千年文物“出”泥成“蝶”——西工大科技力量

隋炀帝萧后冠博鬓之一的文物现状（上图）。

本报记者郭青摄 X光片清晰显示出装饰图案（下图）。

本报记者 郭青 翻拍

西北工业大学教授杨军昌（左三）和他的文保团队。本报记者 郭青 摄

本报记者 吕扬 郭青

陕西考古博物馆有两件镇馆之宝格外引人注目。一件是国内考古发现等级最高、保存最完整的萧后冠，一件是被称为“中国古代第一辆豪车”的甘肃省马家塬戎人礼仪车。

这两件镇馆之宝刚出土时朽烂不堪，难以辨认本身面目。能够破泥成“蝶”，得益于西北工业大学文保团队运用现代工业设计和材料科学在文物保护与修复中的成功实践。

在很多人印象中，文物保护属文史专业，是综合类大学的强项。西北工业大学作为理工类大学，近年来却活跃在考古和文物保护的一线。

揭秘“古代豪车”复原那些事

精巧的木质结构、精细的金属构件、华美的装饰物，陕西考古博物馆开馆时，出土于甘肃省马家塬遗址内，被称为“中国古代第一辆豪车”的戎人礼仪车复原品亮相，格外引人注目。“义渠人不仅在草原上能征善战，还掌握了先进的手工业制造技术。”参与复原的工业设计专家、西北工业大学教授余隋怀解读“义渠豪车”复原的奥秘。“这辆‘豪车’被发现时几乎全部化为泥土。”余隋怀一边在屏幕上展示着动画仿真车辆，一边告诉记者，由于车辆主体为木质结构，2006年在甘肃省马家塬遗址考古现场看到的这辆车，木质部分已经朽烂，只有金属构件、大量的金银箔片、料珠、肉红石髓珠等装饰物嵌在泥土中，可以说这辆“车”其实已不存在。

“当初我们介入车辆复原工作时面临很多困难和挑战。”余隋怀介绍，西北工业大学工业设计研究所的两个团队承担车辆的数字化复原与结构力学分析。2012年，他们开始了该考古项目的修复、分析、论证工作。从考古现场得到的可用信息极为有限，他们在马家塬遗址实地调研，并借鉴东周至秦汉时期的考古资料，创造性地运用工业设计、机械制造、自动化学科的技术和研究方法，对出土车辆进行了设计分析、结构力学分析与测试、数字化复原、再设计、数字化装配、运动仿真、复原工艺拟定，精确地将车辆每个零件的结构、尺寸复原，并以动画仿真形象地展示了车体及各部分的结构。

“现代工业设计技术、工程技术使马家塬车辆得以精确、逼真地重现。”余隋怀介绍。该项目由甘肃省文物考古研究所、北京大学考古文博学院、陕西省考古研究院、西北工业大学、国防科技大学等单位共同参与，是一个从考古学、历史学的角度出发，结合了计算机辅助工业设计、结构力学等学科的跨学科综合性项目合作。北京大学考古文博学院教授刘绪评价：“‘义渠豪车’修复的跨学科合作将载入史册！”

千年萧后冠华丽再现的背后

谁也不会想到，从扬州曹庄隋炀帝墓地发掘现场带回实验室的“一坨土”，经过西北工业大学教授杨军昌和他的文保团队的不懈努力，竟然清理并复制出了目前国内考古发现等级最高、保存最完整的隋唐时期的皇后礼冠与十二钗。

