近日，由北京市文物局、北京市房山區(qū)人民政府、中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所主辦的2018年“文化自然遺產(chǎn)日”北京市主會(huì)場(chǎng)活動(dòng)于周口店遺址舉行。觀眾可以親自走進(jìn)猿人洞，看看猿人留下的灰燼和土層，也可以通過數(shù)字投放看到猿人洞的滄海桑田之變換等。除此之外， 2018年“文化和自然遺產(chǎn)日”北京市的系列主題活動(dòng)在周口店遺址博物館、慈悲庵、中國(guó)古動(dòng)物博物館、頤和園等多地同期舉行。在系列活動(dòng)中，觀眾既可以體驗(yàn)鉆木取火、遠(yuǎn)古狩獵、考古挖掘等趣味項(xiàng)目，還可以看到皇家祭祀表演、明朝服飾表演等精彩演出。在此次系列活動(dòng)中，“新技術(shù)護(hù)航文化遺產(chǎn)未來”成為新的主題，而在如今，新技術(shù)又是如何護(hù)航文化遺產(chǎn)的呢？

遺址披上“新衣”

周口店遺址猿人洞，原是一個(gè)天然石灰?guī)r溶洞。從大約五六十萬年前起，“北京人”在這里斷斷續(xù)續(xù)生活到約20萬年前，“北京人”的遺骨、遺物、遺跡和洞頂塌的石塊和洞外流入的泥沙等，在洞內(nèi)一層又一層充填起來，形成巨厚的堆積層?！安灰此皇且恍┖?jiǎn)單的石頭、骨頭，它是一部教科書，是一部歷史書。 ”中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所研究員高星說。

然而長(zhǎng)期以來，周口店遺址處于露天狀態(tài)——風(fēng)吹日曬、雨水沖刷、冰雪侵襲、植被根系生長(zhǎng)、動(dòng)物活動(dòng)等各種自然力的破壞導(dǎo)致部分山體塌陷，遺址的巖壁迅速剝蝕，導(dǎo)致“北京人”的老房子險(xiǎn)象環(huán)生。但該如何對(duì)其進(jìn)行有效保護(hù)而又不影響其所處環(huán)境，成為了一大難題。

2012年，在歷經(jīng)3年的專家論證之后，周口店遺址管理處與清華大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院合作的猿人洞遺址保護(hù)方案最終被聯(lián)合國(guó)教科文組織和國(guó)家文物局批準(zhǔn)。這是一座前所未有的史前遺址保護(hù)方案——采用大跨度的弧形殼體鋼結(jié)構(gòu)橫跨猿人洞遺址之上，對(duì)整個(gè)遺址進(jìn)行全方位覆蓋。這樣的設(shè)計(jì)既要實(shí)現(xiàn)對(duì)遺址的全面保護(hù)，又絕不能喧賓奪主，為實(shí)現(xiàn)這一目的，設(shè)計(jì)師進(jìn)行了精密的計(jì)算，通過等高線還原出山體原貌，設(shè)計(jì)出和四周連綿起伏的山巒一致的建筑輪廓曲線。保護(hù)罩的設(shè)計(jì)亦是別出心裁，設(shè)計(jì)師根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)和氣候數(shù)據(jù)，進(jìn)行了大量數(shù)據(jù)模擬分析和計(jì)算將遺址的保護(hù)罩化整為零，將保護(hù)罩劃分為825個(gè)葉片，進(jìn)行相互搭建，并且葉片之間留有一定的空隙，既防止雨水進(jìn)入，又讓空氣自然流通，保證了猿人洞內(nèi)外溫度、濕度相對(duì)一致。

825個(gè)葉片，每個(gè)葉片角度都不相同，為了保證施工時(shí)的精確性，設(shè)計(jì)師給每個(gè)葉片都編了號(hào)碼。在搭建時(shí)，每個(gè)點(diǎn)都需要通過xyz三個(gè)坐標(biāo)進(jìn)行精確的空間定位，最后再對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行拼裝，這對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)施工是極大的挑戰(zhàn)。正如周口店北京人遺址管理處主任董翠平所說：“在一個(gè)遺址上加蓋保護(hù)棚，在世界上是為數(shù)不多的，其難度比在平地上做一個(gè)類似的保護(hù)棚要難得多。 ”

在世界文化遺產(chǎn)上大興土木，如同在刀尖上跳舞，稍不留神可能就會(huì)造成無法估量的損失。在進(jìn)行多次論證之后，遺址管理處決定對(duì)整個(gè)施工的重要參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為此他們專門設(shè)計(jì)了一套特殊的工程檢測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了邊施工邊檢測(cè)。最終，施工方利用特殊的支架體系作為支撐，通過兩臺(tái)重型吊車對(duì)異形鋼結(jié)構(gòu)同時(shí)進(jìn)行吊裝及空中焊接，成功將由28根橫向及15根縱向的鋼梁組成的巨大的保護(hù)棚罩固定，高低錯(cuò)落地覆蓋在整個(gè)猿人洞的上方。

