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陶瓷鑒定的科學體系

早在本世紀中葉,國內外壹些科技人員就積極開展了科學鑒定技術的研究。起初,他們將碳14測年技術應用於考古研究,後又引入熱釋光測年技術。但是,這兩種方法都不能從根本上解決古陶瓷真偽的技術難題。根據放射性元素碳14的衰變期計算,前者只能確定距離較遠的含碳物質。顯然,陶瓷不屬於這壹類。後者雖可用於確定某些陶瓷的大致生產年代,但測試數據受客觀因素影響較大,其結論的準確性較低。例如,測試結果會受到陽光或放射源輻射的影響,但在許多情況下,這種人為因素是不可避免的。更何況現在的造假者很多都有高科技知識,仿制品都是提前輻照過的,讓檢測人員無法得出正確的結論。此外,“熱釋光”還有壹個致命的缺點,就是需要對被測物體進行破壞性取樣,但這對於很多珍貴文物來說是絕對不允許的。

近年來,隨著科學技術的飛速發展,人們終於找到了兩種利用現代光譜學鑒定古陶瓷的新方法。它不僅快速、準確、簡單、高效,而且不會對被測文物造成任何損傷。介紹如下:陶瓷的胎、釉、色都是由壹定質量和數量的化學元素組成的。根據陶瓷中各元素的含量,人們將其分為常量元素、微量元素和微量元素三類,含量超過千分之壹的為常量元素;含量千分之壹不到,十幾萬都是微量元素;微量元素是那些含量少於十萬分之壹的元素。不同時期、不同窯爐、不同品種的陶瓷,其元素組合有明顯的差異。造成這種差異的因素有很多,包括原材料、工藝、環境等。雖然由於思想體系技術的不斷進步,當代造假者對宏量元素含量的把握比二三十年前有了很大進步,但對壹些微量元素和微量元素的控制仍然是人類無法企及的。因此,對陶瓷中的微量元素和微量元素進行定性和定量分析,是鑒定真偽的有效科學方法。

比如,為了使仿品的釉面光澤具有類似古代真品的柔和潤澤感,現代造假者往往在釉料配方中添加消光劑鋅。以古代丁瑤和景德鎮白釉為例,鋅的含量在萬分之壹以下,而現代大多數仿制品的鋅含量都在萬分之四以上。再比如,隨著中國現代工業化的發展,環境汙染越來越嚴重。如果將檢測對象的檢測結果與古代標準樣品進行對比,發現某種重金屬元素可能是現代環境汙染造成的,肯定不是古代正品。再比如:放射性元素銫137是原子彈的產物,產生於20世紀。自上世紀五六十年代以來,隨著世界核軍備競賽的迅速升溫,大量核實驗產生的汙染物會隨著大氣散落到世界各地。如果在被測物中發現微量元素銫137,那壹定是50年代以後的產品。

多年來,人們很少用化學分析來鑒定古陶瓷。原因有二。首先,它需要對被檢測對象進行大量采樣。這樣做不僅麻煩,而且會對被檢測對象造成嚴重的損害。第二檢測精度低。可用於檢測陶瓷的宏量元素,對微量元素和微量元素的測定無能為力。但就古陶瓷的真偽而言,後者更有意義。近兩年來,隨著現代光譜技術的飛速發展,為古陶瓷的真偽鑒定開創了壹條科技之路。用它來檢測古陶瓷的元素組成,不僅不需要取樣,而且可以大大提高測量精度。如果用電子對撞機產生的同步輻射作為測試光源,可以發現含量為萬分之壹的微量元素。

雖然元素鑒定法是壹種科學鑒定古陶瓷的新方法,但僅憑這壹檢測結果,不足以判斷被測物是否為真品。假設造假者使用與古陶瓷相同的原料和燒制工藝,且當地未被汙染,那麽仿制的元素含量就會與真品壹致。兩年前,壹位澳大利亞華僑帶回家兩個藍白相間的大瓶子。他請北京、上海的科技工作者為他鑒定元素,發表了壹些鑒定數據和他自己的結論。他認定自己的青花花瓶是元代珍品,理由是元代用的青花料是高鐵低錳低砷的國產料。他的大瓶經過檢測,部分數據與元青花相似,因此判定為元代珍品。中國有很多古陶瓷鑒定專家不同意這個結論。其實專家的反對是有道理的。人們不懷疑科學檢測的數據,但方法很可笑。元素鑒定是近兩年才剛剛建立起來的新方法,測試的樣本非常有限。目前數據庫中存儲的數據只能作為判斷壹件瓷器是否為真品的證據,不足以單獨判斷其是否為真品。原因很簡單。人們都知道大象有四條腿。不是四條腿的動物當然不是大象,但不是所有四條腿的動物都是大象。陶瓷表面有壹種光滑、光亮、堅硬的物質叫釉。釉是將應時、長石等原料混合,粉碎,塗於器物坯體表面,再經高溫燒結而成的玻璃狀物質。實踐中發現,壹件仿制品雖然使用了與古代陶瓷完全相同的原料配方和燒成方法,但如果不經過處理,其釉面的亮度和透明度卻高於古代真品,鑒定家稱之為“賊光”和“怒光”。陶瓷鑒定界普遍認為,這種差異是由於自然界中各種物質(如空氣中的紫外線或土壤中的水等酸堿性質)長時間的物理化學作用,導致釉面被腐蝕。其實這只是原因之壹,而且總是遠沒有這麽簡單。這種差異還有壹個更直接、更重要的原因,就是釉中的“析晶”現象,也稱自然老化。

