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讓科學的風把歷史吹醒

  • 發佈時間:2014-09-22 01:31:00  來源:科技日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  在浙江大學紫金港校區正在建設的博物館工地東邊的一個院落,一年半前,挂出了“浙江省科技考古與文物保護技術研究試驗基地”的牌子。浙江大學文化遺産研究院的李志榮教授幾乎隔天就要到這裡來轉轉,看看安放在這裡的“寶貝”。“這個是省文物考古研究所直接從良渚遺址考古現場提取過來的;這是杭州市考古所從小橫山遺址提取的……”李老師指著幾個巨大的木箱子告訴記者,這裡面,沉睡著幾千年前古人留下的史前痕跡,等待我們一層層剝離,讓它們甦醒……“浙江省科技考古與文物保護技術研究試驗基地”建立於2013年初,基地的建設目標是結合多方力量,探索建立成熟的科技考古手段和方法,不斷解決文物保護過程需要解決的問題。

  文物都是不會説話的“病人”

  浙江大學電腦學院魯東明從一個電腦教授到開口必談文物的文保達人,大概用了10年時間。1997年,他開始接觸浙大與敦煌研究院合作的敦煌數字化保護項目。“那時候的數字化技術和今天是不能比的,一開始的時候,我們只是一個很樸素的願望,文物終究會消失,怎麼盡可能地用科學技術的方法把它保存下來?”時間改變的,不僅僅是技術的精深度,更多改變的是人的觀念。

  刁常宇是魯老師團隊中的一員,10年間,他已經記不得自己去過多少次敦煌。當年,他是一個標準的技術控,到敦煌去是工作,關注的只是手中的設備;現在去,他會留戀,工作結束了,他還會停留,仔細地看著斑駁的墻壁上,歌舞的古人們。“現在,喜歡看了,不能説懂,但知道我們要解決什麼問題了”。為了解決問題而改進的設備,現在已經是第四代了。用這套設備,加上專門研製的糾偏演算法,在“浙江省科技考古與文物保護技術研究試驗基地”誕生了第一個“奇跡”——複製敦煌223號洞窟,完全一樣的尺寸、一樣的畫作、一樣的色彩、一樣的斑駁,甚至完全一樣的細小的起伏和泥底上剝露出的細麻和麥秸,不一樣的是,這個洞窟,不會再剝落,它可以讓人們親近它,仔仔細細地看它,不用再害怕光照和氧化變色。它是健康的。

  魯老師説,文物對於人類的價值,是無須多言的。但一些文物,由於年代久遠,已邁進暮年成為“病人”,科學技術的作用,在文保這一行,就是起了醫生的作用。但是很麻煩的是,這個病人自己不會説話。因此我們首先要解決的問題,就需要認識、分析、研究,或是尋求熟悉它們的合作者,才能知道需要治的是什麼病,甚至是要研製什麼藥。

  中國絲綢博物館建館時間不長,卻是中國最大的絲織品博物館,也是浙江省唯一的“國家文物局重點科研基地”,基地副主任周旸可謂是癡迷為絲綢“病人”代言的人。她謙虛的稱自己是一個“翻譯”,每一種文物保護中都面臨不一樣的課題,單説絲綢,南方地區出土的絲綢與北方地區出土的不一樣,皇室寢宮藝術品絲綢的保護與出土絲綢的保護又不一樣。中國是絲綢的發源地,中國在保護方面遇到的問題就是世界性的問題。她平日裏與大學教授們打交道很多,常年往大學跑是周旸工作的一部分。經常是碰到了問題,就開動各種資源尋找合作。最有效的方法,就是先找到相似領域的研究者,然後移植已經基本成熟的技術,開展適用性研究,這樣非常個性化的“交道”,在過去的幾年中,起了很大作用。

  當科學遇上歷史

  浙江大學地球科學系的田鋼教授,則是反向尋找“翻譯”的人。田老師從事了20多年地質研究,最熟悉的就是用來尋找石油等深部礦物的地質探測技術。田老師主動向文物部門的專家們“推銷”地球物探技術:這項技術在歐洲應用很廣,是一種無損的探測地下文物的方式,相當於給大地做“CT”,可以替代“洛陽鏟”。而現實遠非期望的那樣,當田老師和研究生們第一次從良渚發掘現場帶回探針發回的數據,它簡直就像天書一樣難懂。不僅離考古隊期盼的“確診”有相當的距離,就是田老師自己,也覺得同是地下探測,其中奧秘,真是大有不同。

