同，離子流偏轉(zhuǎn)的程度也不同。每種同位素的離子束按自己的軌道到達(dá)離子接收器，經(jīng)放大后記錄它們的離子流強(qiáng)度，測出同位素比值。

（二）文物年代測定

傳統(tǒng)鑒定方法主要是通過對(duì)可移動(dòng)文物的紋飾、造型、質(zhì)地等方面的分類，對(duì)其進(jìn)行相對(duì)年代的判定。這種傳統(tǒng)的類比方法，難以得到可移動(dòng)文物確切的年代信息，并且存在一定的錯(cuò)誤率，對(duì)于一些后期對(duì)前朝文物的高仿物較難做出準(zhǔn)確的判斷，這就讓很多造假者鉆了空子?，F(xiàn)代科技手段的應(yīng)用，不僅可以通過對(duì)文物的檢測提供確切的絕對(duì)年代，不再只是停留在相對(duì)年代的時(shí)間概念上，還為規(guī)范文物市場、打擊文物造假的行為提供了強(qiáng)有力的科學(xué)依據(jù)，更有助于對(duì)可移動(dòng)文物的科學(xué)研究。

對(duì)可移動(dòng)文物進(jìn)行年代測定的科學(xué)方法主要有：

（1）古地磁斷代

①考古地磁斷代：利用某些古物的熱剩磁性進(jìn)行斷代的技術(shù)，用于新石器時(shí)代以來經(jīng)火燒過的窯、爐、灶、磚、瓦、陶瓷等的年代測定。

②地層沉積磁性斷代：利用地層沉積磁性隨地磁極性倒轉(zhuǎn)而倒轉(zhuǎn)的現(xiàn)象進(jìn)行斷代的技術(shù)，根據(jù)沉積巖中剩余磁性所反映的地磁場方向推出年代，多用于舊石器時(shí)代遺址的斷代。

（2）放射性碳素?cái)啻豪盟劳錾镏刑?14 不斷衰變的原理進(jìn)行斷代的技術(shù)，常用于木頭、木炭、植物、骨頭、未風(fēng)化的貝殼等物質(zhì)的年代測定，可測范圍在五萬年以內(nèi)。其方法主要為常規(guī)碳-14 測年法和加速器質(zhì)譜計(jì)數(shù)法。前者是計(jì)數(shù)發(fā)生β 衰變的次數(shù)，抗污染能力強(qiáng)，但用量較大；后者是計(jì)數(shù)樣品中碳-14 原子的數(shù)目，樣品量小，測量時(shí)間短，效率高，但要特別注意避免污染。地球生物在死亡之前一直在參與全球碳循環(huán)，保持體內(nèi)放射性同位素碳-14 和大氣中的濃度相同。生物體死亡后，體內(nèi)積累的碳-14 含量每過5730 年左右就會(huì)減少一半，只要測出殘存碳-14 的比度即可推算出其死亡年代。實(shí)際操作中需要注意的是，大氣中碳-14 濃度是有起伏的，所測年代需經(jīng)樹輪年代校正才能使用。

（3）樹木年輪斷代：利用樹木年輪的生成規(guī)律來進(jìn)行斷代的技術(shù)。樹木年輪的寬窄與氣候變化密切相關(guān)，故在同一氣候區(qū)的樹木年輪有相近的變化。比如把已知砍伐年代的樹木的年輪變化，繪制在坐標(biāo)系中，再依次同生長期部分交錯(cuò)的樹木的年輪變化曲線相連接，如此一直上溯到史前時(shí)期，即可得到一個(gè)地區(qū)樹木年輪變化的主序列。將該地區(qū)考古發(fā)現(xiàn)的木頭標(biāo)本與此序列相對(duì)照，就能確定其年代?？梢哉f樹木年輪斷代是現(xiàn)階段最精確的斷代方法，通常用于校正碳-14 測出的絕對(duì)年代。

（4）熱釋光斷代：利用絕緣結(jié)晶固體的熱釋光現(xiàn)象來進(jìn)行斷代的技術(shù)。主要用于測定考古出土的陶器及其他用火燒過的黏土樣品停止焙燒的年代，測定范圍可達(dá)數(shù)十萬年。

（5）鈾系法斷代：利用鈾系、釷系子體放射性在樣品中的不平衡性測定年代的技術(shù)。它是建立第四紀(jì)年代學(xué)和對(duì)海底沉積物及舊石器時(shí)代遺址進(jìn)行斷代的有效手段之一。

