逛博物館時,如果留心觀察,我們有時會發現館內豎有禁止使用閃光燈的標識。可最近,發生在國家博物館的一起“閃光燈事件”,引發了人們對這項規定的討論:閃光燈真的會對博物館的藏品造成傷害嗎?
問題的根源:光攜帶能量
萬物生長靠太陽,因為陽光蘊含著能量。其實所有的光都是如此,也正是這些能量成為文物老化的罪魁禍首之一。其中最致命的可能是光化學反應:在這些能量的作用下,文物表面的分子或者分解,或者和其他物質反應,從而失去了原本的特征。
不過,在光的例子里,能量并不是平等的。光傳遞能量時并非連續的,而是分成一個個的小能量包,每個包對應一個“光子”。越藍的光,每個光子的能量就越大,通常而言造成的光化學破壞也越大;而就算總能量相同,越紅的光,造成的光化學破壞也較小。不嚴格地比喻說,這就像被普通網球分別砸一百下沒有事,而被一個百倍質量的超級網球砸一下可能就要出事。
所以,關注光對文物的影響,需要注意兩件事情:一是光攜帶的總能量大小,二是其中多少光子是高能的,多少是低能的。在討論展出文物時,前者可以用“照度”來近似,而后者可以用“色溫”來近似。
嚴格地說,衡量光的能量,應該用輻射功率。但是日常環境中我們接收光的最主要儀器就是我們的眼睛,最常用判斷標準就是眼睛感受到的明亮程度,所以在討論可見光的時候我們常常會使用“照度”——把光強折合為人眼感受到的亮度。
類似地,衡量光子能量分布,嚴格說應該用光譜信息。但博物館和攝影一般不會使用什么奇怪的光源,而普通光源很多都可以用理想的黑體來近似。所以這里我們用黑體的對應溫度——“色溫”來近似描述光子的能量狀況:每種情況下的光源都會發出能量大小不一的各種光子,但是色溫越高,高能光子越多,光化學破壞力也越大。
在純粹的黑暗中保管文物當然最理想,但這樣就失去了文物的教育和審美意義。好的博物館會嚴格控制館內光源,既能讓參觀者肉眼看到重要細節,又能盡可能延長文物的壽命;但再好的控制,面對外來的閃光燈也會化為泡影。那么,拍照時的閃光燈會發出怎樣的光?是否超過了展品的耐受能力呢?
實驗室模擬:光照如何影響藏品?
多彩的織物依賴于各種染料。正所謂“成也蕭何,敗也蕭何”,染料本身的脆弱,也使彩色織物更加難以保存。
造成染料如此“嬌弱”的原因很多,“光漂白”便是罪魁禍首之一。顧名思義,染料的光漂白就是指染料在光照作用下發生褪色。這其中的機理較為復雜,但多數研究表明,染料光漂白可以分為染料的直接分解和氧化分解兩種途徑。其中的氧化分解途徑——或者說光促進氧化途徑,因為對光的要求不高,再加上無處不在的氧氣在其中“為虎作倀”,在平常條件下就很容易發生。
根據被光活化后,染料分子如何與氧氣反應,光促進氧化途徑又可以分為兩種。
第一種途徑是光通過染料活化氧氣,被活化的氧氣再反過來把染料破壞掉。為了更好地了解這兩種途徑,我們需要先引入一個概念——能級。為了簡單理解,我們可以把能級看成是不同高度的樓層。俗話說,水往低處流。分子其實也都喜歡在穩定的最底層呆著。可是,一旦有了光照,染料分子會吸收合適的光能,紛紛蹦上更高層。而另一方面,平時沐浴在氧氣中的我們歡蹦亂跳的,可能會覺得氧氣很溫和。其實,這是因為氧氣一般都是三線態氧——處于底層狀態的氧氣。通常情況下,光照很難讓氧氣“嗨”起來,而吸收光能,蹦上高層的染料分子,恰好扮演了能量傳遞者的身份——它們慷慨的將光能送給氧氣,自己則退回到底層。而獲得能量的氧氣一步登天,搖身一變成了能量更高的單線態氧,露出了殺手的本來面目。這單線態氧簡直是白眼狼,回過頭來就把染料氧化得干干凈凈。
