张晓秋艳：用看不见的光重塑文物数字基因

人民网记者 郭莹

你相信光的力量吗？

在第三届全国博士后创新创业大赛总决赛现场，四川赛区选手张晓秋艳向评委们展示了如何用一束光还原千年前的“奇迹”。

这束蕴含神奇力量的光，就是太赫兹波。

太赫兹波是指频率在0.1太赫兹到10太赫兹范围的电磁波，其波长大概在0.03毫米至3毫米之间。

简单来说，如果把整个电磁波谱比作一条“完整的彩虹”，可见光是这条“彩虹”里非常窄的一段，而太赫兹波则是这条“彩虹”里另一截“彩色光带”，它位于“红外线”和“微波”之间，和可见光的本质都是电磁波，但因其波长不在人眼能感知的范围内，所以我们看不到它，只能通过仪器进行探测。

就是这样一束隐形的光，在博士后张晓秋艳和她的团队伙伴眼中，却是“看穿”文物的利器。在国内，他们率先将其应用于文物研究中，在不接触损伤文物的情况下，揭示被文物表面附着物所掩盖的“真相”。

“文物的每一层结构中都承载着丰富的历史信息，如果将文物比做洋葱，太赫兹波能实现的，就是在不剥离洋葱瓣的前提下，穿透到它的内部，看清里面每层结构。它可以告诉我们文物表层下还有几层，每一层的具体结构和成分分别是什么。”张晓秋艳继续介绍，“我们利用太赫兹波发射设备检测文物，获取相关数据信息，再与‘太赫兹指纹谱’比对，最终形成精准的数字化模型，还原文物原始面貌。”

与传统的检测手段相比，太赫兹波的优势十分明显。它能够穿透物体，但与X射线相比，所携带的光子能量又微乎其微，不会对检测对象和人体造成伤害；而与红外线检测比较，它在检测精准度方面高出一筹，可以看得更清楚、更准确。

为了把这项技术真正带出实验室，应用于考古一线。张晓秋艳所在的电子科技大学太赫兹中心和浙江大学强强联合，构建技术应用团队，前者负责核心技术的研发和工程化应用，后者则负责文物场景的拓展。

第三届全国博士后创新创业大赛总决赛，张晓秋艳正在进行路演。苏鹤摄

为了让这项技术更适配复杂的考古场景，团队成员对太赫兹波设备进行了改进——提高功率，缩小体积，适用机械臂操作太赫兹发射设备，增加设备的灵活应用程度；引入大数据算法，将穿透精度提高至0.01毫米，即人们头发丝的1/10；为了更准确地还原文物千年前的原本色彩，团队构建完善了“太赫兹指纹谱”数据库，对文物色彩的识别和还原准确度提高至99%。

利用太赫兹波成像技术，穿透三星堆青铜器的斑驳锈迹，确认附着铜器表面的锈蚀成分为铅锡黄，而这一发现，或将印证早在四千年前古蜀人就掌握了相关工艺；扫描新疆克孜尔石窟中被烟熏损毁的壁画，揭开古丝绸之路文化的绚丽色彩，还原一幅幅令人惊叹的艺术瑰宝……张晓秋艳团队在太赫兹中心负责人胡旻教授的带领下，借助太赫兹这束光，识别千年时光在文物上镌刻印记，不断追溯中华文明来自何处，印证当时工艺水平是否领先，精准推断中国历史的发展进程。

在新疆克孜尔，他们数十天坚守渺无人烟戈壁滩。他们裹上厚厚的棉袄，攀上高高的脚手架，为洞窟穹顶做三维扫描。大漠风沙肆虐、物资短缺，团队成员体验了从未有过的艰辛，但当复原的壁画三维图像在大家眼前逐步呈现时，那种震撼又让每个人心中的使命感油然而生。

“中华文明探源工程本质上是在用科技探寻我们中华民族文化自信的根基。”张晓秋艳师从中国科学院院士刘盛纲，在过去十多年的研究和实践中，她对这项技术的认知日益加深，“我们科研人员要做的，就是利用先进的技术手段还原真正的史实，为弘扬传统文化坚定文化自信提供坚实支撑。这也是我们矢志不渝坚守科研，开拓创新的动力源泉。”