他从埃及获取了纸莎草纸和芦苇笔，以及来自日本的传统灯黑墨水。然后他付钱给高中生，让他们用《星球大战》、《圣经》的段落以及20世纪60年代科幻电视节目《外层极限》中的一句台词在纸莎草纸上进行书写。
书写完成后，伯克利SETI（搜寻地外文明计划）的附属研究员塞勒（Seiler）将纸莎草纸卷起，密封在一个容器内，放入高温炉中燃烧，直到其完全碳化。
该实验旨在模拟近2000年前在意大利古罗马城市赫库兰尼姆（Herculaneum）发生的一场灾难。公元79年维苏威火山（Mount Vesuvius）喷发时，火山灰淹没了这座城市，将当地一座图书馆中的1000多卷纸莎草纸卷轴变成了脆弱的焦黑残骸。这场喷发也因掩埋了附近的庞贝古城而闻名。
然而，这种破坏也产生了一种非凡的保存形式。赫库兰尼姆的这批藏品是已知唯一幸存下来的完整古代图书馆，可能保存了原本已从历史中消失的作品。
在不打开的情况下阅读古代卷轴
塞勒想知道研究人员是否能在不物理展开的情况下从这些碳化卷轴中恢复文字，因为物理展开可能会导致脆弱的纸莎草纸碎裂成黑色粉末。
他的想法集中在墨水的化学成分上。他推断，如果一些古代墨水含有铅，这种金属对X射线的吸收可能会比周围的碳化纸莎草纸强烈得多。随后，计算机可以利用生成的扫描结果，在虚拟环境中展平紧紧卷起的纸卷，并显现隐藏的文字。
在9月16日发表于《PLOS ONE》期刊的一篇论文中，塞勒及其合作者（包括几位伯克利的专家）报告称，该策略在他们的实验卷轴上取得了成功。即使铅含量极低，也能通过X射线断层扫描（也称为X射线CT）检测到书写字符。
铅吸收的X射线量是周围烧焦纸莎草纸的25倍，使得文字显著凸显出来。
“如果墨水中有铅，你会得到一个极其明显的信号，所以你确实需要寻找含铅的卷轴，”塞勒说。“由于碳墨水在碳化纸上的对比度很低，他们在阅读很多卷轴时遇到了困难。我们相当确定，如果他们开始寻找铅，或者让我们寻找铅，这将有助于整个过程。这就是圣杯。”
研究人员还发现，使用相对廉价的便携式X射线荧光扫描仪可以轻松检测出烧焦卷轴中含铅的墨水。这可以提供一种直接的方法，首先对古代卷轴进行筛选，并确定哪些卷轴最适合进行更详细的X射线CT成像。
冻结在时光中的图书馆
迄今为止，赫库兰尼姆“纸莎草纸别墅”（Villa of the Papyri）的焦黑卷轴中，只有一小部分在虚拟层面上被打开并破译。这些卷轴事先都没有经过测试来确定其墨水是否含有铅。
研究人员尚未对整个藏品进行含铅墨水的系统搜索。然而，此前至少有一名研究人员在早期尝试物理打开卷轴时留下的碎片墨水JianCe测到了铅。
许多此类尝试是在卷轴于1752年被发现后开始的。结果往往是灾难性的。试图展开碳化的纸卷经常使其化为灰烬，最终促使意大利当局停止了这种做法。
每一个被成功物理打开的卷轴都包含了学者们此前未知的文字。其中许多文本是伊壁鸠鲁学派哲学家菲洛德穆斯（Philodemus）的作品，他在维苏威火山爆发前约一个世纪居住在赫库兰尼姆。
如今，幸存的图书馆由保存在意大利、法国和英国藏品中的约1800个卷轴及卷轴碎片组成。
“来自古代的几乎所有东西都已被毁，”塞勒说。“除了处于干燥气候中的纸莎草纸或一些由抄写员复制并流传下来的作品外，几乎什么都没留下。但赫库兰尼姆的一些卷轴不是副本。这些是直接来自古代世界、冻结在时光中的书籍。它们实际上来自罗马知识界。”
对于研究古代文字的学者来说，其潜在重要性怎么强调都不为过。
“这个项目的价值几乎无法估量，”作为纸莎草纸学家为该项目提供咨询的伯克利考古学研究生莉亚·帕卡德-格拉姆斯（Leah Packard-Grams）说。“这是希腊文学史上最大的赌注。”
来自古代世界的失落之声
帕卡德-格拉姆斯长期以来对古希腊和古罗马文明，以及在抄写员制作幸存副本之前就已消失的无数文学、哲学和科学著作深感着迷。