經(jīng)過7年論證， 3年施工，這個(gè)具有重要?dú)v史價(jià)值和極高科學(xué)地位的猿人洞終于披上了“新衣” ，得到了保護(hù)。

“慧眼”看透古跡“心臟”

除了猿人洞遺址的保護(hù)，在建城3000多年、建都800多年、擁有世界文化遺產(chǎn)7處，文物遺存3000余處的北京，科技早已悄然進(jìn)入到文化遺產(chǎn)保護(hù)中。

北宋李誡有言：“凡構(gòu)屋之制，皆以材為祖。 ”在中國(guó)傳統(tǒng)古建筑中，木結(jié)構(gòu)的使用隨處可見，早在唐朝就已形成一套嚴(yán)整的木結(jié)構(gòu)建筑制作方法。但是，木材在具有良好抗震性能的同時(shí)，亦存在容易受溫度、濕度以及蟲害的影響而產(chǎn)生腐爛、蟲蛀等問題。如何準(zhǔn)確檢測(cè)、評(píng)價(jià)古建筑木結(jié)構(gòu)和木構(gòu)件的安全性能就成為保護(hù)古建筑必須要面對(duì)的問題，也是保護(hù)古建筑“長(zhǎng)命百歲”的先決條件。

“在現(xiàn)在的古建筑保護(hù)中，有一種新型科學(xué)儀器——微鉆阻力儀，靠著它，我們就像長(zhǎng)了一雙透視眼——可以‘看透’木心。 ”北京市古代建筑研究所科技保護(hù)研究室主任、副研究館員張濤介紹，微鉆阻力儀像一個(gè)長(zhǎng)方形的鐵盒子，里面裝有一個(gè)45厘米長(zhǎng)、直徑只有1 . 5毫米的細(xì)長(zhǎng)鉆頭，用它打進(jìn)木頭心，只在木頭表面留下一個(gè)看不見的小孔，對(duì)古建筑的損傷極低。通過連接在鉆頭后面的傳感器，可以顯示出木頭內(nèi)部的情況。“儀器吐出的紙帶上的曲線就像心電圖的曲線，隨著微型鉆頭不斷鉆進(jìn)，曲線會(huì)出現(xiàn)高低不平的變化。當(dāng)曲線突然從一個(gè)高峰跌落，經(jīng)過一段低谷之后又開始上升，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，我們就能判斷這根木頭出現(xiàn)了空心，連空心的大小都一目了然。 ”張濤說，一般在一根木頭上打下2到3個(gè)孔，就能確定空心有多長(zhǎng)，是整根木頭都空了，還是空了幾分之一或一半，之后就可以確定醫(yī)治方案了：空心小的，可以想法修補(bǔ)，空心厲害的，就要及時(shí)換掉。

把新技術(shù)應(yīng)用到古建筑修繕修復(fù)過程中，快速準(zhǔn)確判定木構(gòu)件的糟朽程度及病害類型，為修繕設(shè)計(jì)提供依據(jù)，為建立古建筑健康檔案提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，推動(dòng)前期木構(gòu)件無損檢測(cè)已成為科學(xué)系統(tǒng)保護(hù)木構(gòu)件古建筑的基本前提和必備環(huán)節(jié)。

古跡中除了木材，石材也占有相當(dāng)大的比例，如明十三陵石刻文物、神道石像生、頤和園耶律楚材墓、長(zhǎng)城等，這些石材古跡亦會(huì)在大自然的風(fēng)吹雨打中受到損傷。就長(zhǎng)城而言，城墻看起來很厚，實(shí)際上是磚、石砌的外皮，里面都是夯土或者碎石。幾百年風(fēng)霜雨雪的滲透，長(zhǎng)城城墻也會(huì)出現(xiàn)空心塌陷的毛病。對(duì)付城墻，不能用打孔鉆探的方法，怎么辦？

激光掃描技術(shù)在這里就能應(yīng)用得上了——通過激光掃描測(cè)量的方法，大面積、大量采集空間點(diǎn)位信息，并建立三維影像模型。在激光的“慧眼”下，專家們可以看到石材古跡內(nèi)部的情況，有問題的地方可以提前預(yù)警，需要維修時(shí)也能有的放矢。

而這些還只是科技文物保護(hù)中很小一部分。近年來，在文化遺產(chǎn)保護(hù)中的納米技術(shù)與文物加固、顏色科學(xué)與文物虛擬修復(fù)、傳感技術(shù)與文物預(yù)防性保護(hù)、文物信息數(shù)字化研究與應(yīng)用、巖土工程技術(shù)與文物穩(wěn)定性加固、地球物理探測(cè)與考古研究等方面均有大量新型科學(xué)技術(shù)得到應(yīng)用，這足以讓我們相信今后會(huì)有更多更好的技術(shù)為祖國(guó)文化遺產(chǎn)保駕護(hù)航。