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艺术与科学

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X射线从古卷轴上挑选出字母

01 Aug 2017
展开历史:如果手动展开,古卷将丢失

在79年维苏威火山喷发期间碳化的古手稿 意大利的科学家实际上已经发现了AD。探索了“Herculaneum papyri”使用X射线,研究人员能够将极其脆弱且严重扭曲的纸卷中的各个图层隔离开,并识别出上面写着的希腊字母。他们目前正在完善自己的技术,并希望不久后能够阅读古代文字的重要部分。

赫卡兰尼纸莎草纸,发现于18世纪中期 世纪,被保存在一座俯瞰那不勒斯湾的巨大别墅的图书馆中,有人认为那是朱利叶斯·凯撒(Julius Caesar)的岳父。卷轴数量超过1800,并且至少部分涉及希腊哲学家伊壁鸠鲁(Epicurus)的作品,这些涡卷被碳化,并被维苏威火山(Vesuvius)的火山物质掩埋。尽管喷发保留了后代的手稿,但喷发产生的高温和高压也压碎了部分珍贵的文字并使之熔化。

展开头痛

尝试展开和阅读非常脆弱且形状不规则的卷轴已被证明是学者的头疼事。一些保存最完好的文本已通过机械技术展开,但另一些已被部分或完全破坏。同时,许多非侵入性技术–例如多光谱成像和X射线荧光–无法穿透展开的手稿,因此无法区分内部层的特征。

最新工作采用了一种称为X射线相衬断层扫描(XPCT)的技术。传统的X射线断层扫描记录不同材料吸收辐射的程度。但这在试图区分密度非常相似的不同材料时几乎没有用–例如用于书写纸莎草纸和碳化纸莎草纸的黑色碳基墨水。 XPCT而是依靠X射线’随着光子通过样品的路径不同,相位发生变化。该技术足够灵敏,可以检测到微小的墨水斑点与周围的纸莎草纸之间的折射率变化。

The 纸莎草 were first analysed using XPCT by Vito Mocella of the Institute of Microelectronics and Microsystems in Naples and colleagues. In 2013, they exposed two papyri from a collection in Paris to X-rays from the 欧洲同步辐射装置 (ESRF)在法国。正如他们两年后报道的那样 自然通讯,Mocella和团队发现他们可以识别手稿中的写作片段。但是,在那个阶段,他们没有试图展开纸莎草纸。

虚拟处理

在新的研究中, arXiv物理学家 阿莱西亚·塞多拉(Alessia Cedola) 和Inna Bukreeva的 国家研究理事会纳米技术研究所 罗马的2016年在ESRF上也使用了XPCT技术。 那不勒斯国家图书馆,他们能够将数据采集与虚拟展开滚动的新方式结合起来。而不是通过观察对象来找出单个纸莎草纸层的几何形状’Cedola说,他们在横截面中使用了3D技术,这使他们能够研究文本的较大部分。

研究人员首先进行传统机械分离的数字模拟–他们实际上在纸卷的3D层析成像重建过程中去除了纸莎草纸的一部分。然后,他们一层一层地剥离各个层,并注意这样做的迹象。如果确实遇到了看起来像字母的东西,他们会通过调整其形状来使其虚拟层变平,直到自然组成纸莎草的纵横交错的纤维形成一个几何网格。

这样做,他们已经能够识别出潜在文本的几个区域,他们认为其中最广泛的区域包含14个 行的字母。尽管许多信件尚待破译,但塞多拉和同事们仍得出结论,他们的技术已使“迄今为止,阅读范围最广的潜在文字部分” from still-rolled 纸莎草.

解密挑战

二“papyrologists”也是来自罗马国家研究委员会(National Research Council)的科学家正在与塞多拉(Cedola)和布克雷耶娃(Bukreeva)一起解密该文本,并确认该文本可能是由伊壁鸠鲁的追随者哲学家和诗人菲洛德莫斯(Philodemus)撰写的。他们希望在年底之前完成任务。然后在2018年初,塞多拉’的小组计划返回格勒诺布尔,并使用更高分辨率的X射线探测器研究许多纸莎草纸。她解释说,这样做将使它们能够更好地使虚拟层变平,从而更轻松地消除由纸莎草纸起伏引起的不需要的阴影。“我们将更有信心地说什么是字母,什么是影子,” she says.

Mocella说最新的研究是“interesting work”,但坚持认为“doesn’t代表重大进步” on his own group’的努力。他补充说,自2015年发布初步结果以来,他和他的同事已经能够“实际上展开了纸莎草纸的一些特别大的部分,我们目前正在提高这些纸莎草的可读性”.

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