半月談記者 張玉潔 張瑜 袁月明 周文沖 張海磊 周以航 馬思嘉 蘇醒 馮開華 嚴(yán)勇

經(jīng)歷千年風(fēng)雨洗禮，石窟寺面臨諸多挑戰(zhàn)，裂隙滲水、風(fēng)化殘缺、開裂剝落、結(jié)構(gòu)失穩(wěn)……都是石窟寺可能遇到的典型“病害”。如何通過各種科技手段保護(hù)好古老的石窟寺，一代代守護(hù)者探索出新的“中國智慧”。在“2024·石窟寺保護(hù)國際論壇”上，國家文物局表示，經(jīng)過70多年努力，重要石窟寺重大險情基本消除。

微生物，雙刃劍

“許多人都以為敦煌莫高窟地處干旱地帶，不會有微生物生長，但我們發(fā)現(xiàn)，在歷史上，強(qiáng)降水事件會導(dǎo)致薄頂洞窟滲水，微生物暴發(fā)。”敦煌研究院保護(hù)研究所副所長、研究館員武發(fā)思介紹了運(yùn)用碳14測年法發(fā)現(xiàn)的石窟寺生物病害及其防治研究成果。

“它們最喜歡碳水，還需要營養(yǎng)元素氮，好比我們點了一碗牛肉面，還要加個蛋。”對微生物的習(xí)性，武發(fā)思打了個生動的比方。他和同事們還發(fā)現(xiàn)，微生物為避光還會“躲”到砂巖里。

只要合理利用微生物，也能將“搗蛋”的它們變?yōu)榈V化加固的幫手。中國工程院院士、重慶大學(xué)教授劉漢龍介紹，新興的微生物巖土工程是將微生物礦化過程應(yīng)用于巖土工程，對提高土體強(qiáng)度、滲透性等基本性能具有顯著作用。

通過大量實驗，劉漢龍團(tuán)隊驗證了微生物礦化加固技術(shù)對石質(zhì)文物、土遺址和可移動文物等修復(fù)的有效性和實用性，并且具有兼容性好、強(qiáng)度高、耐候性強(qiáng)、綠色環(huán)保等優(yōu)勢。目前，該技術(shù)已應(yīng)用于大足石刻等多處文物的保護(hù)，修復(fù)效果良好。

龍門石窟研究院工作人員對洞窟造像進(jìn)行數(shù)字化掃描。袁月明 攝

找病理，防未病

大伾山摩崖大佛位于河南鶴壁浚縣。浚縣文化廣電和旅游局工作人員張銀波介紹，中國文化遺產(chǎn)研究院文物保護(hù)與科技創(chuàng)新(浚縣)基地，利用探地雷達(dá)、高密度電法、震法勘探等科技手段，對大佛造像滲水點及賦存巖體的地層條件進(jìn)行勘測研究，探明裂隙滲流路徑及巖體滲水發(fā)育機(jī)理。同時，通過掃描電子顯微鏡、XDR衍射分析、拉曼分析、紅外熱成像等現(xiàn)代分析手段，從微觀結(jié)構(gòu)與礦物成分角度對巖體淺表層風(fēng)化機(jī)理進(jìn)行深入研究，研發(fā)出適用于大伾山摩崖大佛及石刻的修復(fù)材料與修繕工藝。

這是中國文化遺產(chǎn)研究院文物保護(hù)與科技創(chuàng)新（浚縣） 基地實驗室中展示的研究試樣 袁月明 攝

在敦煌研究院敦煌石窟監(jiān)測中心，每個開放洞窟的溫度、濕度、二氧化碳濃度、客流量等數(shù)據(jù)，正被集中顯示在一整面墻的大屏幕上，甚至幾百公里內(nèi)的降雨、洪水、風(fēng)沙情況，也在大屏幕上實時更新。

這套預(yù)防性保護(hù)監(jiān)測預(yù)警體系，依靠在窟區(qū)范圍內(nèi)投放的600多個不同類型傳感器，實現(xiàn)了莫高窟大環(huán)境、洞窟微環(huán)境、文物本體、崖體、展陳和游客承載量等數(shù)據(jù)的實時采集和交互分析。“如果我們通過系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)洞窟中的相對濕度、二氧化碳等監(jiān)測數(shù)據(jù)超過預(yù)警值，洞窟就會停止開放并自然通風(fēng)，最大限度確保文物安全。”敦煌研究院石窟監(jiān)測中心工作人員說。

2020年底，歷經(jīng)多年建設(shè)的國家古代壁畫與土遺址保護(hù)工程技術(shù)研究中心多場耦合實驗室在敦煌投運(yùn)。“多場耦合，簡言之就是同時模擬多種不同的環(huán)境條件。”敦煌研究院副院長郭青林說。

