دانشمندان طومارهای خود را سوزاندند تا رمز و رازی 2000 ساله را باز کنند

داگلاس سیلر برای بازسازی یک راز باستانی تلاش های غیرمعمولی انجام داد.

او قلم های پاپیروس و نی را از مصر به همراه جوهر سیاه چراغ سنتی از ژاپن به دست آورد. سپس به دانش‌آموزان دبیرستانی پرداخت تا با استفاده از قسمت‌هایی از «جنگ ستارگان»، کتاب مقدس، و نقل قولی از برنامه تلویزیونی علمی تخیلی «محدودیت‌های بیرونی» در دهه 1960 روی پاپیروس بنویسند.

هنگامی که نگارش تمام شد، سیلر، وابسته به برکلی SETI، پاپیروس را گرد کرد، آن را در ظرفی مهر و موم کرد، آن را در کوره ای با دمای بالا قرار داد و آن را سوزاند تا کاملا کربن شود.

این آزمایش به منظور تقلید از فاجعه ای طراحی شد که تقریبا 2000 سال پیش در هرکولانیوم، یک شهر روم باستان در ایتالیا رخ داد. هنگامی که کوه وزوویوس در سال 79 پس از میلاد فوران کرد، خاکستر آتشفشانی شهر را فرا گرفت و بیش از هزار طومار پاپیروس در یک کتابخانه محلی را به بقایای شکننده و ذغالی تبدیل کرد. همان فوران معروفی که در نزدیکی پمپئی مدفون شد.

با این حال، تخریب شکل فوق‌العاده‌ای از حفظ را نیز ایجاد کرد. مجموعه Herculaneum تنها کتابخانه دست نخورده شناخته شده ای است که از دوران باستان باقی مانده است و به طور بالقوه آثاری را حفظ می کند که در غیر این صورت از تاریخ ناپدید شده اند.

سیلر می خواست بداند آیا محققان می توانند نوشته های این طومارهای کربنی شده را بدون بازکردن فیزیکی آنها بازیابی کنند، عملی که می تواند باعث شود پاپیروس شکننده به غبار سیاه تبدیل شود.

ایده او بر روی شیمی جوهر متمرکز بود. او استدلال کرد که اگر برخی از جوهرهای باستانی حاوی سرب باشند، آن فلز ممکن است پرتوهای ایکس را بسیار قوی تر از پاپیروس کربنی شده اطراف جذب کند. سپس یک کامپیوتر می‌تواند از اسکن‌های به‌دست‌آمده برای صاف کردن ورق‌های فشرده استفاده کند و نوشته‌های پنهان را آشکار کند.

در مقاله ای که در 16 سپتامبر در ژورنال PLOS ONE منتشر شد، سیلر و همکارانش، از جمله چندین متخصص برکلی، گزارش دادند که این استراتژی در طومارهای آزمایشی آنها کار می کند. حتی مقادیر بسیار کمی از سرب باعث می شود که نویسه های نوشته شده با توموگرافی اشعه ایکس قابل تشخیص باشند که به آن سی تی اشعه ایکس نیز گفته می شود.

سرب 25 برابر بیشتر از پاپیروس سوخته اطراف خود اشعه ایکس را جذب می‌کند و باعث می‌شود که نوشته به‌طور چشمگیری برجسته شود.

سیلر می‌گوید: «با وجود سرب در جوهر، امضای بزرگی به دست می‌آورید، بنابراین واقعا باید به دنبال طومارهایی با سرب در آنها باشید». "آنها در خواندن بسیاری از آنها به دلیل کنتراست کم جوهر کربن روی کاغذ کربن مشکل دارند. ما نسبتا مطمئن هستیم که اگر آنها شروع به جستجوی سرب کنند یا به ما اجازه دهند سرب جستجو کنیم، به کل این روند کمک می کند. این جام مقدس است."

محققان همچنین دریافتند که یک اسکنر فلورسانس اشعه ایکس دستی نسبتا ارزان می‌تواند به راحتی جوهر مبتنی بر سرب را در یک طومار سوخته تشخیص دهد. این می‌تواند راهی ساده برای غربالگری طومارهای باستانی در ابتدا و شناسایی آنها که امیدوارکننده‌ترین گزینه‌ها برای تصویربرداری دقیق‌تر CT اشعه ایکس هستند، فراهم کند.