  浙大的電腦考古團隊,也嘗試了一次運用資訊技術到5000年前的一艘獨木舟的考古發掘中。這是一條全長七米有餘的獨木舟,是目前國內考古發掘中最長也是最完整的史前獨木舟,證實了古代文獻中記載的“刳木為舟,剡木為楫”的描述。但浸埋在江南濕土中的數千年,古船早已筋骨鬆垮,用浙江省博物館鄭幼明研究員的話説,就是“糟朽得很嚴重”。浙大電腦學院的董亞波老師的學科專長是物聯網與感測器,作為聯合工作小組的一員,他目睹了古船“步步驚心”的挖掘與移動過程。“如果能讓感測器來記錄船體各個部分的位移,萬一船體在翻轉過程中發生變形,它就可以及時‘報警’。”工作小組採納了董亞波的建議,他安裝的分佈式光纖感測器記錄了古船兩次翻轉的平穩過程。“但那次,我只是做了一次技術的‘搬運’,我們用的是現成的隧道等公里級的建築體上使用的感測器,”董亞波説,真正面對文物,就有了新的認識。“船體只有幾米長,量程不一樣,誤差就會大。這還需要我們為文物‘量身’研製精度適宜的感測器裝備。文物千差萬別,大有我們需要研究的地方。”

  當科學遇上歷史,從科學的自信到對文化遺産的敬畏之心,大多數科學家在參與文化遺産保護的工作中,都經歷了這樣的心路歷程。浙江省文物局局長陳瑤説,文物是文化傳承中非常重要的載體。首先要“傳”,要保護好;其後才能“承”,繼承弘揚。大學與文保部門的合作,要解決的,就是“傳”和“承”的問題。而解決這個問題,需要我們用創新的思維和方法、手段去解決。

  一個連接科學與歷史的網路

  2010年的5月25日下午,浙江省人民政府和國家文物局共建國家文化遺産保護科技區域創新聯盟(浙江省)簽約成立,浙江大學、浙江理工大學、浙江省博物館、中國絲綢博物館、浙江省文物考古研究所、浙江省古建築設計研究院等單位成為了區域創新聯盟理事會成員單位。

  國家文物局副局長宋新潮認為,文化遺産是一個國家、一個民族軟實力的體現,它的管理和保護同樣需要創新。促進文化遺産保護科技跨越式發展,迫切需要從體制機制上入手。面向文化遺産保護的科技創新組織體系由實體研發機構和虛擬研發組織兩個方面構成。關於實體研發機構,近年來我們依託現有科研機構,著重抓了行業重點科研基地的建設,分5批遴選了22家科研基地。通過重點培育,這些機構已成為行業科技發展的領跑者;關於虛擬研發組織,我們組織開展了專業創新聯盟和區域創新聯盟的建設,通過聯盟的建設,可以吸引更多的社會優質科技資源參與文化遺産保護工作。

  推動成立區域創新聯盟的初衷,就是讓文物單位與高校、科研院所聯合起來,協同創新,解決區域性的文化遺産保護問題。浙江省文物局局長陳瑤認為,“過去,浙江省對文物系統做科研的激勵機制並不明顯,而聯盟的建立,有效的補償了這一缺憾。創新聯盟有實有虛的創新機制,對提高浙江省的文化遺産保護水準有很強的激勵作用。”同時,陳瑤更強調,建立一個有效的創新聯盟,需要各方長期的堅持和努力。目前我們所見的這些顯性成果,就是在前幾任國家和地方文物部門領導、高校領導的共同推動下形成的。

  聯盟成立之後,國家文物局、浙江省政府成立了雙方一把手任組長、分管領導為副組長的省局共建領導小組,作為創新聯盟的領導機構,並在浙江省文物局設負責日常工作的領導小組辦公室。省局共建領導小組負責全面推進創新聯盟的省局合作,研究部署省局合作的重大事項,提供並落實政策、經費支援,協調解決合作中遇到的重大問題。創新聯盟實行理事會制度,理事會是創新聯盟運作與管理具體事務的決策機構。