（6）鉀-氬法斷代：根據(jù)礦物質(zhì)中鉀-40 經(jīng)鉀層電子捕獲形成穩(wěn)定同位素氬-40 的衰變規(guī)律，測出巖石中氬-40含量與鉀-40 含量的比值，來進(jìn)行斷代的技術(shù)。測定年代的范圍在十萬年以上。在考古上主要用來測定舊石器時(shí)代遺址和古人類化石的年代。由于鉀-40 僅占總鉀量的萬分之一左右，又只約10%的鉀-40 會(huì)衰變成氬-40，所以自然樣品中由鉀-40 衰變成的氬-40 量極少，年代不久的樣品中就更少了。故如何準(zhǔn)確測定微量氬，是該法實(shí)驗(yàn)技術(shù)的關(guān)鍵。

（7）裂變徑跡法：礦物中所含微量鈾自發(fā)裂變的衰變引起晶格的損傷會(huì)產(chǎn)生徑跡，測定礦物的鈾含量和自發(fā)裂變徑跡密度，可以確定礦物的年齡。此法可用樣品種類多，取樣量少，測年范圍可由數(shù)年到幾十億年，特別是在五萬年到一百萬年內(nèi)，測年效果較其他方法更好，是第四紀(jì)地質(zhì)年代測定的重要方法之一。

（8）黑曜巖水合法：利用黑曜巖表面水合層的厚度來測定黑曜石工具制作年代的技術(shù)。黑曜巖對(duì)水有很強(qiáng)的親和力，表面經(jīng)常吸附一薄層水，水慢慢向內(nèi)部擴(kuò)散形成水合層，借助光學(xué)顯微鏡，可以清楚地看到水合層的邊緣。水在水合層中的重量大約占百分之三，是新鮮黑曜巖含水量的10 倍。黑曜石工具在制作時(shí)，其表面水合層的厚度為0，由此開始水合作用，歷時(shí)越長，水合層越厚，故據(jù)此可倒推黑曜石工具的制作年代。但由于埋藏環(huán)境的溫度并非完全不變，實(shí)際操作時(shí)有一定的局限性，可在與碳-14 年代比較定出標(biāo)準(zhǔn)后，再用內(nèi)插法或外推法得出絕對(duì)年代。

二、科技方法在可移動(dòng)文物保護(hù)中的應(yīng)用

可移動(dòng)文物的質(zhì)地多種多樣，這就導(dǎo)致其對(duì)所處環(huán)境有著很大區(qū)別的要求。而隨著時(shí)間的推移，受自然和人為的諸多因素影響，可移動(dòng)文物又不可避免地會(huì)受到不同程度的損毀，為了把這種損毀程度控制在最低范圍內(nèi)，文物保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用就顯得尤為重要了。那么當(dāng)我們面對(duì)一件需要修復(fù)的文物時(shí)，首先就要對(duì)文物的成分、結(jié)構(gòu)、腐蝕機(jī)理和影響因素等有比較細(xì)致的了解，在此基礎(chǔ)上，才能制定出切實(shí)可行且針對(duì)性強(qiáng)的保護(hù)方案。如文物鑒定一樣，業(yè)界前輩們?cè)陂L年累月的研究工作中，逐漸總結(jié)出一套文物保護(hù)的方法，這種傳統(tǒng)方法有優(yōu)秀的一面，同時(shí)在新時(shí)代下也凸顯出了很多問題，亟待解決。面對(duì)前輩們留下的寶貴經(jīng)驗(yàn)，作為新一代文物工作者，我們要取其精華、去其糟粕，努力學(xué)習(xí)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，吸收國內(nèi)外最新科技成果。只有將傳統(tǒng)工藝與現(xiàn)代科技相結(jié)合，才能更妥善地解決文物保護(hù)中出現(xiàn)的各種疑難雜癥，進(jìn)一步推動(dòng)文物保護(hù)科技事業(yè)的發(fā)展。目前，科學(xué)技術(shù)在可移動(dòng)文物保護(hù)中已得到了較為廣泛的應(yīng)用，以下主要舉幾個(gè)例子加以說明科學(xué)技術(shù)對(duì)于可移動(dòng)文物保護(hù)的重要性。

（一）超聲波技術(shù)

主要針對(duì)文物器表污垢的清除。早年主要依靠化學(xué)制劑清除污垢，但這個(gè)度很難把握，多多少少會(huì)對(duì)文物器表造成不可逆的損害。引進(jìn)超聲波技術(shù)之后，和化學(xué)制劑相結(jié)合，則大大縮短了文物浸泡在化學(xué)制劑中的時(shí)間，還使化學(xué)制劑得到更完全的溶解。這樣既節(jié)約了材料，又提高了對(duì)文物的處理效率，最重要的是能使化學(xué)制劑對(duì)人體和文物的副作用降到很低。

（二）微波技術(shù)

