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中國2200年前兵馬俑的兵器為何不會生銹?新研究解開秦朝黑科技之謎

兵馬俑的任務在于侍奉死后的秦始皇。 PHOTOGRAPH BY IRA BLOCK, NAT GEO IMAGE COLLECTION

兵馬俑的任務在于侍奉死后的秦始皇。 PHOTOGRAPH BY IRA BLOCK, NAT GEO IMAGE COLLECTION

學者相信鉻涂層在過去兩千多年歲月,保護青銅兵器免于銹蝕。 PHOTOGRAPH BY O. LOUIS MAZZATENTA, NAT GEO IMAGE CO

學者相信鉻涂層在過去兩千多年歲月,保護青銅兵器免于銹蝕。 PHOTOGRAPH BY O. LOUIS MAZZATENTA, NAT GEO IMAGE COLLECTION

(神秘的地球uux.cn報道)據美國國家地理(撰文:JEN PINKOWSKI 編譯:石頤珊):40年來,學者相信2200年前的兵馬俑青銅兵器之所以能保存完好,是因為鍍有鉻。 新研究指出:并非如此。

如果你家浴室的水龍頭閃耀如銀,那大概是鍍了鉻。 這種防銹技術的實驗始于19世紀的歐洲。 然而40年來,關于此技術的起源,學術圈與媒體之間卻流傳著另一套論述:鍍鉻技術發明于公元前3世紀的中國,當時秦國工匠以此保護秦始皇陵墓中的兵馬俑青銅兵器免于銹蝕。 位于西安的秦始皇帝陵博物院,甚至為這套理論立了一塊解說碑。

這套論述可以追溯至1970年代,也就是首度發現這座世界遺產的時間。 早期發掘報告指出,這些2200年前的青銅兵器之所以保存如此完善,可能是因為表面經過處理;中國科學家使用當時堪稱創舉的元素分布狀態分析(compositional mapping),在一小批兵器上找到一層鉻。 學者認為這些兵器可能浸泡過氧化鉻溶液,這種防銹技術稱作轉化鉻酸鹽膜(chromate conversion coating),和現代使用鉻金屬的電鍍鉻技術有所不同。

無論是化學轉化膜或是電鍍膜,在超過2000年前的秦朝皆屬創舉。 然而,根據《科學報告》(Scientific Reports)期刊4月初刊登的一篇論文,兩種都沒有用在兵馬俑兵器上。

沒有鍍鉻,那到底是什么?

來自倫敦大學學院和秦始皇帝陵博物院的研究人員,分析了464件青銅箭簇、刃莖、刃箍、劍身、劍飾與弩機,他們使用的工具是掃描式電子顯微鏡-能量散布分析儀(SEM-EDS),前者是能顯現金屬表面與結構的高倍顯微鏡, 后者則是用以揭示化學成分的攜帶型X光熒光分析儀。
由于分析的樣本數量夠多,研究團隊能夠辨別鉻出現在哪些地方。

兵器上的鉻常見于金屬和木制或竹制的手柄、箭桿、劍飾與系帶等物接觸的部位,這些木制與竹制品原先應該有以生漆打底,再涂上色漆。 青銅對象保存最完善的部位則通常找不到鉻。 進一步的分析顯示,其實生漆才是早期研究中測得的鉻元素來源。

遺址土壤的研究結果提供了更多線索:當地黃土呈堿性且相當細密,因此限制了空氣流動與有機質增長,使得金屬對象能夠長期穩定保存。

結論是? 鉻元素來自生漆,而保存條件要歸功于黃土。

環境對了,金屬不壞

中國青銅工藝的修復專家湯瑪士. 齊思(W. Thomas Chase)說:「團隊以杰出的成果反證了鍍鉻理論,并且提出另一種可信的解釋。 」他補充,這篇研究對于金屬、生漆與土壤等多種物質的分析「正是了解金屬遺物的長期腐蝕與保存所切確需要的知識。 」

波士頓大學亞洲研究中心(Center for the Study of Asia)副主任慕容捷(Robert Murowchick)說,這么久以來人們都接受原本的鉻理論,是因其合理。 「認為秦代工坊會為了防止銹蝕,而刻意對青銅器進行鉻處理,這種猜想并不是什么瘋狂的想法。 」

「這對學者和大眾而言都是引人注目的解釋,」慕容捷說明他的觀察:「因為這和早期中國史家描述的故事相符:秦始皇對于長生不老丹藥的追尋或許已近癡狂。 」

現任教于劍橋大學的研究第一作者馬可仕. 馬蒂儂-托雷斯(Marcos Martinón-Torres)坦承,他也對研究發現感到驚訝,他說1970年代的研究「非常有說服力。 他們在實驗中做出了復制品,也排除了其他假說,我本來確實傾向相信他們是對的。 」




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