  很快,文博單位與高校科研機構以問題為主導的“聯席會議”制度建立了起來,讓文物單位的需求、問題與可能存在的解決方案相互碰撞,認識,溝通。用浙江省考古研究所副所長劉斌的話説“在我們這一行,對科學技術的需求是內生和自發的。技術必須符合需求,才能體現價值。”在最終形成的建設計劃書中,聯盟成員單位討論形成了紡織品文物保護;飽水木質文物脫水定型技術綜合研究;潮濕環境磚、石、土質文物保護技術研究;地下文物遺存資訊探測和發掘記錄技術研究;博物館環境控制研究;江南文物建築安全及保護技術研究6大方向。在此基礎上,省文物局還牽頭制定了創新聯盟“十二五”規劃和浙江省文物保護科研項目指南。

  浙江省文物局的金萍,也是聯盟秘書處的副秘書長。她親歷了國家文化遺産保護科技區域創新聯盟(浙江省)成立之後的變化。聯盟成立以前,省文物局的科技保護項目一年只有一兩個,經費也就在100多萬。聯盟成立以後,2010年研究經費擴充到250萬,2011年達到500多萬,項目也多起來。從2012年開始擴展到700萬。“科研項目既是一個建立合作的途徑,也是加大文保科技人才的培養力度的紐帶。我們要求所有申報的項目必須是文博單位、大學或科研院所的聯合研究”。省科技廳作為領導小組成員單位,在國家或省科研項目申報、儀器平臺共用、科研機構認定等方面,對創新聯盟也給予了大力支援。現在,聯盟成員單位從創立時的6家單位,又增加了杭州市園林文物局及其所屬文博單位。創新聯盟還與7家企業合作建立了“浙江省文物保護傳承專用裝備産業技術聯盟,並被省經信委確認為浙江省重點産業技術聯盟。

  創新聯盟,不但讓文博系統和大學的關係熟絡了,也讓文博系統之間的合作多起來了。浙江省博物館將自己的科研用房,提供給絲綢博物館用作國家重點科研基地,文博單位將其管理的文物樣品與高校科研機構開放共用,形成了“不求所有,但求所用”的工作原則和機制。

  2011年,為了讓真正和文物實體打交道的單位和部門,在網上有一個公共的服務窗口和資訊溝通平臺,在國家文物局的支援下,由浙江省文物局組織建立了“國家文化遺産保護科技區域創新聯盟(浙江省)分析檢測平臺”,由浙江大學文物保護材料實驗室負責不可移動文物檢測;紡織品文物保護國家文物局重點科研基地(中國絲綢博物館)負責紡織品文物檢測;浙江省文物保護科研基地(浙江省博物館)負責可移動文物檢測。平臺的入口建立在浙江省文物局的網頁上,文博單位的科研人員隨時可以送樣檢測。

  創新聯盟催生“雙棲”學者

  浙江大學張秉堅教授原本是個地地道道的理工男,很少關心化學之外的事。但自從加入了創新聯盟,他的身份從化學系教授,變成了化學系和文博係的雙聘教授。他的辦公室裏,兩個並排三層的大書架,一個放滿了《電化學與腐蝕科學》之類的化學專業書,而另一個則都是《中國大百科全書文物卷》《視覺地圖》一類的歷史人文書。

  20多年前,學化學出身的張秉堅開始涉足建築石材行業的研究。他的一系列研究成果,對全國石材生産加工領域産生了很大的影響,去年下半年,中國石材協會委託牽頭編寫的《石材護理技術》正式出版。他常年去全國乃至世界各地的城墻、石窟、寺觀等考察調研,最關心的,就是古代的墻、磚是用什麼做的。而他本人的研究領域,也由“石材”拓展到了“石質”,一來二去,張老師的圈子裏多了很多文博系統的朋友,他越來越感覺到,文物這個“特殊的病人”,“對症下藥”的要求很高。

  “比如,文物的修復,並不是越堅固耐用的材料越好。它很可能形成傷害,比如水泥就是文物修復的大敵。如果用錯了,那受損的文物就是我們的恥辱碑。很多文物為什麼不去修復?因為至今沒有找到安全、可靠的材料和方法。”張秉堅説,他理解的“好藥”,應該是用得上去,又拿得下來,而且不會傷害文物本體。因此,“救治”的關鍵一步,就是“了解病人”。