تنها تعداد کمی از طومارهای سوخته شده از ویلای پاپیروس هرکولانیوم تاکنون به صورت مجازی باز شده و رمزگشایی شده است. هیچ یک از آنها ابتدا برای تعیین اینکه آیا جوهر آنها حاوی سرب است یا خیر، آزمایش نشده بود.

محققان هنوز یک جستجوی سیستماتیک برای جوهر مبتنی بر سرب در سراسر مجموعه انجام نداده‌اند. با این حال، حداقل یک محقق قبلی سرب را در جوهر قطعه‌ای که از تلاش‌های اولیه برای باز کردن فیزیکی طومارها باقی مانده بود، تشخیص داد.

بسیاری از این تلاش‌ها پس از کشف طومارها در سال 1752 آغاز شد. نتایج اغلب فاجعه‌بار بود. تلاش برای باز کردن رول های کربنی شده اغلب آنها را به انبوهی از خاکستر تبدیل کرد و در نهایت مقامات ایتالیایی را وادار کرد تا این عمل را متوقف کنند.

هر طومار که با موفقیت باز شد حاوی نوشته‌هایی بود که قبلا برای محققان ناشناخته بود. بسیاری از این متون آثار فیلودموس، فیلسوف اپیکوری بود که تقریبا یک قرن قبل از فوران وزوو در هرکولانیوم زندگی می کرد.

امروزه، کتابخانه باقیمانده شامل حدود 1800 طومار و قطعات طومار است که در مجموعه‌هایی در ایتالیا، فرانسه و انگلیس نگهداری می‌شوند.

سیلر گفت: «تقریبا همه چیز از دوران باستان نابود شده است. "بسیار کمی باقی مانده است به جز پاپیروسی که در آب و هوای خشک بود یا برخی از آثاری که توسط کاتبان کپی شده و به پایین منتقل شده اند. اما برخی از طومارهای هرکولانیوم کپی نیستند. اینها کتاب هایی هستند که مستقیما از دنیای باستان منجمد شده اند. آنها در واقع از محافل روشنفکری رومی هستند."

برای محققانی که به مطالعه نوشته های باستانی می پردازند، اغراق بر اهمیت بالقوه دشوار است.

لیا پاکارد-گرامز، دانشجوی فارغ التحصیل باستان شناسی برکلی که به عنوان پاپیروولوژیست در مورد این پروژه مشاوره می کرد، گفت: «ارزش این پروژه عملا قابل اندازه گیری نیست». "بزرگترین سهام در تاریخ ادبیات یونان است."

پاکارد-گرام مدت‌هاست که مجذوب تمدن‌های یونان و روم باستان، و آثار بی‌شماری ادبیات، فلسفه و علم بوده است که پیش از آنکه کاتبان بتوانند نسخه‌های باقی‌مانده را تهیه کنند، ناپدید شدند.

او در حال حاضر نوشته‌های یونانی و مصری را که روی پاپیروس‌های باستانی در مرکز دانشگاه برکلی برای پاپیروس‌های تبتونیس در کتابخانه بنکرافت نگهداری می‌شوند ترجمه می‌کند. برخلاف طومارهای هرکولانیوم، آن اسناد به دلیل مدفون شدن در شن‌های خشک مصر باقی ماندند.

در میان این مجموعه قطعاتی وجود دارد که توسط مردی به نام دیونیسیوس نوشته شده است که به عنوان معلم مدرسه و کاتب برای اجاره کار می کرد. یادداشت‌های باقی‌مانده او لحظات عادی زندگی روزمره را به تصویر می‌کشد، از جمله سوابق این که چقدر برای غذای فرزندانش در کنار کانال هزینه کرده است.

او گفت: «این چیزی است که مرا به سمت پاپیرولوژی کشاند -- اینکه می‌توانم سخنان مردم باستان را نه از طریق یک کتاب کتابخانه یا نسخه‌ای از دوره رنسانس بخوانم، بلکه در واقع بنشینم و بدانم که کسی این نامه را به هر کسی، پدرش یا چیزی دیگر، نوشته است». "این تاریخ امضا است -- نه فقط از یک کتاب، بلکه از آنچه آنها در واقع می نوشتند."

