陜西既有厚重歷史、豐富文物，也擁有密集的高等教育資源和雄厚科研實力——西北大學、西安交通大學、陜西師范大學等眾多省內高校在材料科學、信息技術、化學分析、人工智能等領域積淀深厚。依托陜西高校科研的雄厚實力，助推陜西文物保護科技發(fā)展，也成為陜西文物保護工作的鮮明特色。

無損微損分析、蛋白質組群分析、變溫衍射、古DNA檢測……現(xiàn)代文物保護與研究已超越傳統(tǒng)修復范疇，文保科技工作者多年來堅持不懈推動科技發(fā)展、轉化科研成果，并從價值認知、科技手段應用與多學科交叉分析角度出發(fā)，在微觀細節(jié)中挖掘文物蘊藏的古代技藝和文化價值。

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喚醒歷史，讓文物“開口”講故事

“傳統(tǒng)考古學只能回答‘吃了什么’，科技能還原‘怎么吃、和誰吃’。”在前不久的第五次全國文物科技創(chuàng)新論壇上，西北大學教授溫睿及其科研團隊在分子考古領域深入研究，不僅在人類牙結石微量樣本中通過蛋白質組學分析“復刻”出史前人類食譜，還發(fā)現(xiàn)了史書未載的特殊釀酒工藝，研發(fā)的便攜式采樣裝備與快速判別模型已應用于考古現(xiàn)場。

秦始皇帝陵博物院“千古一帝的地下王國——秦始皇陵考古發(fā)現(xiàn)展”中展出的鎧甲御手俑。

“中國紫”是活躍在我國戰(zhàn)國至秦漢時期的人工合成顏料，也是我國古代科技史上重要的里程碑。西北大學文化遺產(chǎn)學院文物保護技術系主任、副教授孫鳳十幾年來一直對它充滿興趣：古人是如何發(fā)現(xiàn)合成紫色顏料的？現(xiàn)代科技能否再現(xiàn)古人合成工藝？這些疑問隨著變溫XRD技術的利用迎刃而解。研究顯示，“中國紫”加熱過程中會演變?yōu)椤爸袊钏{”，進一步會演化為“中國藍”。

這說明古人合成紫色顏料的技術早已爐火純青。

“原位高溫高分辨X射線衍射技術可以實時監(jiān)測材料在變溫過程中的晶體結構演變，揭示相變機制。”孫鳳解釋，“文、理、工、藝多學科交叉，加上變溫衍射、原位電鏡—拉曼聯(lián)用技術等多種高科技手段輔助，才能探明古代制作工藝，再現(xiàn)中國紫演化至中國藍的變化過程。”

中國紫至中國深藍、中國藍的變化。

圖源 / 陜西廣電融媒體集團·今日點擊

隨著時代發(fā)展，文保科技工作者越來越關注文物及考古現(xiàn)場的微觀細節(jié)，分析研究文物的同時還會篩選文物上清理下來的各類物質，尋找可能被忽視的微粒、植物種子等信息，嘗試更細致的視角解讀歷史。這種文物保護學、化學、考古學、文物學、藝術學等文、理、工、藝各學科多維度交叉的研究方法，既為大眾提供了有意思的故事，也常能為學術界帶來突破性認知，使文保工作更加豐富有趣。

據(jù)孫鳳介紹，西北大學擁有國內文化遺產(chǎn)領域首個文理交叉重點實驗室——文化遺產(chǎn)研究與保護技術教育部重點實驗室，其下設專題實驗室、文物保護修復實驗平臺、分析測試中心等。

孫鳳（左）和同事在觀察分析文物樣本。

檢測鏡頭下是肉眼幾乎不可見的文物樣本。

先進科技手段能精確展示樣本材質、工藝、保存狀況及歷史信息，從文物的微觀結構、性能與演變中為考古研究提供強有力的科學支撐。基于此，近年來該實驗室取得一系列重大學術成果，研發(fā)了國際前沿的文物無損微損分析技術。

近來，分析測試中心對原有科研儀器等硬件設備進行更新升級，增添了超景深三維視頻顯微系統(tǒng)、偏光顯微鏡、金相顯微鏡、原子力顯微鏡、光學相干斷層掃描儀、熱重分析儀、熱膨脹儀、激光粒度儀等共19臺（套）精密儀器設備，皆搭配行業(yè)內目前最新、最前沿的科學技術。目前，該中心有約30臺（套）精密科研儀器設備。

“在對文物殘留物進行研究時，無損微損分析技術所需樣本微小到能忽略不計，憑MALDI-TOF基質輔助激光解吸附時間飛行質譜儀即可分析出它屬于哪類物質，是化妝品還是食物，抽絲剝繭揭示古人日常生活；壁畫可采用OTC光學相干斷層掃描技術做‘CT’掃描，在不破壞壁畫的情況下觀察揭示其內部結構；熱性能分析儀能夠模擬加速過程，幫助預測評估各類保護材料在高溫下的反應速度和使用壽命；X射線熒光光譜儀能量化文物成分……”

