千年文物“出”泥成“蝶”——西工大科技力量

隋煬帝蕭後冠博鬢之一的文物現狀（上圖）。

本報記者郭青攝 X光片清晰顯示出裝飾圖案（下圖）。

本報記者 郭青 翻拍

西北工業大學教授楊軍昌（左三）和他的文保團隊。本報記者 郭青 攝

本報記者 呂揚 郭青

陜西考古博物館有兩件鎮館之寶格外引人注目。一件是國內考古發現等級最高、保存最完整的蕭後冠，一件是被稱為“中國古代第一輛豪車”的甘肅省馬家垣戎人禮儀車。

這兩件鎮館之寶剛出土時朽爛不堪，難以辨認本身面目。能夠破泥成“蝶”，得益於西北工業大學文保團隊運用現代工業設計和材料科學在文物保護與修復中的成功實踐。

在很多人印象中，文物保護屬文史專業，是綜合類大學的強項。西北工業大學作為理工類大學，近年來卻活躍在考古和文物保護的一線。

揭秘“古代豪車”復原那些事

精巧的木質結構、精細的金屬構件、華美的裝飾物，陜西考古博物館開館時，出土于甘肅省馬家垣遺址內，被稱為“中國古代第一輛豪車”的戎人禮儀車復原品亮相，格外引人注目。“義渠人不僅在草原上能徵善戰，還掌握了先進的手工業製造技術。”參與復原的工業設計專家、西北工業大學教授余隋懷解讀“義渠豪車”復原的奧秘。“這輛‘豪車’被發現時幾乎全部化為泥土。”余隋懷一邊在螢幕上展示著動畫倣真車輛，一邊告訴記者，由於車輛主體為木質結構，2006年在甘肅省馬家垣遺址考古現場看到的這輛車，木質部分已經朽爛，只有金屬構件、大量的金銀箔片、料珠、肉紅石髓珠等裝飾物嵌在泥土中，可以説這輛“車”其實已不存在。

“當初我們介入車輛復原工作時面臨很多困難和挑戰。”余隋懷介紹，西北工業大學工業設計研究所的兩個團隊承擔車輛的數字化復原與結構力學分析。2012年，他們開始了該考古項目的修復、分析、論證工作。從考古現場得到的可用資訊極為有限，他們在馬家垣遺址實地調研，並借鑒東周至秦漢時期的考古資料，創造性地運用工業設計、機械製造、自動化學科的技術和研究方法，對出土車輛進行了設計分析、結構力學分析與測試、數字化復原、再設計、數字化裝配、運動倣真、復原工藝擬定，精確地將車輛每個零件的結構、尺寸復原，並以動畫倣真形象地展示了車體及各部分的結構。

“現代工業設計技術、工程技術使馬家垣車輛得以精確、逼真地重現。”余隋懷介紹。該項目由甘肅省文物考古研究所、北京大學考古文博學院、陜西省考古研究院、西北工業大學、國防科技大學等單位共同參與，是一個從考古學、歷史學的角度出發，結合了電腦輔助工業設計、結構力學等學科的跨學科綜合性項目合作。北京大學考古文博學院教授劉緒評價：“‘義渠豪車’修復的跨學科合作將載入史冊！”

千年蕭後冠華麗再現的背後

誰也不會想到，從揚州曹莊隋煬帝墓地發掘現場帶回實驗室的“一坨土”，經過西北工業大學教授楊軍昌和他的文保團隊的不懈努力，竟然清理並複製出了目前國內考古發現等級最高、保存最完整的隋唐時期的皇后禮冠與十二釵。