她目前在位于班克罗夫特图书馆（Bancroft Library）的加州大学伯克利分校泰布提尼斯纸莎草纸研究中心（Center for the Tebtunis Papyri）翻译保存在古代纸莎草纸上的希腊文和埃及文。与赫库兰尼姆的卷轴不同，这些文献之所以能保存下来，是因为它们被埋在埃及干燥的沙子中。
该藏品中包括一个名叫狄奥尼修斯（Dionysios）的人所写的碎片，他是一名学校教师和受雇抄写员。他留存的笔记记录了日常生活中的普通时刻，包括他沿运河为孩子们购买食物所花费的记录。
“这就是吸引我研究纸莎草纸学的原因——我可以阅读古人的文字，不是通过图书馆的书或文艺复兴时期的副本，而是真正坐下来，知道有人写了这封信给某个人，比如他的父亲之类的，”她说。“这是亲笔书写的历史——不仅仅是来自书本，而是来自他们当时真正写下的内容。”
帕卡德-格拉姆斯的专业知识被证明对塞勒的项目特别有用，因为她研究过伯克利藏品中埃及纸莎草纸上墨水的化学成分。
传统墨水通常由烟灰、水和阿拉伯胶等粘合剂制成。帕卡德-格拉姆斯希望，墨水化学成分的细微差异可以像签名一样，帮助研究人员区分不同的书写者。无论是故意还是意外混入墨水中的金属，都可能使这种化学指纹更加有用。
古代墨水提供了令人鼓舞的线索
泰布提尼斯纸莎草纸包括公元前300年至公元300年的碎片。它们是126年前在泰布提尼斯古城遗址为加州大学伯克利分校发掘的。
使用便携式X射线荧光扫描仪，帕卡德-格拉姆斯发现其中一些文献的墨水含有铅和/或铜。含有这些金属的样本通常写于公元一世纪之后。
这一发现增加了至少部分赫库兰尼姆卷轴的墨水中也可能含有可检测金属的可能性。
“如果我们知道赫库兰尼姆的纸莎草纸中含有铅——其中一些有，一些没有——那么当他们进行CT扫描时，就可以对铅元素具有敏感性的设置进行扫描，我们就能看到墨水在哪里，”她说。“当你展开它时，你可以更JianCe地绘制出字母的轮廓。”
为了在受控条件下测试这个想法，塞勒招募了已退休的伯克利化学家大卫·克莱默（David Kreimer）和埃琳娜·克莱默（Elena Kreimer），后者是化学学院微量分析设施的退休经理。
在他们的帮助下，他将精确称量的硝酸铅混入灯黑墨水中，制备出具有几种不同铅浓度的墨水。
然后塞勒让朋友的孩子使用传统的芦苇笔和准备好的墨水在新鲜的纸莎草纸上书写段落。帕卡德-格拉姆斯和考古研究机构的杰西·奥伯特（Jesse Obert）扫描了新写好的卷轴，以验证铅的存在量。
焚烧复制品
下一步是使现代卷轴类似于古代碳化卷轴。
塞勒将它们放入一个几乎没有氧气的半密封钢制容器中，并在他家庭实验室的高温炉中加热。
通过空间科学实验室的联系人，他联系上了位于马里兰州盖瑟斯堡的国家标准与技术研究所中子研究中心的物理学家杰克·拉曼纳（Jake LaManna）。
拉曼纳使用该中心的实验室X射线源对烧焦的卷轴进行了三维CT扫描。
“这是我做过的第一个卷轴，”他说。“我通常不会对有趣的项目说不。”
拉曼纳临时拼凑了一个支架来固定脆弱的卷轴，同时使其旋转穿过X射线束。记录下数千张独立的图像切片，并由计算机合成为三维重建图像。
含铅墨水与周围纸莎草纸之间的差异令人震惊。由于铅吸收的X射线多得多，字母在较暗的碳化材料背景下显现为明亮的标记，类似于曝光不足的黑白底片上较亮的区域。
使用X射线CT和X射线荧光，扫描成功检测到了每平方厘米仅含25微克铅的墨水。
“如果你看这些图像，字母就像圣诞树一样亮了起来，”塞勒说。
电池算法找到新用途
拼图的另一块来自一个意想不到的来源。
迈克尔·赛勒斯·多尔蒂当时是NIST的博士后研究员，他开发了一种软件，用于对锂离子电池内部的“果冻卷”结构进行CT扫描的数字展开。
拉曼纳想知道同样的方法是否可以适用于纸莎草纸卷轴。
“他很兴奋，拿着数据跑了，几天后，在对他的程序进行了几次小调整后，他带着展开卷轴的例子回来了，”拉曼纳说。“他只需要微调他的代码，以跟随卷轴长度方向上不均匀且变化的厚度。”
维苏威火山挑战赛