2012年12月至2013年11月，扬州曹庄隋唐墓葬联合考古队在扬州市西湖镇司徒村曹庄发掘了两座古代砖室墓，通过考古发掘和研究证明两座墓葬分别是隋炀帝墓、隋炀帝萧后墓。在隋炀帝萧后墓的考古发掘中，考古专家在清理一处遗迹时发现大量散落的小件遗物，包括残断的铜丝、破碎的铜片、粉化的小珠等，现场判断是一顶结构复杂的头冠。扬州市文物考古研究所所长束家平说：“萧后冠出土时看起来像一坨土。用木签轻轻地敲，一碰到铜饰件就会断裂。”主持隋炀帝萧后冠实验室考古与保护项目的杨军昌介绍，项目组为了最大可能地信息揭示与保存释读，使用显微分析、扫描电镜能谱分析、X-射线探查技术、工业CT等多种科技手段，探明了萧后冠的框架结构、花树分布、饰件材质及制作工艺。在此基础上，2016年1月，萧后冠开始仿制工作，最终呈现出今天让人惊艳的皇后礼冠与十二钗。

2016年9月5日，扬州市文物局和陕西省文物保护研究院在西安召开了“扬州隋炀帝萧后冠实验室考古与保护”项目完成验收会。与会专家惊艳于复原仿制品的精美绚烂，高度评价该项目为实验室考古的成功范例，认为该项目是我国首个从现场到实验室进行有预案的全面考古清理与保护的项目，对我国实验室考古的探索和实践具有推动和示范作用。

杨军昌和他的文保团队依托西北工业大学特色学科优势，厘清出土文物的结构、材料、工艺、劣化机理，进而开展保护修复技术研究、保护材料筛选与研发，使文物寿命得以延长，使文物所承载的历史真相得以还原。

现代科技再现历史真实

借助计算机建模，3000多年前安阳殷墟商代工匠铸造数百公斤青铜鼎的工艺犹如电影画面一样闪现。“我国古代青铜器中应用等壁厚设计已得到学界共识，凝固技术的发展与模拟软件ProCAST的广泛应用，为解决青铜器等壁厚问题提供了契机。相关材料参数的获取，温度的设置，ProCAST软件的模拟等步骤，实现了中国古代青铜器凝固过程的动态还原。”西北工业大学博士杨欢的介绍，让人们明白了为什么3000多年前的安阳殷墟商代工匠，就能铸造出薄厚均匀且浑然一体的巨型青铜器。

目前，中国社会科学院考古研究所安阳工作站已经和西北工业大学签订了共建基地协议。至于为什么选择西北工业大学，安阳工作站副站长、全国人大代表何毓灵研究员认为：“西北工业大学的材料科学研究国际驰名，殷墟这样重要的遗址，文物制作材料和工艺的研究当然要找这样的团队。”

甘肃庆阳市南佐新石器时代遗址是距今5100年至4800年仰韶文化晚期陇东地区一座超大型史前聚落遗址，是探索早期中华文明起源的关键遗址之一。西北工业大学是该遗址考古发掘与研究的3家参与单位之一。“南佐遗址发现目前中国最早的中轴对称的院落式宫殿建筑，是后世周、秦、汉、唐宫殿式布局的源头。这里发现了目前中国体量最大的彩绘陶器和大量的涂朱砂的祭祀礼仪性器物，出土西北地区年代最早、数量最大的水稻遗存等。南佐遗址的考古发现实证了中华文明五千年文明史，是中华文明多元一体格局的重要组成部分。西北工业大学文化遗产研究院持续为南佐遗址出土彩绘陶器等文物的材料及其制作工艺分析提供技术支持。”杨军昌说。

高校是国家科研、育人的重镇，西北工业大学文化遗产研究院自2017年成立以来，与国内、省内考古单位、高校深度合作，在文物现场保护、信息提取、材料研究等诸多方面取得了进展，建立了国家文物局壁画保护基地、陕西省科技厅基地等重点平台。西北工业大学文化遗产研究院逾千平方米的文物保护实验室更是为社会提供成熟的技术、装备和服务。目前，200多家文博单位使用研究院的技术和装备。

2022年9月21日，西北工业大学与国家文物局签署战略合作协议，成为国内唯一一家与国家文物局进行战略合作的高校。西北工业大学将与国家文物局考古研究中心围绕水下考古装备研发、考古遗址保护、考古专业装备研发等方面开展合作。