以往的研究告訴我們,高溫熔化形成的釉料是壹種玻璃態的各向同性體。它的內部結構是無序的,在自然環境中處於亞穩態。隨著時間的推移,其內部結構會不斷地自動調整,由無序的亞穩態逐漸轉變為有序的穩態,形成細晶,這就是釉的“失透”現象,簡稱“老化”。正是由於釉料的這種自然“老化”現象,其內部結構隨著時間的推移而不斷變化,表現為透光率逐漸降低,光散射增加。所以古陶瓷的釉面看起來比新品更柔和,更溫潤。時間越久,反差越大。這種“老化”現象在壹些品種的古陶瓷中尤為突出,甚至在釉面上造成不同形式的微裂紋。這些微裂紋有的可以用肉眼直接觀察到(如汝窯上的“冰片紋”),有的則需要借助現代科學儀器才能發現。產生這種微裂紋的直接原因是在形成微晶的過程中,釉料內部會產生不均勻的內應力,當這種內應力達到壹定強度時,釉料內部和表面就會出現微裂紋。過去人們把古代陶瓷表面裂紋的形成歸結於陶瓷燒結冷卻過程中胎釉收縮比不壹致。其實這種理解並不全面。

釉的“老化”現象是陶瓷誕生以來壹直在發生的獨特變化。就像樹木年輪壹樣,會隨著年齡的增長而發展。因此,我們也稱之為陶瓷的“年輪”特征。古陶瓷的“老化”與目前人們所說的“自然老樣子”有著本質的區別。前者發生在釉料內部,是材料自身內部結構調整的結果,受外界物質環境影響較小。後者主要是外界物質對陶瓷釉面侵蝕的結果。受客觀條件限制,可以是自然的,也可以是人為的。這是古陶瓷“老化”鑒定的理論基礎。

北京華夏古陶瓷鑒定技術研究所科學家利用現代量子物理檢測技術,確定古陶瓷釉面老化程度,取得突破性進展,在國際上開創了古陶瓷鑒定新方法。經北京市科委組織專家鑒定。他們在研究中發現,陶瓷釉料的老化程度與年齡有壹定的函數關系。前150年老化速度較快,隨著時間的推移逐漸減緩。以景德鎮青花瓷釉為例;新仿品(包括各種老處理後的瓷器)的老化系數在0.06-0.10之間,大部分為0.08;清末至民國的產品老化系數在0.18-0.12之間。明末至清中葉的產品老化系數在0.22-0.16之間。明初至明中葉產品的老化系數在0.26-0.20之間;元代產品的老化系數在0.24-0.28之間。如果橫坐標代表年齡,縱坐標代表老化系數,按照瓷器的不同生產年份和釉的析晶系數作圖,就可以得到釉的老化系數與其生產年份的相關曲線。

通過測量釉的老化系數來判斷古陶瓷的真偽,是壹種非常有效的科學鑒定方法。其精度極高。在研究過程中,科學家們試圖通過人為的方法改變仿制品的老化系數,比如在釉料中加入催化劑;改變燃燒曲線;進行了退火處理,但都沒有成功。換句話說,人們還沒有找到壹種人為的方法來改變釉料的老化系數。雖然有些仿制品經過人工處理後的釉面與真品非常相似,肉眼很難分辨,但從老化試驗的光譜來看,相差甚遠。可見,該老化識別方法具有很強的抗人為幹擾能力。

與世界上現有的其他鑒定技術相比,古陶瓷“老化”鑒定技術具有以下特點:

