文物复颜

本报记者 刘苏雅

沉睡千百年，醒来惊天下。

两枚直径不过五六厘米的贝壳，已在墓葬中长眠了2000多年。受埋藏环境的影响，贝壳表面的图像已经严重损坏，看起来灰扑扑的，毫不起眼，但随着各项检测的深入开展，越来越多的惊喜扑面而来……在中国科学院大学人文学院一间实验室里，考古学与人类学系教授罗武干带领团队持续深耕，用科技手段让文物复原真实原貌。

显微CT（计算机断层扫描）、多光谱成像系统、三维视频显微镜、离子色谱仪……这些现代科技设备就是罗武干常用的复颜工具。运用这些工具，配合现代技术，罗武干和团队成员一起攻克了科技考古的一项项难题。

罗武干为瓷片拍摄“病害照”。本报记者 王海欣摄

贝壳古画复彩

“乍一看就是普通的贝壳，但端详之下，隐约能看到上面有些部位残留着红色颜料的痕迹。考古工作者认为，它们可能是古人创作的贝壳画。”初见这两枚贝壳，罗武干并没有眼前一亮的感觉。通常来说，墓葬中出土的贝壳，大多被用作装饰品，或者是充当货币。

不过，这次的样品有些不同，科研团队小心地将两枚贝壳相合，发现二者极有可能来自同一只贝类生物个体。从形态上判断，应该归属于帘蛤科文蛤属动物文蛤。自古以来，文蛤就因其独特的药用价值和烹饪价值而备受珍视，广为应用。在现代化的科技考古实验室中，两枚贝壳接受了全方位的无损“体检”。随着各项检测的深入开展，越来越多的惊喜扑面而来。

显微CT拍摄后，一幅绘有多个人物形象的线描图案在贝壳上浮现，古人的精妙技艺呈现在罗武干眼前——小小的贝壳竟然是一块微型的“雕版”！

先刻再画，这一发现，出乎罗武干团队的预料。他解释说，古人运用了一种名为“减地”的浅浮雕技法，在轻薄易碎的贝壳上，沿着绘制好的轮廓线，将主线条外的部分细致地刮削、磨平。“真让人难以置信，他们打磨的平均厚度只有几十微米，精致到我们要用现代仪器检测才能看清，这是对制作者技艺和耐心的双重考验。”

勾线完成后，紧接着就是上色。时光流逝，贝壳上原有的颜料已经褪去了色彩，仅凭肉眼无法清晰分辨。但这些颜料仍有迹可循，因为颜料中的化学元素已经以极微量的状态渗入贝壳内部，在多光谱成像系统的拍摄下，贝壳画上的“隐形”线索全部现身。

一条、两条、三条……罗武干紧盯屏幕上跳动的光谱线，每一条光谱线的独特走向，都代表着贝壳上可能存在一种颜料。“画面中，人物的头发、面部、衣服、鞋子，每个部位都采用了不同的颜料进行染色，色彩搭配得当。”对光谱线进行细致分析后，罗武干发现，除了最常见的红、绿、白、黑4种天然颜料，还有两条独特的曲线，与不同色调的土壤附着物特征紧密相关。

根据光谱检测结果，罗武干团队联合赤峰学院、中国人民大学、河北省文物考古研究院等单位的科研团队，精心为“线稿”填色。没想到小小的贝壳画上，竟然绘有诸多人物，他们的面部施以红色，鲜艳饱满的色彩来自朱砂；头发涂为黑色，沉稳高贵的色彩来自炭黑；长衫染成绿色，而这正是传统颜料孔雀石的色调。

经过多家科研单位的共同努力，来自2000多年前的中山国遗址的贝壳画图像，首次得到成功复现，此举也将贝壳画这种艺术形式的历史追溯到战国时期。

贝壳画中，古人的服饰风尚、仪式礼节、生活面貌、等级制度等得到最大程度地展现。2000多年前中山国的生活场景，烙印在贝壳上，穿越时空，来到我们面前，栩栩如生。

今年，这项重磅成果在国际文化遗产保护领域顶级期刊《文化遗产杂志》上发表，不仅引发了考古学界的广泛关注，不少艺术研究者也计划围绕成果启动后续研究。“现在我们只是完成了第一步工作，画面复原后，相关学科的学者就能据此进一步开展研究。相信这两枚贝壳，一定能产出更加重磅的成果。”罗武干充满期待。

此前，国外的一些博物馆也保存有类似的贝壳画，但由于缺乏考古背景资料，贝壳画的产地、创作时期、真实性等细节无法考证，导致学界对贝壳画的关注十分有限。罗武干团队所研究的样本，明确来自河北省灵寿县青廉村的考古发掘工作，材料来源可信。“它们在地下深埋多年，由于种种原因，在刚出土时并没有引起足够的关注，直到我们通过科学研究揭示了它的价值，这类文物的珍贵性一下子就显现出来了，这也正是科技考古的价值所在。”

