逛博物馆时，如果留心观察，我们有时会发现馆内竖有禁止使用闪光灯的标识。为什么在博物馆需要禁用闪光灯？开了闪光灯，对展品会有什么影响吗？


问题的根源：光携带能量


所有的光都蕴含着能量，但这些能量却是文物老化的罪魁祸首之一。其中最致命的可能是光化学反应：在这些能量的作用下，文物表面的分子或者分解，或者与其他物质反应，从而失去了原本的特征。


不过，光的能量并不是平等的。光传递能量时并不连续，而是分成一个个的小能量包，每个包对应一个“光子”。越蓝的光，每个光子的能量就越大，通常而言造成的光化学破坏也越大；而就算总能量相同，越红的光，造成的光化学破坏也较小。


所以，关注光对文物的影响，需要注意两点：一是光携带的总能量大小，二是其中多少光子是高能的，多少是低能的。在讨论展出文物时，前者可以用“照度”来近似，而后者可以用“色温”来近似。


光的能量，严格说应该用辐射功率来衡量。但是日常环境中，我们主要是用眼睛接收光，最常用的判断标准就是眼睛感受到的明亮程度，所以在讨论可见光的能量时，我们常常使用“照度”——把光强折合为人眼感受到的亮度。


光子能量分布，严格说应该用光谱信息来衡量。但博物馆和摄影一般不会使用奇怪的光源，普通光源很多都可以用理想的黑体来近似。所以，我们用黑体的对应温度——“色温”来描述光子的能量状况：色温越高，高能光子越多，光化学破坏力也越大。


闪光灯的光与展品的耐受力


在纯粹的黑暗中保管文物当然最理想，但这样就失去了文物的教育和审美意义。好的博物馆会严格控制馆内光源，既能让参观者肉眼看到重要细节，又能尽可能延长文物的寿命；但再好的控制，面对外来的闪光灯也会化为泡影。那么，拍照时的闪光灯会发出怎样的光？是否超过了展品的耐受能力呢？


以最常用的氙气闪光灯为例，为了更详细地了解它的发光性质，我们结合氙气闪光灯的发射光谱加以讨论。图中可以看出，除可见光区（400 nm - 700 nm）外，氙气闪光灯还有两个明显的发射区，分别在波长更短、能量更高的紫外光区（200 nm - 400 nm），和比红色光波长更长、具有明显热效应的红外区（700 nm – 1200 nm）。


那么氙气闪光灯是否符合要求呢？首先看色温，作为阳光的绝佳替代品，氙灯的色温与其相近，一般在6200K左右，这已经超过了对光有一定敏感度的藏品的要求了。作为闪光灯，氙灯发光的时间虽然很短，但在距离物品2米处时，其瞬时照度可以达到上万勒克斯——这显然远远大于藏品所能承受照度值。


光，让纺织品“容颜不再”


多彩的织物依赖于各种染料，但染料本身很脆弱，使得彩色织物更加难以保存。


造成染料如此“娇弱”的原因很多，“光漂白”便是罪魁祸首之一。顾名思义，染料的光漂白就是指染料在光照作用下发生褪色。这其中的机理较为复杂，但多数研究表明，染料光漂白可以分为染料的直接分解和氧化分解两种途径。直接分解一般需要能量较高的紫外光，发生条件稍显苛刻；而氧化分解对光的要求不高，加上氧气无处不在，在平常条件下就很容易发生。


根据被光活化后，染料分子如何与氧气反应，光促进氧化分解的途径又可以分为两种。


第一种途径是光通过染料活化氧气，被活化的氧气反过来把染料破坏掉。为了更好地了解这两种途径，我们需要先引入一个概念——能级。为了简单理解，我们可以把能级看成是不同高度的楼层。虽然分子喜欢在稳定的最底层呆着，但一旦有了光照，染料分子会吸收合适的光能，跃上更高层。另一方面，虽然光照很难让处于底层状态的氧气“嗨”起来，但吸收了光能的染料分子会慷慨地将光能送给氧气，自己退回底层。获得能量的氧气则一跃成为能量更高的单线态氧，把染料氧化得干干净净。


另一种光促进氧化的途径是直接产生自由基超氧阴离子。更微观地看，分子内部也有不同的楼层，房客则是一个个的电子。当电子吸收了光能，会跳到更高的楼层。氧气的出现使得不安分的高层电子有了新的去处——被光照活化的染料分子会将电子移交给氧气，自身被氧化为自由基正离子，而氧气则被还原为自由基超氧阴离子。自由基超氧阴离子兼具自由基的活泼和氧的强氧化性，会将染料分子分解殆尽。


尽管古代没有那么丰富的人工合成染料，人们还是从大自然获得了种类繁多的天然染料，比如靛蓝、花青素、紫草素、小襞碱等。古代的靛蓝染色依靠的是从植物中提取的汁液，在染色过程中，除了靛蓝以外，还常常因染色时温度、pH值的变化而产生靛玉红——一种与靛蓝结构相近的分子。有研究发现，主波长为365 nm的紫外灯对染料中的靛玉红有明显的降解作用。


另外，靛蓝染料中的靛蓝胭脂红在紫外灯和氧气的作用下，也会很快发生氧化分解，生成靛红磺酸。


光，让绘画“黯然失色”


织物常用各种有机染料来增添色彩，而绘画还会使用各种无机颜料，比如铅白，朱砂等等。那么，使用无机颜料的藏品能否逃过闪光灯的追杀呢？


遗憾的是，不能。举例来说，亮黄色的绘画颜料中会使用一种叫做硫化镉（CdS）的成分，这种成分因其着色力强、稳定以及颜色鲜亮，广受画家们的欢迎。莫奈、梵高、毕加索等绘画大家的作品中都大量使用了这种颜料。


但是在可见光的作用下，硫化镉中的硫会被逐步氧化成硫酸根。这个过程还是可以用之前提到的能级模型来解释：光照会将硫化镉中的电子赶到更高的楼层中，而一旦有空出来的房间，原本住在硫中的电子就会趁虚而入。结果硫失去电子，被氧化为单质硫，而单质硫很容易被氧气氧化为硫酸根，最终使颜料被完全破坏。


光照对藏品的破坏还远不止于此——红外光虽然能量较低，但是其显著的热效应可以加速纸张、木器等纤维素丰富的藏品脱水开裂；有机藏品，比如动植物标本、骨器等中富含的羰基、芳基等发色团，同样可以在光照的条件下被激发，发生氧化，或干脆直接被分解。


闪光灯一次小小的闪烁，肯定不会像实验室中的模拟条件那样苛刻，但是日积月累的伤害却足以产生水滴石穿的效果。为了历史的厚重可以千百年的传承下去，请关闭闪光灯，小心翼翼地欣赏那些珍贵的藏品吧！