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敦煌石窟科技保护开拓者如何给文物“看病”
价值中国推荐 2019-05-14 17:04 小康财智2019年第4期 解读此文 收藏此文

  近40年来,集珍贵性与脆弱性于一身的莫高窟,由抢救性保护过渡至预防性保护“转危为安”。由敦煌研究院主导研发的中国首个文物出土现场保护移动实验室,实现了对出土文物的零距离保护;“数字敦煌”项目推动高冷的千年文化遗产“飞入寻常百姓家”;游客承载量设置保障了文物和游客的双重安全……文|《小康》·中国小康网记者于靖园敦煌石窟大多数开凿在以砂砾岩为主体的岩壁上,经过1600多年的风吹雨打,洞窟已经产生了裂隙和断壁。如何有效地保护这些极其珍贵的石窟,是一道世界性难题。直到20世纪80年代中期,一种叫做PS的材料被研发,这个问题才得到解决。

  解决这道千古难题的人就是李最雄。

  生于1941年的李最雄,毕业于西北师范学院化学系,青年时工作于甘肃省博物馆,后调任敦煌研究院保护所副所长、所长、副院长等职,从事石窟壁画及土建筑遗址保护的教学、研究及工程管理逾50年,主持完成了40余项重大科研和国际合作项目,业界称其为“敦煌石窟科技保护的开拓者和领路人”。


  首创PS材料为石窟加固李最雄用长达几十年的时间跑遍了大西北的石窟,研发工作是从对以前材料的质疑开始的。

  “我在(20世纪)70年代开始做壁画保护,特别是70年代末,接受了一项国家文物局的科研项目,保护加固甘肃砂砾岩文物。绝大部分科学家都以有机材料进行加固,但我考虑到这类石窟,我想找一种无机高分子材料达到这个目的。”

  研制并反复地验证这种材料是一个艰辛的过程。当时,李最雄只带了两个年轻人,轮流住在实验室里,他买了一个定时钟,4个小时就要起来,哪怕是夜里3点也得起来把样品取出来做处理。

  再苦再累李最雄也一定要坚持下去,他不仅要试验出一种理想中的材料,同时还必须证明他的这种无机材料确实优于当时正在使用的有机材料。和他工作过的同事都表示,“从来没看到他因为失败而挫败,而是持续做、反复做,直到试验结果满意为止,非常执着”。

  面对我国西北地区砂岩石窟文物严重风化的现状,李最雄经过十多年的现场勘查和室内反复实验,找到了砂砾岩石窟风化的病根,从近十种无机胶结材料和十多种模数的硅酸钾中筛选出模数3.80—4.00的硅酸钾(简称PS)进行加固,可达到缓解“病症”的效果。PS的研制成功是丝绸之路砂砾岩石窟保护加固的一个重大突破,达到了国际领先水平。

  1983年,李最雄开始把自己研制的材料用于麦积山石窟表面的抗风化加固。可事情并非一帆风顺。因为在1984年工程验收时,与会70多位专家对这种新材料的意见不一。PS材料的成果虽然通过了鉴定,但推广却被搁置。

  “我找了段文杰,当时敦煌研究院的院长,他说我们那里确实需要你这么一个年轻人,很有思路。” 李最雄回忆道。

  被段院长调入敦煌研究院任保护研究所副所长后,李最雄和他的PS都找到了用武之地。他建立了敦煌莫高窟新的保护研究所,改变了原来只有两排平房实验室的格局。由原来的不到十人的队伍发展成为几十人的专业团队。

  李最雄用自己发明的新材料对敦煌榆林石窟进行了加固,获得了成功。之后,他在其他石窟的保护上又获得成功。但他并不满足这项新成果,又向文物保护的另一个大难题,向敦煌壁画褪色的原因发起了挑战。1988年,李最雄开始啃起这块“硬骨头”。

  有一种颜料叫做铅丹,好多洞窟里面的铅丹已经变了色,原来它是一种橘红色。很长时间以来,人们一直认为引起铅丹色彩蜕变的主要原因是热氧化。而李最雄通过长期观察,对这个当时几乎已成定论的看法提出了疑问。

  “过去有些科研单位跟我们合作,也做过一些颜料变色的研究,他们当时认为这个铅颜料,因为在敦煌环境条件下,紫外线又强,主要是由氧化引发变色。我是学化学的,铅从四氧化三铅变到二氧化铅,温度要达到200多摄氏度才能发生这种变化,洞窟里边不可能有这样的条件。”

  对壁画褪色的“热氧化说”产生怀疑之后,李最雄查阅大量文献,寻找新的理论解释。恰在这时,一次莫高窟采样实验,引起了他的注意。

  “莫高窟顶子上有一个天王堂,在戈壁上风吹日晒,它的壁画很破碎,一些样品已经剥落,我选了一些样品。”李最雄一共选了十三个样品。结果分析以后,他觉得很奇怪。因为所有在洞窟里面选择的样品,铅颜料都不同程度地发生了变色。只有李最雄在莫高窟顶的那个天王堂选的那个样品,而且是壁画碎了以后掉在门口的那个样品的铅丹没有变色。这一发现让李最雄非常高兴,因为这已经初步断定不是强的光线影响它的变色。

  李最雄的想法通过试验,得到了证实。可是,仅仅是推翻热氧化的结论,并不能完全解释铅丹退色的原因。李最雄设想,铅丹产生变色的原因可能是湿度。有了令人兴奋的新想法,李最雄开始了严谨的科学实验。他发现,在90%湿度的条件下,铅丹会在一周内变色,但是令人困惑的是,莫高窟地处戈壁滩,干旱缺水,怎么可能会有90%湿度的问题呢?

  “我在实验室里做的结果是,铅丹在湿度比较高的时候变色很快,也就是当初已经变色了。现在经过千百年以后,洞窟里的环境条件,实际上跟室外已经基本上达到平衡。”历经大量科学试验和反复论证,最终得出影响壁画褪色和变色与二氧化碳、光照、温度、湿度、风力等环境因素影响有关,而湿度是致使铅丹变色的主要原因。湿度引起铅丹退色的科学发现为敦煌洞窟壁画的保护提供了有效的指导,使洞窟保持干燥通风控制温度成为首要措施。

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