تخصص Packard-Grams به ویژه برای پروژه Seiler مفید بود زیرا او ترکیب شیمیایی جوهرهای پاپیروس مصری در مجموعه Berkeley را مطالعه کرده است.

مرکب سنتی عموما از دوده، آب و ماده‌ای مانند صمغ عربی ساخته می‌شد. Packard-Grams امیدوار است که تفاوت های ظریف در شیمی جوهر بتواند مانند امضا عمل کند و به طور بالقوه به محققان کمک کند تا نویسندگان فردی را تشخیص دهند. فلزات مخلوط شده در جوهر، چه عمدا یا سهوا، می تواند اثر انگشت شیمیایی را حتی مفیدتر کند.

پاپیروس های تبتونیس شامل قطعاتی است که مربوط به 300 سال قبل از میلاد می باشد. تا 300 سال قبل از میلاد مسیح، 126 سال پیش در محل شهر باستانی تبتونیس برای UC Berkeley کاوش شدند.

Packard-Grams با استفاده از یک اسکنر فلورسانس اشعه ایکس دستی دریافت که برخی از این اسناد حاوی جوهر با سرب و/یا مس هستند. نمونه‌های حاوی این فلزات عموما پس از قرن اول قبل از میلاد نوشته شده‌اند.

این یافته این احتمال را افزایش می دهد که حداقل برخی از طومارهای هرکولانیوم می توانند فلزات قابل تشخیص را در جوهر خود نیز داشته باشند.

او گفت: "اگر ما بدانیم که پاپیروس‌های Herculaneum دارای سرب در آنها هستند - برخی از آنها دارند، برخی از آنها ندارند - وقتی سی‌تی‌اسکن را انجام می‌دهند، می‌توانند آن را با حساسیت به عنصر سرب اسکن کنند و می‌توانیم ببینیم جوهر کجاست." وقتی آن را باز می کنید، می توانید با وضوح بیشتری از حروف نقشه برداری کنید.

برای آزمایش این ایده در شرایط کنترل‌شده، سیلر از شیمیدان‌های بازنشسته برکلی، دیوید کریمر و النا کریمر، مدیر بازنشسته مرکز تحلیل میکرو کالج شیمی، استخدام کرد.

او با کمک آنها مقادیر دقیق اندازه گیری شده نیترات سرب را با جوهر سیاه لامپ مخلوط کرد و جوهرهایی با غلظت های مختلف سرب ایجاد کرد.

سپس سیلر از فرزندان دوستانش خواست که با استفاده از قلم نی های سنتی و جوهرهای آماده، قطعاتی را روی پاپیروس تازه بنویسند. Packard-Grams و Jesse Obert از مرکز تحقیقات باستان شناسی طومارهای جدید نوشته شده را برای بررسی میزان سرب موجود اسکن کردند.

گام بعدی این بود که طومارهای مدرن را شبیه طومارهای کربنی شده باستانی کنیم.

سیلر آنها را در یک ظرف فولادی نیمه مهر و موم شده با اکسیژن بسیار کم قرار داد و آنها را در یک کوره با دمای بالا در آزمایشگاه خانگی خود گرم کرد.

از طریق تماس در آزمایشگاه علوم فضایی، او با جیک لامانا، فیزیکدان مرکز تحقیقات نوترون در موسسه ملی استانداردها و فناوری در گیترزبورگ، مریلند، ارتباط برقرار کرد.

LaManna از منبع اشعه ایکس آزمایشگاهی مرکز برای تولید یک سی تی اسکن سه بعدی از اسکرول سوخته استفاده کرد.

او گفت: «این اولین طومار است که من انجام داده‌ام. من تمایلی به نه گفتن به پروژه های جالب ندارم.

لامانا یک پایه برای نگه داشتن طومار شکننده در حالی که آن را از طریق پرتو اشعه ایکس می چرخاند، بداهه ساخت. هزاران برش تصویر منفرد ضبط و توسط کامپیوتر در یک بازسازی سه بعدی ترکیب شدند.

تفاوت بین جوهر حاوی سرب و پاپیروس اطراف آن قابل توجه بود. از آنجایی که سرب اشعه ایکس بسیار بیشتری را جذب می کند، حروف به صورت علائم روشن در برابر مواد کربن دار تیره تر ظاهر می شوند، شبیه به مناطق روشن تر در یک نگاتیو سیاه و سفید کم نور.