经过除锈处理，出水瓷片恢复原貌。本报记者 王海欣摄

出水瓷器美颜

守护文物走过千百年时光的，除了广袤的土地，还有无边的海洋。不过，出水文物的保护举措与出土文物有着本质区别，特别是海洋的高盐环境，给文物保护修复工作带来了新的难题。

“苍官影里三洲路，涨海声中万国商”，唐宋时期，我国的海上贸易盛极一时。帆影幢幢，一艘艘海船行驶在“海上丝绸之路”，将精美的中国商品销往海外。然而，海上的天气瞬息万变，极端天气频发，考验着每一艘敢于踏足于此的船只。

800余年前，一艘满载着丝绸、瓷器、香料、铜铁器等商品的商船从泉州港启程，原本计划驶向东南亚或中东地区开展贸易，却意外在广东阳江海域不幸沉没，船货都长眠于海底。1987年，这艘沉船终于听到了久违的人类的声音——这是我国发现的第一处沉船遗址，也是迄今为止全世界发现的海上沉船中年代最早、船体最大、保存最完整的远洋贸易商船：“南海一号”。

“华光礁一号”“南澳一号”“西北陆坡一号”……随着我国水下考古能力的不断发展，在茫茫大海中，一艘又一艘尘封数百年的古货船陆续现身，大量瓷器被打捞出水。然而，让文物保护工作者忧心的是，经过长年累月的浸泡，瓷器表面沾染了各种凝结物。要让这些古瓷器恢复昔日的风采，靠传统手段是无法实现的。

在罗武干团队实验室的一角，分门别类地存放着大大小小近百枚碎瓷片。这些样品是罗武干从几万件出水文物中，一块一块挑选出来的，“每一块都代表着典型的病害。”他细数挑选样品的标准：表面是否有釉层、腐蚀情况是否严重、发掘的位置、不同的釉色及器型等因素，都要考虑周全。

样品到手后，罗武干要做的第一件事，便是为它们拍摄病害照。不过，他用的可不是普通的相机，而是高光谱仪、扫描电镜、红外光谱仪、超声探伤仪、色度计等现代检测设备。在深海里浸泡了数百年，这些瓷器样品多多少少都存在着病害，需要先通过现代科技手段，对文物进行全面的“体检”。

“从瓷片的色度、粗糙度，再到各种元素含量，我们首先要把瓷片的保存现状分析清楚，登记在册，然后再围绕病害进行一系列分析。”罗武干说，为了更好地保护文物，团队有时也需要做一些有损检测，“我们在取样时就会明确提出，后续在研究过程中，可能会对少量残片样品做有损分析。比如可能会长时间浸泡残片，来检测浸出液中的阴阳离子含量；比如可能会对残片做切片处理甚至是研磨处理。当然，所有的有损检测都属于必要的前期研究工作，是为了后续进行更大范围、更有针对性的科学保护。”

实验室里，有一枚来自“南澳一号”沉船遗址出水的瓷片，几厘米见方的青花瓷片上，褐色的铁锈痕迹清晰可见，已经深深沁入瓷片内部。在多光谱成像系统的拍摄下，瓷片的“病变”部位更是一目了然，每一处裂痕周围都附着大片的铁元素，在镜头下呈现显眼的红色，就像是一处处正在流血的伤口，展示着千百年等待的心碎历程。

为了让出水瓷器的外观恢复原貌，2011年起，罗武干就开始了漫长的试验过程。尝试了数十种不同性质的化学物质后，他们发现一种弱碱性溶液的除锈效果显著。“确实立竿见影，只需要经过短时间浸泡，瓷片就像是被‘美颜’了。”但科研团队的好心情并没有持续多久，进一步检测发现，瓷片变白的原因是碱性物质“不分敌我”，将锈迹和瓷片的表层物质一并溶解。

“在保护文物的同时又伤害了它，这种方法绝对不可行！”文物保护工作中，安全性是最高准则，哪怕牺牲效率，也要确保在保护过程中文物本体不会遭受损害。这次失利后，罗武干决心暂缓解答这道难题。此后，经过了近10年的积累，他才开始带领团队成员重启这项探索。

与碱性物质相反，这次，他们先尝试使用各种酸性物质。“不能说毫无效果，但锈痕从明显的一小块，变成了不明显的一大片。”看着这个结果，罗武干无奈地摇了摇头，“酸确实能溶解海洋出水瓷器表面的铁锈，但在长时间浸泡过程中，稍有不慎，溶液中的铁又会均匀地回渗到瓷片里。一来二去，这样处理过的铁反而更难去除了。”此外，瓷片内部的难溶盐在浸泡过程中还会吸水胀大，如果长时间浸泡，可能会导致器物进一步损害。