孫鳳對這批高科技加持的儀器設備如數(shù)家珍，最后總結似地說：“這，才是今天的文物保護。”

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微觀細節(jié)，拼湊歷史文明“DNA”

我們是誰？從何而來？人類總對自身相關的事充滿興趣，比如人類的起源及演變史。隨著對文物微觀細節(jié)深入研究，現(xiàn)代文保科技工作者運用DNA實驗技術分析古代生物譜系、分子演化，得到人類起源、遷徙過程與遺傳信息，再加上碳氮同位素、鍶同位素等同位素分析，可進一步判斷出古人飲食習慣和生活區(qū)域等重要信息。

2024年，陜西歷史博物館北周武帝孝陵科技考古成果展上，采用顱骨CT掃描等技術初步復原的宇文邕面貌首次亮相，這也是我國首次以科技考古方式復原古代帝王容貌。科研團隊用專門適配古DNA的捕獲探針從遺骸中提取DNA、測序和進行群體遺傳分析，結合歷史學、考古學等多學科分析，得知宇文邕可能長期服食丹藥導致砷中毒從而英年早逝，其血統(tǒng)極可能是鮮卑與漢人長期通婚的結果。

這些歷史資料和古基因組研究的相互印證，是科技助力考古研究的一次成功典范。

西安交通大學生命科學與技術學院教授張虎勤，從2002年開始古DNA分子考古研究，建立了古DNA分子性別分析方法、古代人類mtDNA母系遺傳關系分析方法，多年來他帶領科研團隊通過國際合作與技術創(chuàng)新，在東亞人群起源、遷徙及文明演進等領域取得突破性成果。

2021年，張虎勤及其團隊與廈門大學教授王傳超、哈佛醫(yī)學院教授David Reich深度合作，聯(lián)合全球43家單位、85名共同作者在《自然》期刊發(fā)表題為《基因組學解析東亞人群形成歷史》的文章，該研究成果發(fā)布東亞地區(qū)距今8000到1000年前166個古人類基因組捕獲測序數(shù)據(jù)。

該論文的發(fā)表標志著西安交通大學在古DNA研究領域進入世界先進水平。

這是目前國內外開展的東亞地區(qū)最大規(guī)模的考古基因組學研究，東亞地區(qū)古代人類基因組樣本量是以往國內研究機構所發(fā)表樣本量總和的兩倍。科研團隊歷時8年優(yōu)化古DNA提取方案，針對陜西五莊果墚遺址人骨開發(fā)高精度測序流程，首次獲得黃河流域新石器農(nóng)民完整基因組，填補東亞古DNA數(shù)據(jù)空白。

此外，西安交通大學教授、遺址與古建筑（國際）研究中心主任蔣維樂及其團隊，在大遺址保護利用及復雜環(huán)境遺產(chǎn)保護領域取得的顯著成果也引來眾多關注。

該科研團隊根據(jù)高原環(huán)境溫差大、紫外線強、材料老化的情況，對高原藏式建筑采取耐候性高分子復合材料結合增材制造技術進行小尺度木構件的原位替換。其間，在修復結構中嵌入智能傳感器，建立動態(tài)響應模型，構建無線傳感網(wǎng)絡與智能監(jiān)測平臺，實現(xiàn)對修復區(qū)域的實時健康監(jiān)測與預警，在實體文化遺產(chǎn)的智能保護修復與監(jiān)測前沿領域展現(xiàn)強大跨學科創(chuàng)新能力。

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科技加持 褪色的歷史重煥光彩

1987年7月29日的《光明日報》有一則新聞：“一本字跡幾乎全已消褪的會議記錄擺放在……長方形桌案上，一位年輕人用鑷子夾起一塊蘸著藥水的小棉球在上面輕輕擦了幾下，那記錄本上立即神奇地現(xiàn)出清晰的字跡來……”這位“年輕人”就是陜西師范大學材料科學與工程學院教授李玉虎。

李玉虎教授為學生答疑解惑。

圖源 / 《半月談》

時光倏忽而過，陜西師范大學歷史文化遺產(chǎn)保護教育部工程研究中心里，李玉虎小心翼翼用棉球蘸著自研溶液輕輕點按脆化褪色的檔案，動作一如當年般謹慎細致。數(shù)十年間，這位文物“醫(yī)生”帶領科研團隊研發(fā)出了“檔案、圖書規(guī)模化氣相脫酸與加固技術”“同種油滿材料催化固化膠粘劑”“彩畫霉菌去除技術”等技術，如今不僅擁有100余項發(fā)明專利，還將研究領域從紙質文獻擴展到土遺址、壁畫、彩繪、影像資料保護等方面。

