当血液沾到衣服上时,物理学起作用

研究人员向织物喷射猪血,以解析犯罪现场混乱的力学原理。
Forensic science specialist work at a war crime scene investigation
分析血迹可以揭示凶器类型、攻击角度等信息。来源:Deposit Photos / Mihajlo Maricic

创建模拟犯罪现场证据有助于法医科学家更好地解读令人毛骨悚然的血迹留下的故事。为了破解这些血迹的故事,北卡罗来纳州立大学的一个团队只需要结合使用高速相机、棉织物和少量的猪血。他们关于普通衣物如何应对血液反应的研究结果,已在2025年9月刊的《法医科学国际》杂志上详细介绍。

从历史上看,法医学是一个相对较新的概念。在其发展过程中有多个重要时刻,但该学科在很大程度上可以追溯到115年前的一位名叫埃德蒙·洛卡尔的人。1910年,这位法国犯罪学家首次提出了他的理论,即“每一次接触都会留下痕迹”,这个概念现在被称为洛卡尔交换原则。这些痕迹有多种形式——包括血迹。但正如洛卡尔的原则所暗示的那样,痕迹也受到接触本身条件的影响。

一个多世纪过去了,分析暴力犯罪现场血迹的高科技方法有很多。法医科学家收集信息,直至分子层面,但即使是对现场情况进行近距离的视觉解读,也常常能提供宝贵的信息。例如,血迹可能表明凶器的类型、攻击角度和撞击力。然而,这些图案经常受到表面材料与血液本身相互作用的影响,特别是当材料是棉制衣物时。根据北卡罗来纳州立大学研究人员的说法,结果可能会令人沮丧。

“纺织品结构复杂且通常具有吸湿性。这些特性可能导致血迹形状严重失真,”研究团队在他们的研究中写道,并补充说,“复杂的血迹特征会使血迹模式分析更具挑战性,也更不直观。”

“当血液撞击织物时,会留下污渍。但很难准确评估血液撞击织物时的速度,”该研究的通讯作者之一、北卡州立大学机械与航空航天学教授方铁钢(Tiegang Fang)在一份声明中说。“它是快还是慢?有人只是碰到了血液吗?很难说,因为一旦血液接触到织物,它就会在织物纤维的表面吸附扩散开来。”

这个过程也经常会产生被称为“指状”的细长条纹,从血迹中心延伸出去,进一步使分析复杂化。为了研究这些和其他属性,方教授和他的同事们使用了经过处理的猪血,以确保其在测试中行为一致。然后,他们选择了五种棉织物——平纹棉布、棉斜纹布的正面和反面,以及棉平针织物的正面和反面。接下来,该团队使用多台高速相机以每秒4000帧的速度捕捉织物,并以12种不同的速度将织物样品溅上血液。他们审查了这些混乱场景的录像,很快就注意到了每种污渍指状的特殊行为。

“我们发现,血迹的指状越多,血液撞击织物时速度就越快,”方教授说。“然而,随着时间的推移,这些指状可能会散开并融合在一起。”

另一个主要的で速度指标来自于所谓的卫星液滴。当高速血液撞击织物时,会产生这些液滴,在中心污渍周围形成次级污渍。

“血液移动的速度越快,产生的卫星液滴就越多,”方教授补充道。

然而,某些棉织物的编织方式提供了更多的信息。平纹棉布的物理特性更容易解读,而斜纹布则更难。

“很明显,每种表面的特定结构在这些血迹的形成方式以及我们可以从中了解到的信息方面起着至关重要的作用,”方教授总结道。

研究人员希望对更广泛的织物、纱线和编织方式进行类似的实验。更好地理解这些相互作用以及其他变量,将有助于建立一个知识库,然后可以将其应用于法医犯罪现场。

 

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