既要快速起效，又要确保安全，还要充分考虑到试剂的安全性、绿色性、经济性——探索、失败，再探索，再失败……

“找到了！”经过一次又一次的探索，今年6月，实验室里终于传来了好消息。“这种试剂非酸非碱，是一种中性物质，既能有效除锈，还避免了强酸强碱对环境的污染。”罗武干的兴奋溢于言表。

实验结果是最有力的证明！时间一分一秒地流逝，浸泡在试剂中的瓷片，表面的锈痕越来越淡，仅用48小时就恢复了白皙的外表。光谱测试证实，瓷片上代表着铁锈的红色全部消失了，色度、粗糙度、成分等数据的定量检测也确认，瓷片表面的铁锈几乎被完全去除，同时没有破坏文物本体。“当然，从实验室到考古现场，新研发的试剂还要经历各种考验。接下来，我们要继续尝试工程化应用，尽快让它应用到大规模的文物保护工作中。”

罗武干团队研究的贝壳画经CT处理后的图像（a）、线描图（b），填充色块后的效果图（c），以及基于部分想象的最终图像效果（d）。

定标文保工作

除了清晰可见的锈痕，这些出水瓷器的身上还有更多的“隐形”伤害，等待科研人员抚平。瓷器在高盐的海水中浸泡数百年，海水中的大量可溶盐物质已经渗入瓷器的空隙，文物出水后如果不能做好脱盐、凝结物清理等工作，盐分在空气中反复结晶、溶解、再结晶，就可能导致珍贵器物的胎体、釉面胀裂。

“要去除盐分，最直接的办法就是把出水的瓷器放在清水中长时间浸泡，也就是让这些盐怎样进来的，就怎样出去。”罗武干说，虽然这种方法原理可行，但究竟浸泡到何种状态才算完成脱盐工作，需要给出一个明确的标准。在实验室里，科研人员可以将样品切割研磨成粉，再进行相关检测，根据浸泡后文物本体所残留的可溶盐含量进行脱盐终点的判定。但在文物保护工程现场，这种方法显然难以推广应用，工作人员必须通过无损的方式作出科学判断。

浸泡、测试，再浸泡、再测试……以同类瓷器的出土文物作为对照样本，研究团队开始反复实验，并找到了最直接、最简便的测试方法——电导率测试。“溶液中存在电解质就会导电，通过测量电导率的大小，就能判断溶液中的盐含量，可操作性很强。”罗武干解释，出水瓷器经过数百天的浸泡，水溶液电导率会降低至每厘米1微西，并且长时间保持稳定，这标志着瓷器内剩余总盐量极低，与出土瓷器中的盐含量几乎一致，也就是到达了脱盐终点。随后，在罗武干与国家文物局考古研究中心研究员李乃胜等科研团队的共同努力下，这一脱盐保护方法已成功获得了专利授权，为海洋出水陶瓷器的脱盐保护定下了工作标准。

科研无止境。如今，研究团队仍在进一步研发无损可视化判断海洋出水陶瓷器脱盐终点的新技术，更好地守护文物安全。

忙碌的科研工作之余，在“国科大谷雨计划·文化遗产保护公益行动”的支持下，罗武干团队还在雁栖湖畔的校园里做起了考古文博科普。他们手动开挖了五处一米多深的探方，模拟真实考古环境的地层状态，每隔10至20厘米就埋入一批具有代表性的不同时代的文物科研标本。“比如模拟宋元时期的地层，我们就放一些铜钱和青瓷残片，新石器时代的地层就埋入彩陶片和碳化植物种子。”罗武干认为，这样的科普工作非常有意义，“我们是在向未来的科学家普及考古和人文知识，让他们在校园里就能体验田野考古工作，感受科技与人文的碰撞。”

而这种碰撞，正是科技考古的独特魅力。

“现代考古学从诞生之日起，就与科技密切结合。”在罗武干看来，科技考古与考古学本来就是一体两面。对考古遗迹、遗物的研究离不开材料学，对人类起源的研究离不开生物学，考古类型学则起源于生物分类学……现在，考古学在人才培养的过程中，离不开对相关科技知识的传授。

“既要懂人文，也要懂科技，我们正在努力培养这样的复合型人才。”罗武干期待有更多的新生力量加入其中，“我们一起用最先进的科技读懂最灿烂的历史。”

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科技考古

科技考古是自然科学技术与考古学交叉融合的产物，是用现代科技手段获得古代人类社会遗存、遗物和遗迹的“潜信息”，用以探讨人类行为、生存方式、生产技能以及人与自然的关系及其发展规律，从而尽可能恢复古代人类社会的面貌。

正在助力推动中国考古学研究进入黄金时代的科技考古，细分为年代测定、环境考古、植物考古、动物考古、同位素研究、有机残留物分析、古DNA研究、冶金考古、陶瓷科技考古、玉石器科技考古等众多研究领域，三维建模、人工智能、地质雷达等技术在考古领域的应用，也在助力考古研究不断取得新进展、新突破。