  浙大文物保護材料實驗室裏,張老師與課題組師生們研發了一系列化學分析方法和免疫分析方法,專門用來分析古代文物材質中微量的有機物。在對我國多處石質文物樣品分析的基礎上,他們以《糯米灰漿為代表的傳統灰漿——中國古代的重大發明之一》為題,在《中國科學》發表文章,提出將糯米灰漿作為今天古建築修復的材料使用。化學領域的國際知名期刊《Accounts of Chemical Research(化學研究綜述)》特邀張秉堅老師撰寫了綜述文章。

  一次在浙江海寧縣長安鎮古大運河上南宋船閘的考古行動中,浙江省文物考古研究所的工作人員發現了大量十分堅固的黏結條石的白色灰漿,樣品送到了張秉堅老師的實驗室,檢測結果顯示,這些黏結材料正是糯米灰漿。在張老師看來,區域創新聯盟讓“文博系統的人和科研機構的人之間,由原先隨機的、不固定的聯絡,變得更加頻繁、有組織、有目標了。”

  浙江省古建築設計研究院是創新聯盟內唯一的一家企業單位,專門從事文物建築維修設計。院長黃滋説,“文物保護給人的感覺很‘小眾’,但真正關注這個領域,特別是不同的力量交織介入,就會發現我們可以做‘更大的事’。”黃滋説,以往,文物保護在他們看來更多的是一個個的工程、一個個的項目。而創新聯盟讓大家意識到,可以把“根”扎得更深。

  聯盟成立之後,浙江省古建築設計研究院牽頭,聯合東南大學、中國美術學院、浙江大學三所高校申請了“十二五”國家科技支撐計劃課題《古代建築營造傳統工藝科學化研究》,圍繞古代建築營造傳統工藝的木構營造技術、木構榫卯節點和青磚灰瓦營造工藝三個專題展開研究,“這在設計研究院的歷史上還是頭一回。”黃滋説,“從前,我們進行古建築修復,總要尋找古代工藝的傳人,但是,傳人越來越少,文物面臨的‘失傳’與修復‘失真’的問題始終得不到解決。能不能做一些科學化的整理和分析,讓古代的工藝能夠傳承下來?我們需要依託高校的研究力量。”

  如今,這項課題已經接近結題,黃滋的案頭,正擺放著一份江浙地區古建築木構營造操作規程的草案,這是課題的“産品”之一,集結了江浙兩省吳地香山幫、越地婺州幫施工工地和匠幫工藝的傳人的智慧,最終將成為江浙地區修復工程的“指導手冊”。

  浙江省考古研究所副所長劉斌目前正在與中國絲綢博物館合作完成一本手冊《有機質文物出土現場應急保護工作手冊》,即將完稿交付印刷。劉斌所在的研究所所承擔的良諸古人類生活遺址的考古項目,是全國立項的150個重點項目之一,這項工作不僅會用到非常多的科技手段,同時,也在不斷産生著考古新技術。

  在良渚的省文物考古研究所工作站大院裏,有兩個臨時建築,分類存放著從現場發掘出的數千歲高齡的“寶貝”。良渚地處濕地,很多木製或是竹制的文物,以前往往因為無法保存拍了照之後就消失了。現在,省文物考古研究所與浙江化工研究院合作,正在研製一項新技術,將古物連同泥土整體搬運,再慢慢用專制藥液一步步脫鹽、防腐、除濕……直到可以長久保存。

  這樣的新手段和新方法,非常需要普及。《有機質文物出土現場應急保護工作手冊》就是這樣一本書,讓考古一線的工作者在發現特別情況的時候,按照規範要求進行應急操作,避免造成不可挽回的損失。

  劉斌説,考古工作者對科技手段的應用是最期盼的,可以説,沒有科學的支撐,考古在200年中不可能有今天的發展,但同時,考古對科學技術的要求也是非常“苛刻”,不僅要求技術尖端,更重要的還要便捷、可靠、方便。

  大數據時代的樣本積累

  聯盟成立4年,至2013年,聯盟成員申請的文化遺産保護研究項目得到多個國家科技計劃項目的支援,並獲得專利10多項,聯盟單位成員發表論文61篇,其中SCI收錄12篇,ISTP收錄3篇,EI收錄9篇;“絲蛋白加固保護”“三維數字化技術應用”“古建築傳統粘接材料”“大型飽水木質文物的真空冷凍脫水”等10余項成果在文物保護中得到應用。

