3000年前的青铜牛尊“活”了

近期，西北工业大学文化遗产研究院杨欢副教授团队有了新成果，经过多年来的努力，对3000年前青铜器亚长牛尊的铸造工艺进行了复原。近日，华商报大风新闻记者专访了西北工业大学文化遗产研究院副教授、博士生导师杨欢，为大家详细揭秘。

专家简介

杨欢，女，西北工业大学文化遗产研究院副教授、博导。陕西师范大学考古学博士，剑桥大学、伦敦大学访问学者。专注中国古代青铜器铸造工艺研究，开创性将材料科学凝固理论引入考古学，运用跨学科方法系统研究秦始皇陵铜车马、安阳牛尊等国宝级文物。先后发表中英文顶级期刊论文数十篇，出版专著1部，主持国家级及横向项目（含千万级重大产学研项目）。获陕西省哲学社科奖、国际学术奖项，入选校“翱翔新星”人才计划。

>>最新成果

成功复原了著名青铜器的浇注与凝固过程

近期，西北工业大学文化遗产研究院杨欢副教授研究成果被科技考古国际顶级期刊Journal of Archaeological Science刊发，成果为杨欢老师团队联合中国社会科学院考古研究所、墨尔本大学等机构，对安阳殷墟出土的著名青铜器亚长牛尊铸造工艺进行了复原。

我国的青铜时代约始于距今4000年前后，在大约3000年前，青铜器的制作已成为当时最重要的手工业生产活动。商代晚期的工匠使用独特的块范法铸造了大量工艺精湛的“国之重器”，供当时的王室贵族祭祀天地诸神与祖先，祈求丰收、胜利与健康。商代晚期的青铜器在材质、工艺和造型上均达到了青铜艺术的巅峰，是人类青铜文明的重要组成部分。

长期以来，学者们通过对青铜工艺的研究，来认知我国青铜时代的社会结构、经济与技术等多方面的内容。尽管前期研究已经很好地解决了诸如工艺流程、物料选择等重要问题，然而目前中外学者共同面临的问题是：如何通过科学方法准确还原3000多年前的青铜铸造工艺。

为了解决考古学重要问题并准确认知我国古代冶金技术成就，自2019年起，西北工业大学文化遗产研究院青铜工艺研究团队结合学校材料科学等优势学科，与凝固技术国家重点实验室通力合作，率先将凝固理论与模拟方法用于古代青铜器的研究之中，将青铜工艺研究提升至动态化、可视化、可计算化的新层面。

2023年，受中国社会科学院考古研究所安阳工作站合作委托，团队展开了对殷墟出土著名青铜器亚长牛尊的凝固过程复原。这件商代晚期的青铜牛尊出土于殷墟花园庄54号墓，墓主人为高等级武将亚长。作为殷墟出土的唯一牛形青铜器，牛尊以其生动的造型和精美的纹饰，自出土以来便备受研究者与公众的关注。商人重酒，尊因此成为当时最重要的酒器。牛尊作为安阳殷墟出土的代表性青铜器，其动物造型的铸造难度远高于普通的尊。

团队通过对古代陶范材料的热物性参数进行测量、计算，以及对关键边界条件如青铜与陶范界面换热系数的长期研究与攻关，获取了关键材料数据。结合牛尊本体与陶范的三维建模，成功复原了这一著名青铜器的浇注与凝固过程。

据了解，西北工业大学文化遗产研究院成立于2017年。目前，文化遗产研究院围绕“文物保护总师”育人目标，已在文物保护技术与装备研发、遗产价值阐释与传承利用等多个方向形成了独特的优势。研究院青铜团队对我国古代青铜容器凝固过程的研究，取得了多项重要研究成果。

>>专家问答

复原过程中 最大可能地去探寻当时发生了什么

水牛在商代被认为是沟通天地的圣物

华商报：为什么商代人要做牛形状的酒器？牛在当时有什么特殊意义？

杨欢：其实亚长牛尊是以水牛为原型制作了一个高等级的酒器。水牛被当时的人们认为是沟通天地的圣物，所以这个牛尊在殷墟等级非常高，而且只有这么一件牛形酒器。它的纹饰也非常精美和丰富，以老虎、鱼等作为主要纹饰，还可以观察到其他一些在商代晚期非常有代表性的纹饰。

华商报：那时的工匠没有电脑和现代工具，是怎么做出这么复杂的青铜器的？

杨欢：距今4000年前，我国的工匠就开始了使用有块范法铸造青铜容器的尝试。通过早商、中商的技术发展，一方面对金属材料配比的精准把控，另一方面是我国先民从新石器时代就开始积累的、制作陶器的经验。我国古代青铜器都是用陶范（浇注器具的模具）铸造的，当时可以精准把控毫米级的陶范造型，加之对温度的控制也很精准，所以才能够做出这么复杂精美的青铜容器。

青铜器铸造中什么是“浇口”“冒口”