以往圖書館、檔案館、博物館對(duì)古籍善本、書畫等有機(jī)質(zhì)藏品的保護(hù)一般都采用物理或化學(xué)的方法。1991 年法國歷史文物研究所首次用微波技術(shù)對(duì)博物館藏品進(jìn)行滅菌和殺蟲處理。它滅殺效益高，適用范圍廣，使用方便，綠色環(huán)保。經(jīng)微波去濕的物體，還會(huì)改善應(yīng)力分布，不開裂，不變形，不改變外觀色澤，安全性能很高。

（三）真空充氮技術(shù)

目前不少博物館都在研制和利用大型真空充氮裝置對(duì)文物進(jìn)行滅菌殺蟲的保護(hù)，比如上海博物館、首都博物館等。真空充氮?dú)⑾x技術(shù)，不僅能殺滅各種害蟲，還環(huán)保無污染，對(duì)人體和文物都不會(huì)造成不良影響，是一種安全、可靠的技術(shù)。

（四）派瑞林真空涂覆技術(shù)

派瑞林即聚對(duì)二甲苯，是對(duì)一系列獨(dú)特的高聚物的統(tǒng)稱。它是一種完全線性的高度結(jié)晶結(jié)構(gòu)的材料，用獨(dú)特的真空氣相沉積工藝制備，由活性小分子在基材外觀“生長”出完全敷形的聚合物薄膜涂層，能涂敷到各種外形的外觀。它厚度均勻、致密無針孔、透明無應(yīng)力、不含助劑、不損傷工件、有優(yōu)良的電絕緣性和防護(hù)性，是優(yōu)良的防潮、防霉、防腐、防鹽霧涂層材料。目前這一技術(shù)已應(yīng)用到紡織品、化石、金屬、照片、紙等多個(gè)領(lǐng)域。南京博物院與新加坡百騰技術(shù)公司就聯(lián)合組建了派瑞林應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室。另外，多功能髙清數(shù)據(jù)文物古籍修復(fù)中心成立，并且已成功運(yùn)用于河南博物院、天津圖書館、安慶博物館等數(shù)十家大中型博物館及圖書館，受到修復(fù)工作者的廣泛好評(píng)及贊譽(yù)，并已獲得實(shí)用新型專利。

三、結(jié)語

以上這些現(xiàn)代科技方法的應(yīng)用及所取得的成績，都離不開基層考古文博單位的工作人員在日常工作中的付出，他們既積累了經(jīng)驗(yàn)，也發(fā)現(xiàn)了問題，并摸索出了解決的方法。他們運(yùn)用所掌握的前沿科學(xué)技術(shù)知識(shí)，利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)設(shè)備，分析這些古代文化遺存，并結(jié)合自己的工作需要，創(chuàng)造出了很多文物科研成果，供業(yè)界共享，從而促進(jìn)了文物鑒定和保護(hù)技術(shù)的發(fā)展。

在科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的新時(shí)代，文物工作者將科學(xué)技術(shù)融入文物研究工作中，大大提高了工作的效率，并且使文物得到了更好、更有效、更有針對(duì)性地保護(hù)。在此基礎(chǔ)上，文物市場也更趨于規(guī)范，杜絕了很多不良行為。但這并不意味著我們要徹底拋棄傳統(tǒng)的方法，我們要把傳統(tǒng)方法與現(xiàn)代科技結(jié)合起來，取長補(bǔ)短，查缺補(bǔ)漏，讓這兩種方法在各自擅長的領(lǐng)域共同發(fā)揮作用，這樣文物研究工作才能得到“1+1>2”的良性發(fā)展。

前沿科技與文物研究相結(jié)合的力量是巨大的，我們有理由相信隨著科技的進(jìn)步，文物研究領(lǐng)域?qū)?huì)有更大的發(fā)展空間?？茖W(xué)技術(shù)的應(yīng)用提高了文物研究的精度，也擴(kuò)展了文物研究的廣度，它不僅是文物研究的“千里眼和順風(fēng)耳”，它更在延伸歷史軸線、增強(qiáng)歷史信度、豐富歷史內(nèi)涵、活化歷史場景等方面起到了不可替代的作用。

總之，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)是一把利器，我們文物工作者只有更加積極地接受、學(xué)習(xí)新興的、先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，才能更好地將科學(xué)技術(shù)為我所用，使其發(fā)揮科學(xué)的、正確的作用。現(xiàn)代科技在文物研究中的應(yīng)用，本質(zhì)上是作為一種研究歷史的手段，其最終的目的還是揭示人類的過去，即古人及其創(chuàng)造的文化，其最終價(jià)值也只有在歷史解讀與建構(gòu)中才能得以體現(xiàn)。所以讓我們一起努力，一起期待，未來會(huì)有越來越多的科技手段應(yīng)用到文物研究中，為我們更全面地認(rèn)知五千年中華文明史，提供更堅(jiān)實(shí)的科技分析依據(jù)，助力新時(shí)代文博事業(yè)大發(fā)展與大繁榮。