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 嚴勇

經歷千年風雨洗禮，石窟寺面臨諸多挑戰，裂隙滲水、風化殘缺、開裂剝落、結構失穩……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好古老的石窟寺，一代代守護者探索出新的“中國智慧”。在“2024·石窟寺保護國際論壇”上，國家文物局表示，經過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，但我們發現，在歷史上，強降水事件會導致薄頂洞窟滲水，微生物暴發。”敦煌研究院保護研究所副所長、研究館員武發思介紹了運用碳14測年法發現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。”對微生物的習性，武發思打了個生動的比方。他和同事們還發現，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”的它們變為礦化加固的幫手。中國工程院院士、重慶大學教授劉漢龍介紹，新興的微生物巖土工程是將微生物礦化過程應用于巖土工程，對提高土體強度、滲透性等基本性能具有顯著作用。

通過大量實驗，劉漢龍團隊驗證了微生物礦化加固技術對石質文物、土遺址和可移動文物等修復的有效性和實用性，并且具有兼容性好、強度高、耐候性強、綠色環保等優勢。目前，該技術已應用于大足石刻等多處文物的保護，修復效果良好。

龍門石窟研究院工作人員對洞窟造像進行數字化掃描。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，中國文化遺產研究院文物保護與科技創新(浚縣)基地，利用探地雷達、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行勘測研究，探明裂隙滲流路徑及巖體滲水發育機理。同時，通過掃描電子顯微鏡、XDR衍射分析、拉曼分析、紅外熱成像等現代分析手段，從微觀結構與礦物成分角度對巖體淺表層風化機理進行深入研究，研發出適用于大伾山摩崖大佛及石刻的修復材料與修繕工藝。

這是中國文化遺產研究院文物保護與科技創新（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、客流量等數據，正被集中顯示在一整面墻的大屏幕上，甚至幾百公里內的降雨、洪水、風沙情況，也在大屏幕上實時更新。

這套預防性保護監測預警體系，依靠在窟區范圍內投放的600多個不同類型傳感器，實現了莫高窟大環境、洞窟微環境、文物本體、崖體、展陳和游客承載量等數據的實時采集和交互分析。“如果我們通過系統發現洞窟中的相對濕度、二氧化碳等監測數據超過預警值，洞窟就會停止開放并自然通風，最大限度確保文物安全。”敦煌研究院石窟監測中心工作人員說。

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

在實驗倉內，放置著重達數噸的大型土遺址樣品。工作人員操作設備，實驗倉內就能模擬出刮風、下雨、飄雪、太陽照射等各種氣象條件。樣品中間層鋪設了系列溫度、含水率傳感器，用來監測溫度高低、降雨大小變化對樣品劣化影響規律，以期揭示土遺址表面風化病害的發育機制。

郭青林說，傳統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。這就導致實驗室數據與真實情況之間可能存在巨大偏差，進而影響保護研究。

“文物保護已進入深水區。要從搶救性保護向預防性保護轉變，就必須搞清文物劣化的深層機理。”郭青林說，較之傳統的室內實驗和現場試驗，多場耦合實驗室具有時間可控、變量可控、條件可重復、能進行足尺模型試驗等優點。

給石窟寺“拍完整彩照”有多難

20世紀80年代末，敦煌研究院首次嘗試利用計算機數字化技術永久保存敦煌壁畫、彩塑等珍貴資料。最初，文物工作者們用柯達膠卷拍照、洗照片，后來用高保真數字相機拍攝，再用計算機技術拼接還原。從提出構想到真正做成高保真數字檔案花了20年。

敦煌研究院文物數字化保護團隊圖像處理人員在拼接壁畫圖像 陳斌 攝

由于石窟特殊的結構、布局，敦煌文物數字化過程繁復。影像采集時，人員在逼仄的窟內空間小心騰挪。進入窟內后，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。經過拼接、數碼生成的壁面是原作的4倍大，在銀幕上看遠比在洞窟看更清晰。”敦煌研究院文物數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模割取龜茲石窟壁畫，其中損失最嚴重的就是克孜爾石窟。遠隔千里外，浙江理工大學的一群學生在該校藝術與設計學院副教授孫岱嬋的帶領下，為復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、衣服顏色還是頭發顏色，再一點點去尋找、貼補，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，才有可能還原壁畫原本的樣貌。

浙江理工大學孫岱嬋副教授團隊的學生在古壁畫修復中心進行壁畫數字修復工作

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

當一片片經過數字復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微信群里沸騰了，團隊的每位學生激動無比。孫岱嬋和她的團隊還將探索并形成經驗，在不損失原壁畫藝術性的前提下，對克孜爾石窟壁畫進行更具可信度的數字修復。