华商报：“浇口”和“冒口”是什么？为什么牛尊的右后足是浇口，左前足是冒口？换一下会怎样？

杨欢：铸造青铜器时，铜液需要从特定的通道流入到空腔里，充满这个空腔，以获得造型完整的青铜器。铜液浇进去的这个口叫浇口。而冒口则用于排气和补充因冷却收缩而体积变小的铜液。在青铜器的浇铸过程中，浇、冒口通常设置在器底或器足。牛尊的右后足是浇口，左前足是冒口，它是工匠根据牛尊这个特殊形制有意设计的。

在浇口部位，看到加厚的地方大约7毫米，这种设计通过增大浇道，解决了大型器物铸造时可能出现的流动性不足问题，同时确保器物在高温下保持稳定形态。换一下的话，因为位置、通道设计的不同，这个器物本身的缺陷会成倍增加。

华商报：为什么牛尊的壁厚大部分是3毫米，但牛蹄是5毫米？这是工匠的特意设计？

杨欢：我们目前的观点是，因为牛蹄是抓地的，它需要承受整器物整体的一个重量，所以对牛蹄的设计会比较厚。

通过准确参数在计算机一遍遍模拟

华商报：你们是怎么“穿越”回商代还原铸造过程的？用了哪些高科技？

杨欢：我从2012年开始学习中国古代青铜器的铸造工艺。我们通过准确的参数，在计算机中一遍一遍去模拟和还原当时的情境，包括造型设置、材料设置、参数设置等。复原过程中，我们最大可能地去探寻当时发生了什么，以及这样的设置会为器物带来什么，才能够明白工匠为什么这么做。

西工大有着世界领先的凝固技术国家重点实验室，我们开始了中国古代青铜器凝固过程的研究。其实大家能看到的，我们的颜色比较炫一点，3D牛尊动态过程的复原，相对来说是比较表象的东西，我们的内核在于对于古代参数的获取。这个不仅仅是古代青铜材料参数，更重要的是古代陶范参数的获取，就是我们在博物馆看到的一块一块的铸铜陶范。块范法铸造青铜容器是中国青铜时代最大的特点。

对于陶范参数的获取，是我们团队开展青铜凝固过程研究的重中之重，我们通过与考古界、博物馆界同仁合作，获得了陶范样品，测完真实出土陶范的参数之后，再进行铸造过程中导热测温的实验，通过迭代算法才能够得到结果，等于我们把陶范的铸造性能量化了，最终得到非常精准的关于古代青铜器的模拟结果。

3D打印技术可复制但匠心更珍贵

华商报：模拟时有没有发现古代工匠的“翻车现场”？比如铜液流不动或者凝固出问题？

杨欢：我们团队一直有一个观点，就是古代青铜器铸造的成功率应该是非常低的，我们今天掌握了所有正确的参数，能够精准地控制温度，但铸造出来的青铜器依然有很多缺陷。其实古代也一样，细看很多重器，上面也有不少缩孔等缺陷，也能看到多次修补的痕迹。其实青铜器的铸造在古代都是国家行为，今天我们说培养了很多大国工匠，古今同一，在古代，铸造青铜器的人，毫无疑问是大国工匠。

华商报：如果3D打印技术复制牛尊，会比古人更快吗？质量会更好吗？

杨欢：复制可以一模一样，但是不会有匠心。牛尊为什么这么好？因为铸造的工艺背后凝聚着古代匠人的创意、匠心，他们在当时科学技术不发达的情况下，铸造出了如此惊艳的青铜器，这份匠心，是最让我们今天的研究者感动的。

可以让博物馆的文物“活”起来

华商报：这项研究成果最大的价值和意义是什么？是不是可以让博物馆的文物“活”起来？

杨欢：这个研究把之前的一个考古学的文科问题，变成一个自然科学的问题，让它可以被计算、被量化，被看到。另外就是可以让文物“活”起来，我们的牛尊研究，事实上今年已经上线了大运河博物馆的青铜器展览，向观众展示了牛尊的铸造和凝固过程，这对社会是有意义的。

华商报：这项研究成果对今天的制造业有什么启发？

杨欢：尽管现在铸造业已经很精准也很发达了，但3000年前的古代工匠，他们会用内冷铁细化晶粒组织，铸造出更好的青铜器，他们那个时候就想尽办法实现“器物整体壁厚均等”（等壁厚原则）的设计，这让今天的同行们震惊。3000年前的青铜器在今天依然没有太多锈蚀，其中的防锈技术也让人感叹、好奇，这也是我们下一步要努力研究揭示的一个方向。

目前已铸造四个青铜鼎

还想复原司母戊鼎

华商报：你们团队有没有试过亲手用古法铸造一个小青铜器？

杨欢：团队在研究过程中铸造过很多青铜器，光青铜鼎就铸了四个，其中比较有名的一个鼎，给它铸造了铭文“大光”，取自《少年中国说》，也是一种自勉吧。

华商报：团队未来还想复原哪些青铜器？比如更复杂的四羊方尊？

杨欢：未来想做的青铜器比较多，目前想把司母戊鼎好好做一下，还想做陕西著名文物何尊。相信我们的团队会一个一个精准地解读这些文物背后蕴藏着的三、四千年前的铸造密码，会努力向大家揭示古代中国的金属铸造成就，真正做到“让文物活起来”。 华商报大风新闻记者 任婷

来源：华商网-华商报