重新制作的纸莎草纸被刻上文字并焚烧，以模拟古代受损的卷轴。图片来源：《公共科学图书馆-综合》

或许人们很快就能读懂因维苏威火山喷发而碳化的数千卷古卷了。一项近日发表于《公共科学图书馆-综合》的研究表明，通过检测墨水中的铅元素，可以破译卷轴上的文字。

大约在公元79年，位于现今意大利境内的罗马城镇赫库兰尼姆在一场毁灭性的火山喷发中被摧毁。炽热的气体、火山灰与浮石吞噬了一切，随后，滚滚的火山泥流将整座城镇掩埋。这场灾难也使1000多卷脆弱的纸莎草卷轴碳化，并以这种状态保存至今。

这些卷轴在1752年被发现后，人们曾尝试展开它们进行解读，但许多卷轴直接化为灰烬。这种做法很快便被迫终止。

过去几年，X射线计算机断层扫描技术（CT）与机器学习相结合，让研究人员得以用数字方式展开一些卷轴并破译其中的文字。CT是一种成像技术，通过探测物体如何阻挡X射线来构建物体或人体内部的三维模型。

去年，在“维苏威挑战赛”中，一支团队凭借算法识别出一部希腊作品的标题，并赢得了6万美元奖金。“维苏威挑战赛”是一项全球性机器学习与计算机视觉竞赛，为成功解读古卷的团队提供了高额奖金。今年早些时候，研究人员在未打开卷轴的情况下成功破译了一整卷文字。

但这类研究往往难以精准识别文字，因为标准的CT针对的是碳基材料，而墨水与纸莎草纸都含有碳元素。

英国诺丁汉大学的古典学者Thomas Coward表示：“解决墨水检测难题，将极大推动赫库兰尼姆古卷轴的破译工作，也有助于加快虚拟展开的进程。”

于是，美国加州大学伯克利分校的退休发明家Douglas Seiler与同事寻思，如果检测墨水中的铅元素而非碳元素，是否能更清晰地区分墨水与纸莎草纸。为验证这一想法，Seiler团队尝试复制了碳化卷轴：他们从埃及采购了纸莎草纸与芦苇笔，从日本购入传统的灯黑墨水。Seiler表示：“我们希望制作原料尽可能与古卷轴的原始材料保持一致。”

他们用不同浓度的铅墨水在纸莎草纸上写字，随后将纸卷起来放入高温炉中，模拟赫库兰尼姆古卷轴经历的碳化过程。

为测试能否清晰解读这些卷起来的烧焦卷轴，团队利用美国国家标准与技术研究院的中子与X射线断层扫描系统，将每份卷轴扫描成数千个“切片”，并构建出三维模型。随后，他们使用一款定制程序对卷轴进行了虚拟展开——这款程序最初是为展开锂离子电池内部薄膜线圈的扫描图像而设计的，用于研究电池性能的衰减。

CT能够检测出铅浓度低至25微克/平方厘米的墨水。此外，另一种技术——X射线荧光光谱法也能清晰识别出墨水；该技术只需手持设备，无需大型CT装置。“这些文字就像圣诞树彩灯一样清晰发亮。”Seiler解释说，这是因为铅对X射线的吸收量约是纸莎草纸的25倍，因此墨水会在颜色更深的纸张背景下以亮斑形式凸显出来。

借助这项技术，研究团队成功识别出他们写在卷轴上的许多文字。

Seiler透露，参与“维苏威挑战赛”的研究人员目前已着手在赫库兰尼姆的真迹卷轴中检测铅元素。“据我所知，此刻就有研究人员正在那里检测部分卷轴中的铅含量。”

英国纽卡斯尔大学的古典史学家Nick Freer表示，这种纸莎草卷轴的重建方法还可用于训练算法，提升文字破译能力。“由于研究人员确切知道碳化前卷轴上的文字内容，这就为训练和测试用于复原隐藏文字的计算方法提供了一种可控的实验条件。”（方子逸）

相关论文信息：

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0353485