另一種光促進氧化途徑則來得更加直接。前面我們說到,分子可以登上不同的樓層。其實更微觀的來看,分子內部也是有著不同的樓層,而房客則是一個個的電子。電子本來都規規矩矩的從低層到高層住著自己的房間,光一來,情況就不同了,電子在吸收光能后,會跳到更高的樓層。如果這個不安分的電子再跳回原來的房間,并把吸收的能量以其他方式釋放出去,比如光,那么一切安好;但是,氧氣的出現使得不安分的高層電子有了新的去處——被光照活化的染料分子會將電子移交給氧氣,自身則被氧化為自由基正離子,而氧氣則被還原為自由基超氧陰離子。自由基超氧陰離子可以說是結合了自由基的活潑和氧的強氧化性,是個瞪誰誰懷孕的惡魔。在這個惡魔面前,染料分子丟盔棄甲,被分解殆盡。
織物常用各種有機染料來增添色彩,而另一個彩色世界——繪畫,還會使用各種無機顏料,比如鉛白,朱砂等等。研究發現,光照對這些繪畫作品中的無機顏料也有影響。舉例來說,亮黃色的繪畫顏料中會使用一種叫做硫化鎘(CdS)的成分,這種成分因其著色力強、穩定性以及顏色鮮亮,而廣受畫家們的歡迎。莫奈、梵高、畢加索等繪畫大家的作品中都大量使用了這種顏料。但是在可見光的作用下,硫化鎘中的硫會被逐步氧化成硫酸根。
閃光燈的光,和展品的耐受力
以最常用的氙氣閃光燈為例,為了更詳細地了解它的發光性質,我們結合氙氣閃光燈的發射光譜加以討論。圖中可以看出,除可見光區(400 nm - 700 nm)外,氙氣閃光燈還有兩個明顯的發射區,分別在波長更短、能量更高的紫外光區(200 nm - 400 nm),和比紅色光波長更長,具有明顯熱效應的紅外區(700 nm – 1200 nm)。
作為陽光的絕佳替代品,氙氣閃光燈的色溫與其相近,一般在6200K左右,而在距離物品2米處時,瞬時照度可以達到上萬勒克斯。那么閃光燈對藏品,究竟會造成多大的影響呢?
那么,閃光燈呢?
那么具體到閃光燈,其造成的危害如何呢?盡管前述有關染料光漂白的研究有很多,但直接使用閃光燈作為光源的研究還較少。有研究發現,絲綢在經歷數千次的閃光燈閃光后,會產生明顯的色差變化,甚至出現焦化點。即使在閃光次數較少時,絲綢依然會出現褪色。當閃光距離大于50厘米時,2500次閃光造成的色差變化才能降到較低的水平。此外研究還發現,閃光燈中紅外光的熱效應會加劇絲綢的焦化。
但對此,也有研究者提出了不同的意見,認為閃光燈與室內采光相比,并不會對藏品造成額外的破壞。研究發現,閃光燈對水彩顏料造成的損害,與照度為200勒克斯的光照條件相當,但對于敏感的藏品,照度推薦值僅為50勒克斯。一定的室內光線對于參觀是必不可少的,額外的閃光燈傷害卻應該避免。此外,如果不使用紫外濾光片,閃光燈的傷害會提高10%~15%,因此對于缺少相應濾光措施的閃光燈來說,造成的傷害會更大。
在一篇討論閃光燈危害的文章中,作者提出了基于互易原理的計算,據此認為其實閃光燈造成的危害并沒有人們想象中那么大。簡單地說,“互易原理”指的是只要照度×時間相等,無論是高照度短時間,還是低照度長時間,造成的結果都一樣的。但是實際上,不遵循“互易原理”的物質是存在的,例如印度黃(Indian Yellow)、氧化鉛(PdO)等。因此這篇文章中的結論,我們還需謹慎對待。
結論
盡管在實驗室條件下,光照對于藏品的危害已經有了比較充分的研究,但目前直接關于閃光燈對藏品影響的研究還不夠充分,結論也尚不明確。但考慮到一旦閃光燈對藏品造成損害,那么這種損害將會是不可逆的,而且閃光燈可能造成的這種額外傷害,是可以避免的,我們不應該用珍貴的藏品來冒這個險。
此外,一些博物館禁止使用閃光燈還有出于知識產權保護方面的考量。作出這樣規定的博物館通常都是歷史類、人物紀念類博物館,主要是因為他們的展品豐富多樣,像英國的大英博物館,法國的盧浮宮,俄國的艾爾米塔什博物館(冬宮),我國的故宮博物院、毛澤東同志紀念館、鄧小平同志紀念館等,都是這類博物館的代表。而且在博物館使用閃光燈,還會對其他參觀者造成干擾。因此,我們應該遵守博物館方面的規定,看到禁止使用閃光燈的標識,就請自覺地關閉手機或相機的閃光燈吧!