近日，由北京市文物局、北京市房山區(qū)人民政府、中國科學院古脊椎動物與古人類研究所主辦的2018年“文化自然遺產(chǎn)日”北京市主會場活動于周口店遺址舉行。觀眾可以親自走進猿人洞，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在周口店遺址博物館、慈悲庵、中國古動物博物館、頤和園等多地同期舉行。在系列活動中，觀眾既可以體驗鉆木取火、遠古狩獵、考古挖掘等趣味項目，還可以看到皇家祭祀表演、明朝服飾表演等精彩演出。在此次系列活動中，“新技術(shù)護航文化遺產(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。“不要看它只是一些簡單的石頭、骨頭，它是一部教科書，是一部歷史書。 ”中國科學院古脊椎動物與古人類研究所研究員高星說。

然而長期以來，周口店遺址處于露天狀態(tài)——風吹日曬、雨水沖刷、冰雪侵襲、植被根系生長、動物活動等各種自然力的破壞導致部分山體塌陷，遺址的巖壁迅速剝蝕，導致“北京人”的老房子險象環(huán)生。但該如何對其進行有效保護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建筑設(shè)計研究院合作的猿人洞遺址保護方案最終被聯(lián)合國教科文組織和國家文物局批準。這是一座前所未有的史前遺址保護方案——采用大跨度的弧形殼體鋼結(jié)構(gòu)橫跨猿人洞遺址之上，對整個遺址進行全方位覆蓋。這樣的設(shè)計既要實現(xiàn)對遺址的全面保護，又絕不能喧賓奪主，為實現(xiàn)這一目的，設(shè)計師進行了精密的計算，通過等高線還原出山體原貌，設(shè)計出和四周連綿起伏的山巒一致的建筑輪廓曲線。保護罩的設(shè)計亦是別出心裁，設(shè)計師根據(jù)現(xiàn)場的地質(zhì)和氣候數(shù)據(jù)，進行了大量數(shù)據(jù)模擬分析和計算將遺址的保護罩化整為零，將保護罩劃分為825個葉片，進行相互搭建，并且葉片之間留有一定的空隙，既防止雨水進入，又讓空氣自然流通，保證了猿人洞內(nèi)外溫度、濕度相對一致。

825個葉片，每個葉片角度都不相同，為了保證施工時的精確性，設(shè)計師給每個葉片都編了號碼。在搭建時，每個點都需要通過xyz三個坐標進行精確的空間定位，最后再對鋼結(jié)構(gòu)進行拼裝，這對于現(xiàn)場施工是極大的挑戰(zhàn)。正如周口店北京人遺址管理處主任董翠平所說：“在一個遺址上加蓋保護棚，在世界上是為數(shù)不多的，其難度比在平地上做一個類似的保護棚要難得多。 ”

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

經(jīng)過7年論證， 3年施工，這個具有重要歷史價值和極高科學地位的猿人洞終于披上了“新衣” ，得到了保護。

“慧眼”看透古跡“心臟”

除了猿人洞遺址的保護，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，科技早已悄然進入到文化遺產(chǎn)保護中。

北宋李誡有言：“凡構(gòu)屋之制，皆以材為祖。 ”在中國傳統(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，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。如何準確檢測、評價古建筑木結(jié)構(gòu)和木構(gòu)件的安全性能就成為保護古建筑必須要面對的問題，也是保護古建筑“長命百歲”的先決條件。

“在現(xiàn)在的古建筑保護中，有一種新型科學儀器——微鉆阻力儀，靠著它，我們就像長了一雙透視眼——可以‘看透’木心。 ”北京市古代建筑研究所科技保護研究室主任、副研究館員張濤介紹，微鉆阻力儀像一個長方形的鐵盒子，里面裝有一個45厘米長、直徑只有1 . 5毫米的細長鉆頭，用它打進木頭心，只在木頭表面留下一個看不見的小孔，對古建筑的損傷極低。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，曲線會出現(xiàn)高低不平的變化。當曲線突然從一個高峰跌落，經(jīng)過一段低谷之后又開始上升，根據(jù)經(jīng)驗，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個孔，就能確定空心有多長，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，空心厲害的，就要及時換掉。

把新技術(shù)應用到古建筑修繕修復過程中，快速準確判定木構(gòu)件的糟朽程度及病害類型，為修繕設(shè)計提供依據(jù)，為建立古建筑健康檔案提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，推動前期木構(gòu)件無損檢測已成為科學系統(tǒng)保護木構(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、長城等，這些石材古跡亦會在大自然的風吹雨打中受到損傷。就長城而言，城墻看起來很厚，實際上是磚、石砌的外皮，里面都是夯土或者碎石。幾百年風霜雨雪的滲透，長城城墻也會出現(xiàn)空心塌陷的毛病。對付城墻，不能用打孔鉆探的方法，怎么辦？

激光掃描技術(shù)在這里就能應用得上了——通過激光掃描測量的方法，大面積、大量采集空間點位信息，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警，需要維修時也能有的放矢。

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