اسکن‌ها با موفقیت جوهر حاوی ۲۵ میکروگرم سرب در هر سانتی‌متر مربع را با استفاده از سی‌تی‌سی پرتو ایکس و فلورسانس اشعه ایکس شناسایی کردند.

سیلر گفت: "اگر به تصاویر نگاه کنید، حروف مانند یک درخت کریسمس روشن می شوند."

قطعه دیگری از پازل از منبعی غیرمنتظره آمده است.

مایکل سایرس داگرتی، که در آن زمان دانشجوی فوق دکترا در NIST بود، نرم افزاری را برای باز کردن دیجیتالی سی تی اسکن «ژله رول» موجود در باتری های لیتیوم یون توسعه داده بود.

لامانا متعجب بود که آیا می‌توان همین رویکرد را با یک طومار پاپیروس تطبیق داد.

لامانا گفت: "او هیجان زده شد و با داده ها فرار کرد و در عرض چند روز و تنها پس از چند تغییر کوچک در برنامه خود، با نمونه هایی از طومار باز شده بازگشت." او فقط باید کد خود را تغییر می داد تا ضخامت ناهموار و متغیر در طول طومار را دنبال کند."

تلاش برای بازیابی دیجیتالی نوشته از طومارهای هرکولانیوم سال‌هاست که در حال پیشرفت است.

در سال 2009، برنت سیلز از دانشگاه کنتاکی اولین محققی بود که اسکن میکروسی‌تی اسکن هرکولانیوم را که متعلق به انستیتو فرانسه بود، انجام داد. در سال 2015، او باز کردن موفقیت آمیز دیجیتالی یک طومار سوخته شده از کنیسه ای را که در حدود 600 سال قبل از میلاد مسیح سوزانده بود، نشان داد.

با تکیه بر این پیشرفت ها، سیلس و گروهی از سرمایه گذاران خطرپذیر، با مجوز ایتالیا، چالش Vesuvius را در سال 2023 راه اندازی کردند.

تنها پنج ماه بعد، دو محقق به طور مستقل موفق شدند اولین کلمه را شناسایی کنند: πορφύραc، کلمه یونانی برای رنگ بنفش. هوش مصنوعی نقش اساسی در این کشف داشت.

در سال 2024، همین تیم از هوش مصنوعی برای بازیابی 15 ستون کامل از طومار متعلق به انستیتو فرانسه استفاده کرد که کمتر از یک دهم کل سند بود. متن تازه خواندنی ثابت شد که یک اثر فلسفی اپیکوری است که با ادراک و لذت سروکار دارد.

هوش مصنوعی پیشرفت دیگری را در سال 2026 ارائه کرد. تیم Seales بخش های باقی مانده از یک طومار Herculaneum معروف به PHerc را رمزگشایی کرد. 1667، که در طی تلاش قبلی برای باز کردن فیزیکی آن تقریبا از بین رفته بود.

به نظر می رسد این متن در مورد فلسفه رواقیون یونان باستان بحث می کند. ممکن است متعلق به قرن دوم یا سوم قبل از میلاد باشد، که احتمالا آن را به یکی از قدیمی‌ترین طومارهای مجموعه هرکولانیوم تبدیل می‌کند.

این موفقیت‌ها به باز کردن دیجیتالی اسکن‌های سی‌تی و سپس استفاده از یادگیری ماشینی برای تشخیص تغییرات بسیار ظریف در بافت یا شکل مرتبط با جوهر قدیمی بستگی دارد.

سیگنال می تواند به طور استثنایی ضعیف باشد زیرا جوهر کربن معمولی و پاپیروس کربنی شده می توانند بسیار شبیه به اشعه ایکس به نظر برسند.

لامانا تخمین می زند که جوهر مبتنی بر سرب می تواند تا 25 برابر روشن تر از پاپیروس در تصاویر سی تی اشعه ایکس به نظر برسد.

سیلر امیدوار است که محققان از فلورسانس اشعه ایکس برای غربالگری بیشتر مجموعه هرکولانیوم بازمانده استفاده کنند. طومارهایی که حاوی سرب هستند، می‌توانند برای اسکن سی‌تی در اولویت قرار گیرند، که به طور بالقوه امکان بازیابی متون بیشتری را فراهم می‌کند و بر اساس کار Seales و همکارانش ساخته می‌شود.