在實驗倉內(nèi)，放置著重達(dá)數(shù)噸的大型土遺址樣品。工作人員操作設(shè)備，實驗倉內(nèi)就能模擬出刮風(fēng)、下雨、飄雪、太陽照射等各種氣象條件。樣品中間層鋪設(shè)了系列溫度、含水率傳感器，用來監(jiān)測溫度高低、降雨大小變化對樣品劣化影響規(guī)律，以期揭示土遺址表面風(fēng)化病害的發(fā)育機(jī)制。

郭青林說，傳統(tǒng)的實驗室只能承載小體量的樣品，且溫度、濕度等條件的變化幅度小，實驗時間短。而以長城為代表的土遺址，大多在戶外，常年接受日曬雨淋，甚至要面臨極端天氣。這就導(dǎo)致實驗室數(shù)據(jù)與真實情況之間可能存在巨大偏差，進(jìn)而影響保護(hù)研究。

“文物保護(hù)已進(jìn)入深水區(qū)。要從搶救性保護(hù)向預(yù)防性保護(hù)轉(zhuǎn)變，就必須搞清文物劣化的深層機(jī)理。”郭青林說，較之傳統(tǒng)的室內(nèi)實驗和現(xiàn)場試驗，多場耦合實驗室具有時間可控、變量可控、條件可重復(fù)、能進(jìn)行足尺模型試驗等優(yōu)點。

給石窟寺“拍完整彩照”有多難

20世紀(jì)80年代末，敦煌研究院首次嘗試?yán)糜嬎銠C(jī)數(shù)字化技術(shù)永久保存敦煌壁畫、彩塑等珍貴資料。最初，文物工作者們用柯達(dá)膠卷拍照、洗照片，后來用高保真數(shù)字相機(jī)拍攝，再用計算機(jī)技術(shù)拼接還原。從提出構(gòu)想到真正做成高保真數(shù)字檔案花了20年。

敦煌研究院文物數(shù)字化保護(hù)團(tuán)隊圖像處理人員在拼接壁畫圖像 陳斌 攝

由于石窟特殊的結(jié)構(gòu)、布局，敦煌文物數(shù)字化過程繁復(fù)。影像采集時，人員在逼仄的窟內(nèi)空間小心騰挪。進(jìn)入窟內(nèi)后，要不斷測光，避免最終成像有陰影。必須采用恒溫冷光源，將對文物本體的影響降到最低。采集完成后，還要將照片拼接還原成高保真壁畫圖，拼接誤差要控制在毫米級，根根發(fā)絲都要做到無縫銜接。

“一個十幾平方米的壁畫，需要拍攝幾千張照片。經(jīng)過拼接、數(shù)碼生成的壁面是原作的4倍大，在銀幕上看遠(yuǎn)比在洞窟看更清晰。”敦煌研究院文物數(shù)字化研究所所長俞天秀說。

在克孜爾石窟第38窟的壁畫中，富麗多姿的樂舞造型與種類豐富的樂器交相輝映，被稱為伎樂窟。過去外國探險隊曾大規(guī)模割取龜茲石窟壁畫，其中損失最嚴(yán)重的就是克孜爾石窟。遠(yuǎn)隔千里外，浙江理工大學(xué)的一群學(xué)生在該校藝術(shù)與設(shè)計學(xué)院副教授孫岱嬋的帶領(lǐng)下，為復(fù)原這鉛華滿壁默默工作3年多。

留存在石窟中的幾乎都是壁畫殘片，有時甚至只是一個小白點。孫岱嬋表示，看著這個小殘片，一點點去思考，是膚色、衣服顏色還是頭發(fā)顏色，再一點點去尋找、貼補(bǔ)，感受壁畫中佛像的眼睛、鼻子，分析這幅壁畫原本的故事情節(jié)，才有可能還原壁畫原本的樣貌。

浙江理工大學(xué)孫岱嬋副教授團(tuán)隊的學(xué)生在古壁畫修復(fù)中心進(jìn)行壁畫數(shù)字修復(fù)工作

修復(fù)壁畫的過程也是一場修行。工作者需要兼具技術(shù)、情感和藝術(shù)感知，才不會在復(fù)原過程中抹除壁畫原本的樣貌。

當(dāng)一片片經(jīng)過數(shù)字復(fù)原后的壁畫殘片匯聚在一起，形成一幅完整壁畫，孫岱嬋所在的壁畫修復(fù)微信群里沸騰了，團(tuán)隊的每位學(xué)生激動無比。孫岱嬋和她的團(tuán)隊還將探索并形成經(jīng)驗，在不損失原壁畫藝術(shù)性的前提下，對克孜爾石窟壁畫進(jìn)行更具可信度的數(shù)字修復(fù)。