1697年，法國城市裡爾的一位法律專業人士寫信給他在荷蘭的表親，索要一位親屬的死亡證明，可能是為了最終確定一筆遺產。他摺疊並封好了這封普通的信，使其在沒有信封的情況下也能保持完整，然後寄往了海牙。由於某些原因，這封信從未到達收件人手中，至今仍處於密封狀態。然而，一個由歷史學家和科學家組成的團隊已經閱讀了這封信——這要歸功於高解析度成像和一種“虛擬展開”演算法。
這種掃描和展開技術可能具有多種應用，從揭示易碎文物上的文字到逆向工程歷史摺紙程式。但是，發表在《自然·通訊》雜誌上的這項新研究的研究人員最興奮的是將其用於研究“信件鎖”的藝術。在批次生產信封之前的時代，這種複雜地摺疊、塞入、切割和密封信件以使其發揮自身防篡改容器功能的方法被廣泛使用。大約二十年前，它引起了麻省理工學院圖書館的研究員和保護員、新論文的合著者賈娜·丹布羅吉奧的興趣。
丹布羅吉奧注意到許多歷史文獻中存在細微的、顯然是故意的切口和摺痕，並最終猜出了它們的用途。“它看起來像鎖，安全是一個自然的推斷——它是故意內建的，”她說。“我的[反應]是，‘天哪，我們需要讓人們知道不要移除這個證據，因為這些微小的縫隙、孔洞和摺疊是這種尚未被充分研究的安全傳統的證據。’”
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保關於塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
在過去的七年裡，她與倫敦國王學院早期現代英國文學講師、論文的合著者丹尼爾·斯塔扎·史密斯合作進行了這項探索。這兩位研究人員及其團隊已經編目了60多種信件鎖方法。“在1850年之前，實際上沒有任何現代的塗膠信封，”史密斯說。紙張是一種昂貴的商品，不應浪費在單獨的信封上。“因此，如果你想寄信，你必須使用信件鎖——信件必須成為它自己的信封或傳送裝置。”
有些信件鎖只是將紙張固定在一起。另一些則設計為在開啟時撕裂，從而揭示任何窺探信件內容的企圖。信件鎖的蛛絲馬跡可以在許多歷史人物遺留下來的檔案材料的摺痕和撕裂處看到，包括英國女王伊麗莎白一世和她的情報主管弗朗西斯·沃爾辛厄姆、義大利外交官和作家尼科洛·馬基雅維利以及英國詩人約翰·多恩——以及不太出名的通訊者，例如里爾的普通喬（或者更確切地說是普通雅克），他的信件是這項新研究的重點。該團隊希望保持這封文藝復興時期的信件密封，以避免抹去他們將用於重建其摺疊模式的關鍵標誌。例如，一個褶皺（一種通常用於信件鎖的微妙的紙張操作）“就像打噴嚏，”丹布羅吉奧解釋說。“它是短暫的。”
為了在不開啟信件的情況下檢視信件，她和史密斯與麻省理工學院的計算機科學家合作。“第一步是建立這些信件的真正高解析度掃描，”獨立研究員、該研究的合著者阿曼達·加塞伊說。在倫敦瑪麗女王大學成像實驗室的幫助下，該團隊使用了一種稱為X射線顯微計算機斷層掃描的技術，加塞伊將其比作醫學CT掃描——但要詳細得多。
“掃描結果令人難以置信，”她說。“你可以看到紙張的各個層。”一旦影像揭示了信件包的內部摺疊，她和麻省理工學院的本科生、論文的合著者霍莉·傑克遜就編寫了一個演算法的程式碼，以“開啟”它——同時保持其鎖定狀態。“我們開發了這個過程，用於虛擬展開這些資料，”加塞伊說，“因此我們實際上是在弄清楚如何從這種摺疊的幾何形狀開始，到一個平面狀態。”
然後，透過將紙張上的墨水對映到虛擬“展開”的版本，該演算法可以重建信件的文字。在里爾的案例中，它處理的是相當平庸的家庭事務。但該演算法也準確地顯示了這封信在300年前是如何摺疊的。“除了生成文字影像外，我們還建立了一個影像，顯示摺痕模式的樣子，”加塞伊說。“你可以看到他們摺疊的方向；你可以看到哪些[摺痕]更銳利，哪些更柔和。因此，我們對這個摺疊包的外觀進行了非常好的幾何型別分析。”
“人們如何摺疊東西——或者他們關閉信件直到它到達並準備好被開啟的方式——這不是人們經常談論的話題，”斯坦福大學歷史學教授保拉·芬德倫說，她沒有參與這項新研究。“也許他們應該這樣做，而這……肯定會讓人們更多地思考觀察所有這些不同的摺疊技術。”
芬德倫認為，這項研究也可能具有超出信件鎖的意義。例如，它可以磨練有助於歷史學家研究極其脆弱的文獻的技術，這些文獻可能因水損壞而被捲起並粘在一起。她將這項新研究比作使用X射線查看回收文獻（稱為重寫本）上原始的、磨損的文字或檢視隱藏在油畫層下的繪畫早期版本的努力。芬德倫說，這些技術透過“將傳統的學術技能與新技術和窺探幕後的新方法相結合，提供了關於該文物的非常豐富、多層次的歷史”。
麻省理工學院計算機科學家、該研究的合著者埃裡克·德梅因補充說，加塞伊和傑克遜開發的過程也可能有助於學習和儲存著名的複雜摺紙藝術的秘密。“有很多較舊的摺紙模型從未繪製成圖。從未記錄它們是如何製作的，”他說。“總是存在它們可能被損壞的風險——你可能只是坐在它們上面，[製作它們的知識]就消失了。我認為這可能是一種儲存這些作品並重建它們製作方法的方法，以便我們可以更好地瞭解早期摺紙大師是如何工作的。”他說，除了儲存古代技術外，展開演算法還可以幫助現代研究人員更輕鬆地記錄他們開發新設計的每個步驟。正如德梅因指出的，“我們經常摺疊東西，以便檢查是否有可能以特定方式扭曲紙張。這將使我們能夠從摺疊狀態進行分析，而不是將其拆開並試圖記住我們最初是如何將其組裝在一起的。”
對於丹布羅吉奧和史密斯來說，該演算法的大部分價值在於它能夠擴充套件他們對信件鎖的歷史研究以及這些物體隨著時間的推移是如何演變的。例如，來自里爾的信件是布里恩收藏集的一部分——一個裝有2600封未投遞信件的箱子，這些信件由17世紀的郵政員工收集，最終遺贈給了一家荷蘭博物館。“關於布里恩箱子，有趣的事情之一是，隨著時間的推移……時尚發生了明顯的變化，技術也發生了明顯的變化，信件開始看起來更像現代信封——它們有一個有點像現代信封的封口襟翼，就像你在商店買一些信封時所期望的那樣，”史密斯說。“你可以看到一個關於通訊技術如何在100年、200年內發展的真實故事正在浮現。”
芬德倫說，這個箱子提供了“人類被困在時間裡的隨機快照”。“我們有一個裝滿信件的大箱子，裡面裝滿了密封但未開啟的信件。這絕對讓我們能夠進一步開啟它。”