لامانا می‌گوید: «آنچه که می‌خواهم ببینم و کاری که می‌خواهم انجام دهم، مطالعه دقیق‌تر در مورد غلظت جوهر یا آنچه در جوهر است، نه فقط سرب است.» و ببینید که چقدر می‌توانیم این کار را برای ساخت مجموعه داده‌های آموزشی انجام دهیم تا در واقع الگوریتم‌های قوی‌تری برای خواندن الگوریتم‌های واقعی بسازیم.»

کپی ها مزیت عمده دیگری را ارائه می دهند. محققان می‌توانند روش‌های اسکن و الگوریتم‌های رایانه‌ای را بر روی مدل‌های قابل مصرف به جای آزمایش مستقیم روی مصنوعات باستانی غیرقابل جایگزین، اصلاح کنند.

Packard-Grams گفت: "داگ از نظر علمی ایده بسیار خوبی با ایجاد یک مدل داشت." "چرا؟ چون اگر به مدلی صدمه بزنی، خوب است. اگر به یک اثر باستانی 2300 ساله صدمه بزنی، انبوهی از باستان شناسان آماده خواهی بود که تو را بپرند. ناگفته نماند که من تو را بپرم!"

سیلر هنوز نمی داند این تحقیقات به کجا می انجامد.

او پس از اینکه در حین کار با برکلی SETI روی Panoseti، تلسکوپ جدیدی که برای جستجوی سیگنال های لیزری که می تواند حیات هوشمند را نشان می دهد، در کهکشان طراحی شده بود، به تحقیق درباره طومارها عمدتا از روی هوس و هوس پرداخت.

سیلر که اکنون بازنشسته شده است، قبلا در املاک و مستغلات و بانکداری کار می کرد و مدتی را نیز به عنوان مخترع گذراند.

او گفت: «راستش را بخواهید، رسیدن به اینجا برای من به اندازه تحقیقات ما منحصر به فرد است. "منظورم از شیمی معدنی، پاپیروس، توموگرافی اشعه ایکس، هوش مصنوعی است -- این واقعا یک گروه کاملا التقاطی از دانشمندان و روش‌شناسی است تا به این نقطه برسیم که بله، اگر در آن طومارها سرنخ وجود داشته باشد، شما بچه‌ها می‌توانید تصاویر را بسیار بهتر بخوانید. من به شما 10 به 1 می‌دهم. که اشکالی ندارد -- ما اهمیتی نمی دهیم."

کارل ون بیبر، استاد مهندسی هسته ای برکلی، به عنوان مشاور غیررسمی سیلر در موضوعاتی از تصویربرداری اشعه ایکس گرفته تا انتشارات علمی خدمت می کرد.

کارل ون بیبر، استاد مهندسی هسته‌ای برکلی که به عنوان مشاور غیررسمی سیلر در همه چیز از تصویربرداری اشعه ایکس گرفته تا جزئیات انتشار علمی خدمت می‌کرد، می‌گوید: «پیشرفت داگلاس در پروژه طومار شگفت‌انگیز بوده است. ممکن است کسی وسوسه شود که «دانشمند جنتلمن» را دورانی گذشته تصور کند، اما اینجا در برکلی زنده و سالم است.

سیلر هزینه این تحقیق را خودش تامین کرد و اولین نویسنده مقاله است. نویسندگان دیگر لامانا، داگرتی، دیوید کریمر، مایکل مک اوسکر از دانشگاه کالج لندن و ینس دوپکی از آزمایشگاه رادرفورد اپلتون در بریتانیا هستند.

مواد ارائه شده توسط دانشگاه کالیفرنیا - برکلی. توجه: محتوا ممکن است برای سبک و طول ویرایش شود.

دانشمندان برای اولین بار یک کوانتومی از صدا را تماشا کردند

موتور ماهواره ای جدید می تواند از جو زمین به عنوان سوخت برای ماندن در مدار به طور نامحدود استفاده کند

دانشمندان به دنبال سیاهچاله های کوچک پنهان شده در برخورد LHC هستند

محققان کشف کردند که چه چیزی ممکن است به یکی از شایع ترین اختلالات ستون فقرات در جهان کمک کند