2012年12月至2013年11月，揚州曹莊隋唐墓葬聯合考古隊在揚州市西湖鎮司徒村曹莊發掘了兩座古代磚室墓，通過考古發掘和研究證明兩座墓葬分別是隋煬帝墓、隋煬帝蕭後墓。在隋煬帝蕭後墓的考古發掘中，考古專家在清理一處遺跡時發現大量散落的小件遺物，包括殘斷的銅絲、破碎的銅片、粉化的小珠等，現場判斷是一頂結構複雜的頭冠。揚州市文物考古研究所所長束家平説：“蕭後冠出土時看起來像一坨土。用木簽輕輕地敲，一碰到銅飾件就會斷裂。”主持隋煬帝蕭後冠實驗室考古與保護項目的楊軍昌介紹，項目組為了最大可能地資訊揭示與保存釋讀，使用顯微分析、掃描電鏡能譜分析、X-射線探查技術、工業CT等多種科技手段，探明瞭蕭後冠的框架結構、花樹分佈、飾件材質及製作工藝。在此基礎上，2016年1月，蕭後冠開始仿製工作，最終呈現出今天讓人驚艷的皇后禮冠與十二釵。

2016年9月5日，揚州市文物局和陜西省文物保護研究院在西安召開了“揚州隋煬帝蕭後冠實驗室考古與保護”項目完成驗收會。與會專家驚艷于復原仿製品的精美絢爛，高度評價該項目為實驗室考古的成功範例，認為該項目是我國首個從現場到實驗室進行有預案的全面考古清理與保護的項目，對我國實驗室考古的探索和實踐具有推動和示範作用。

楊軍昌和他的文保團隊依託西北工業大學特色學科優勢，厘清出土文物的結構、材料、工藝、劣化機理，進而開展保護修復技術研究、保護材料篩選與研發，使文物壽命得以延長，使文物所承載的歷史真相得以還原。

現代科技再現歷史真實

借助電腦建模，3000多年前安陽殷墟商代工匠鑄造數百公斤青銅鼎的工藝猶如電影畫面一樣閃現。“我國古代青銅器中應用等壁厚設計已得到學界共識，凝固技術的發展與模擬軟體ProCAST的廣泛應用，為解決青銅器等壁厚問題提供了契機。相關材料參數的獲取，溫度的設置，ProCAST軟體的模擬等步驟，實現了中國古代青銅器凝固過程的動態還原。”西北工業大學博士楊歡的介紹，讓人們明白了為什麼3000多年前的安陽殷墟商代工匠，就能鑄造出薄厚均勻且渾然一體的巨型青銅器。

目前，中國社會科學院考古研究所安陽工作站已經和西北工業大學簽訂了共建基地協議。至於為什麼選擇西北工業大學，安陽工作站副站長、全國人大代表何毓靈研究員認為：“西北工業大學的材料科學研究國際馳名，殷墟這樣重要的遺址，文物製作材料和工藝的研究當然要找這樣的團隊。”

甘肅慶陽市南佐新石器時代遺址是距今5100年至4800年仰韶文化晚期隴東地區一座超大型史前聚落遺址，是探索早期中華文明起源的關鍵遺址之一。西北工業大學是該遺址考古發掘與研究的3家參與單位之一。“南佐遺址發現目前中國最早的中軸對稱的院落式宮殿建築，是後世周、秦、漢、唐宮殿式佈局的源頭。這裡發現了目前中國體量最大的彩繪陶器和大量的涂硃砂的祭祀禮儀性器物，出土西北地區年代最早、數量最大的水稻遺存等。南佐遺址的考古發現實證了中華文明五千年文明史，是中華文明多元一體格局的重要組成部分。西北工業大學文化遺産研究院持續為南佐遺址出土彩繪陶器等文物的材料及其製作工藝分析提供技術支援。”楊軍昌説。

高校是國家科研、育人的重鎮，西北工業大學文化遺産研究院自2017年成立以來，與國內、省內考古單位、高校深度合作，在文物現場保護、資訊提取、材料研究等諸多方面取得了進展，建立了國家文物局壁畫保護基地、陜西省科技廳基地等重點平臺。西北工業大學文化遺産研究院逾千平方米的文物保護實驗室更是為社會提供成熟的技術、裝備和服務。目前，200多家文博單位使用研究院的技術和裝備。

2022年9月21日，西北工業大學與國家文物局簽署戰略合作協議，成為國內唯一一家與國家文物局進行戰略合作的高校。西北工業大學將與國家文物局考古研究中心圍繞水下考古裝備研發、考古遺址保護、考古專業裝備研發等方面開展合作。