  浙江大學副校長羅衛東是聯盟建設的積極推動者和參與者之一。他説,“文物保護科技是一個開放的複雜巨系統,就大學自身來説,學科也好、學術也好,其基本的發展動力來自於重大問題的形成。大學與文物部門之間有著不同的運作邏輯,但在共同的社會發展目標下,需求的耦合和互動,就會催生出創新的機制和方法。”浙江省科技考古與文物保護技術研究試驗基地就是聯盟催生的基於文化遺産保護的學科交叉研究中心。對學者來説,從技術出去,到問題進來,再到數據積累,是三個層次的遞進關係。目前,基地的工作,正在圍繞數據積累推進。

  基地的院子裏,有一大片綠草地。從地面上看,就是一片普通的不能再普通的草地,但地底下,人工埋入了不同的“文物”,這一塊,是物探課題組用來積累數據的。田老師説,把物探的技術用在考古上,我們必須先要積累大量的數據,才可能在運用中得到有價值的判斷。眼下,田鋼教授擔任首席科學家,浙江大學、浙江省文物考古研究所等多家文單位共同參與的國家社科基金重大專項《大遺址考古調查中遙感與物探技術研究及應用——以南方潮濕地區為例》正在進行中,田鋼説,案例研究偏少,數據和經驗積累較少是當前一個很大的挑戰,地球物理與考古人員還要進一步融合。

  還有一個被冠名為“文物急診室”的實驗室,新落成的“天眼”裝置,8米直徑、108盞LED照明燈、40個攝像頭,外加一個無氧屋,它的功能是全程精確數字化記錄考古發現的過程,並實現出土文物無氧存放。李志榮老師經歷過很多的這樣的現場——出土的文物一旦暴露在空氣中便迅速碳化,留下無法彌補的遺憾。現在,這裡即將打開的,是浙江省文物考古研究所從桐廬中國最古老的玉石加工廠遺址現場提取過來的土方,巨大的木箱,等待著專家們做好“探寶”前的準備。

  對於埋藏了歷史的“土”,學化工出身的周旸,更是深深地癡迷于古人的智慧。她一直在期待“博物館”與“大學”的合作有更加傑出的表現。“我們現在能看到的出土絲綢,最早是5600多年前的,在此之前,肯定還會有更古老的紡織品。但它不像陶器,容易遺存下來,但我一直覺得,不管我們是否能看見,它卻還是應該就在那裏,只是我們當前還沒有辦法識別它。”周旸的心願,是要把“無形”的絲找出來,這樣或許“能為絲綢起源的研究提供新的科學證據。”

  國家文物局對創新聯盟的發展提出了要求。宋新潮副局長説,創新聯盟的發展應該具有6個特徵,一是目標的一致性。聯盟是由若干個機構組成,但這並不等於聯盟是個筐,什麼都往裏面裝。聯盟成員間相互一致的目標是聯盟成員的粘合劑,也是維繫聯盟組織的根本力量。二是優勢互補。針對聯盟的共同目標,聯盟組織成員發揮各自所長,實現優勢互補,承擔任何單個成員組織難以完成的重大任務,從而真正體現出聯盟的創新合力。三是充分的彈性。與基於股權聯繫的實體聯盟組織相比,虛擬聯盟組織的構建和運作是基於契約關係,以問題導向,採取靈活方式開展合作,有充分的彈性。四是治理結構的扁平化。虛擬聯盟組織是一種開放、動態的合作組織,為了更好地協調聯盟成員彼此間的關係,快速、及時響應聯盟的各種變化,不能恪守單一的等級劃分和層級管理,需要吸引更多的聯盟利益相關者參與聯盟治理建設,提高聯盟決策的科學性,構建起扁平化的聯盟治理結構,從而有效促進聯盟組織的運作效率。五是科技資源的共用性。聯盟組織,通過成員間的資源共用,有效解決當前科技資源相對分散和數量不足的問題,提高資源的利用效率。六是和諧的組織文化。虛擬聯盟組織,是一個相對鬆散的聯合體。面對不同聯盟成員之間利益訴求的差異,聯盟成員之間需要彼此信任,相互支援和理解,構建和諧的組織文化,提高聯盟組織的凝聚力。

  壓題圖片為“國家文化遺産數字化公共服務平臺及産業化應用西湖示範工程”平臺首頁。

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