不久前，李玉虎教授團隊收到來自河北省隆堯縣文化發(fā)展中心的感謝信。該中心收藏的著名詩人臧克家致河北著名作家堯山壁的書信于去年8月遭水浸，字跡洇化消失殆盡。該科研團隊接到緊急委托后，應用“褪色藍墨水字跡顯色固色”“穩(wěn)定材料消除光散射”創(chuàng)新技術搶救修復，成功使消失字跡顯現(xiàn)原貌。

這是該科研團隊因成功修復檔案與文物收到的第125封感謝信或應用證明，也是他們完成的130余項檔案修復保護工程中 70余萬件珍貴檔案之一。

臧克家致堯山壁書信修復前后對比。

圖源 / 《中國檔案報》

紙質文獻、壁畫、膠片等的風化、褪色、剝落、霉變中有化學、物理變化的作用，因而它們的修復也需要創(chuàng)新性科學技術的加持。

如被稱為感光影像資料病害中“癌癥”的醋酸綜合癥，是醋酸電影膠片、航拍片、縮微片等感光影像資料嚴重酸化釋放酸氣，分泌增塑劑污染物，發(fā)生扭曲變形等情況的病害。

李玉虎及其團隊研發(fā)的無機納米功能材料流平粘接脫酸技術，篩選、復配不同種類、不同尺度的無機偏堿性納米材料、粘結劑、流平劑、適宜溶劑恢復膠片光學原貌及性質。最終研發(fā)出全球第一套“醋酸綜合癥”治理成套設備和工藝體系，使影像劣化消失，起翹成渣、板結成塊的電影膠片等感光影像資料恢復原貌。

針對破壞照片、底片原貌與光學性質的“銀鏡”病害，玻璃底片乳劑層龜裂脫落的嚴重病害，又分別研發(fā)微量界面保護性去除劑與精細去除工藝、添加防霉劑與交聯(lián)劑的兼容性明膠加固劑，篩選兼容性回貼修復材料，研究精細回貼修復工藝來恢復加固影像原貌。

這一系列原創(chuàng)性、工程性科研成果，已達到國際領先水平。

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多校合力 織就文保科技防護網(wǎng)

陜西高校文保科研工作如同一場“拉力賽”，都在自己的“賽段”上全力奔跑。

2016年，陜西省文物局與西安交大、西北大學等高校簽約，組建全國首個省級文物科技保護聯(lián)盟“陜西省文物保護科技創(chuàng)新聯(lián)盟”。該聯(lián)盟探索建立跨學科、跨領域、跨行業(yè)、跨部門的平臺共用、基地共建、設備共享、人才共培、課題共研的合作新模式，面向文物防、保、研、管、用5大需求領域，促進科研成果轉化，推動關鍵共性技術攻關，推進文物保護事業(yè)發(fā)展。

近十年過去，這里已成為推動全國文物保護工作的強勁“科技引擎”。

西北大學文化遺產(chǎn)研究與保護技術教育部重點實驗室分析測試中心。

秦始皇帝陵博物院與西安交大合作項目“中國古代彩繪的指紋識別及有機、無機雜化材料保護關鍵技術和應用”獲得教育部科技進步二等獎；西北大學教授徐國保通過源自樹輪和文獻的證據(jù)，再現(xiàn)了人類文明演變中的極端氣候記錄；西安理工大學教授朱才輝將現(xiàn)代科技應用到西安鐘樓基座保護中；西安建筑科技大學教授薛建陽及其團隊完成了應縣木塔史上最全面殘損調查——對組成木塔的11萬余個構件逐個拍照測量，建立三維數(shù)據(jù)庫和殘損信息庫，開發(fā)數(shù)字化古建筑監(jiān)測預警云平臺系統(tǒng)；陜西科技大學陜西省地下文物保護利用協(xié)同創(chuàng)新中心組建“有機質地下文物團隊”等四個交叉創(chuàng)新團隊，開展古陶瓷研究、文物健康評估、文物病害防護、3D數(shù)字修復等工作……

科技飛速發(fā)展的今天，高新科技與文物保護、考古研究的結合為揭開歷史謎團、守護文化遺產(chǎn)提供了強大助力。這些科學技術不僅延長了文物壽命，更讓文化遺產(chǎn)突破物理邊界，在云端實現(xiàn)永續(xù)傳承。

文保科技工作者的智慧，為冰冷的儀器注入了人文的溫度，文物的厚重，則為前沿科技賦予了文明的深度，讓中華文明在守正創(chuàng)新中生生不息。

（圖文來源于“文物陜西”，侵刪）

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