从赫库兰尼姆卷轴中数字恢复文字的努力已经推进了多年。
2009年，肯塔基大学的布伦特·塞尔斯成为首位对赫库兰尼姆卷轴（属于法兰西学会的一卷）进行微型CT扫描的研究人员。2015年，他展示了对一卷从大约公元600年烧毁的犹太教堂中回收的焦黑卷轴进行成功数字展开。
在这些进展的基础上，塞尔斯和一群风险投资家在意大利的许可下，于2023年发起了维苏威火山挑战赛。
该比赛为第一位能从两卷经X射线CT成像的赫库兰尼姆卷轴中破译出四段文字（每段至少包含140个字符）的人提供70万美元的大奖。
仅五个月后，两名独立工作的研究人员成功识别出第一个词：πορφύραc，希腊语中的“紫色”。人工智能在这一发现中发挥了核心作用。
2024年，同一个团队使用AI从法兰西学会拥有的一卷卷轴中恢复了15个完整的列，不到整个文档的十分之一。新可读的文本被证明是一部关于感知和快乐的伊壁鸠鲁学派哲学著作。
2026年，AI带来了另一项进展。塞尔斯的团队破译了被称为PHerc. 1667的赫库兰尼姆卷轴的幸存部分，该卷轴在早先尝试物理打开时几乎被毁。
该文本似乎讨论了古希腊斯多葛学派的哲学。它可能追溯到公元前二或三世纪，可能使其成为赫库兰尼姆藏品中最古老的卷轴之一。
让微弱的古代墨水更容易被看到
这些成功依赖于对CT扫描进行数字展开，然后使用机器学习来检测与古代墨水相关的纹理或形状的极其细微的变化。
信号可能异常微弱，因为传统的碳墨水和碳化纸莎草纸在X射线下看起来非常相似。
铅可以改变这一状况。
拉曼纳估计，在X射线CT图像中，含铅墨水的亮度可达纸莎草纸的25倍。
塞勒希望研究人员能使用X射线荧光来筛选更多幸存的赫库兰尼姆藏品。被发现含有铅的卷轴随后可被优先进行CT扫描，从而有可能恢复更多文本，并在塞尔斯及其合作者的工作基础上继续发展。
“我希望看到并且我想做的是对墨水浓度或墨水中的成分进行更严格的研究，而不仅仅是铅，”拉曼纳说。“并看看我们能将此推进到何种程度，以制作训练数据集，从而真正为阅读真实卷轴制定更稳健的算法。”
复制品提供了另一个主要优势。研究人员可以在可消耗的模型上完善扫描方法和计算机算法，而不是直接在不可替代的古代文物上进行实验。
“道格在科学上有一个非常好的想法，那就是制作一个模型，”帕卡德-格拉姆斯说。“为什么？因为如果你弄坏了模型，没关系。如果你弄坏了一件有2300年历史的古代文物，你会有一群考古学家准备扑向你。更不用说我也会扑向你！”
通往古代史的不寻常之路
塞勒尚不知道这项研究将通向何方。
他开始调查这些卷轴很大程度上是一时兴起，当时他正在与伯克利SETI合作开发Panoseti，这是一种旨在搜索银河系中可能表明智能生命存在的激光信号的新型望远镜。
塞勒现已退休，他此前从事房地产和银行业工作，也曾当过发明家。
“老实说，对我来说，走到这一步和我们的研究一样独特，”他说。“我的意思是，无机化学、纸莎草纸、X射线断层扫描、AI——这真的是一群兼收并蓄的科学家和方法论，才得出了这样的结论：是的，如果那些卷轴里有铅，你们就能更好地阅读这些图像。我跟你10比1打赌。我们希望是我们团队来做，但如果其他团队要采纳这个想法——也没关系——我们不在乎。”
伯克利核工程教授卡尔·范·比伯（Karl van Bibber）担任塞勒的非正式顾问，指导内容涵盖从X射线成像到科学出版等各个主题。
“关注道格拉斯在卷轴项目上的进展非常令人着迷，”伯克利核工程教授卡尔·范·比伯说，他曾担任塞勒的非正式顾问，指导从X射线成像到科学出版的方方面面等所有事务。“人们可能会倾向于将‘绅士科学家’想象为一个过去的时代，但它在伯克利依然生机勃勃。”
塞勒自费资助了这项研究，并且是该论文的第一作者。其他作者包括拉曼纳、多尔蒂、大卫·克莱默、伦敦大学学院的迈克尔·麦考斯克（Michael McOsker）以及英国拉瑟福德·阿普尔顿实验室的延斯·多普克（Jens Dopke）。