(1).與傳統的經驗鑒定方法相比,它最大的優點是彌補了傳統鑒定方法中許多主觀因素的不足,減少了對經驗的依賴,使古陶瓷的鑒定技術走向數字化。為了掌握傳統的鑒定方法,人們必須學習和實踐少則十年,多則幾十年。但由於主觀因素和認識差異的存在,即使是有幾十年鑒定經驗的老專家,有時也可能做出錯誤的判斷。而學習古陶瓷“年輪”的鑒定技術,只有經過短期培訓,才能在電腦上操作。這種方法在鑒別真假古陶瓷文物上有非常高的準確率。

(2)與熱釋光測年相比。熱釋光測年是20世紀70年代從國外引進的鑒定技術。其原理是通過測量自然界中γ射線輻射量來確定陶瓷的年代。與熱釋光鑒定法相比,古陶瓷“年輪”鑒定技術具有許多明顯的優勢。

(a)所鑒定的物品沒有損壞。在測試過程中,前者只在陶瓷釉面上照射低噪聲能量的光譜,對被鑒定物品沒有任何損傷。在後壹種情況下,需要鉆孔並對所識別的物品進行取樣,從而對所識別的物品造成損壞。

(b)識別範圍廣。以北京大學考古系熱釋光實驗室為例。到目前為止,他們只能測量唐朝以前的陶器,而不能測量唐朝以後的瓷器和陶器。即使是唐三彩也只能確定陜西唐三彩燒制用的是陶土,而與洛陽唐三彩燒制用的是高嶺土毫無關系。古陶瓷“年輪”鑒定技術的測量範圍比熱釋光寬得多,所有釉面陶瓷都可以鑒定。

(c)強大的測試數據可用性。現在的造假者已經找到了壹種有效的處理熱釋光鑒定的方法。他們用鉆60之類的放射性物質照射剛燒好的仿制品後,就能讓熱釋光鑒定師做出錯誤的判斷。而古陶瓷“年輪”的鑒定技術則沒有這樣的顧慮。

(3)與元素識別法相比。元素鑒定是近兩年從國外引進的最新鑒定技術。它是利用階色散X射線熒光光譜儀對陶瓷的化學成分進行定性和定量分析,然後與計算機數據庫中古代陶瓷的相關數據進行對比,做出真假或年代判斷的壹種鑒定方法。由於屬於間接比較法,要求收集的數據全面準確,所以項目眾多,至今也只是部分解決了部分陶瓷制品的鑒定問題,對於那些窯數多、產地復雜的陶瓷制品,則無能為力。古陶瓷“年輪”的鑒定技術不存在上述問題。只要釉的常量元素基本相同,年齡相近,那麽老化系數就在壹定範圍內。此外,古陶瓷“年輪”的鑒定,在鑒定速度和操作方法上,都比“指紋”元素簡單快捷得多。後者所用的能量色散X射線熒光光譜儀的探頭應能在-187℃的超低溫下移動,待識別的物體也應處於真空狀態。前者沒有這些限制。目前,北京李政古陶瓷鑒定中心正在與國外廠家聯系研制便攜式光譜儀,總重量約為10 kg。如果配備了筆記本電腦,可以去現場鑒定。

當然,古陶瓷的年代鑒定技術也存在壹些不足。目前獲得的實驗結果表明,不可能詳細獲得古陶瓷的物理化學環境,而且由於目前這項研究積累的數據有限,這種方法還不能準確確定古陶瓷的生產年代。為了做到這壹點,我們必須結合其他識別方法進行綜合分析。北京華夏古陶瓷鑒定技術研究所的科學家根據當前科技發展水平提出的古陶瓷鑒定科學體系各占三分之壹。如果只用壹種方法鑒定古陶瓷,結論的可靠性只有33%。壹般來說,至少要用其中兩種進行鑒定,相互印證後才能做出可信度高的鑒定結論。如果條件允許,三種方法應結合使用。這樣才能得出可靠性為100%的正確結論。壹件古陶瓷鑒定為真品,必須是傳統鑒定、元素鑒定、年代鑒定,結論完全壹致。如果其中壹個結論相反,證據確鑿,就可以確定是假貨。

古陶瓷鑒定技術是壹項復雜的系統工程,只能走多學科多方法綜合的道路。有必要將傳統的單純依靠專家經驗的外觀復制方法與元素鑒定和年代鑒定方法有機地結合起來,創建壹個古陶瓷鑒定的科學體系。只有這樣,文物工作者才能避免失誤,收藏者和消費者才能避免假貨的困擾。只有這樣,中國古陶瓷的鑒定水平才能真正站在世界前列。

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