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真假地圖?!-以鑑識科學的角度看歷史文物

  撰文者:陳用佛  2017-03-22
  點閱次數:773


什麼是鑑識科學?美國鑑識科學學會曾於西元一九九三年做過如下的定義:

    「鑑識科學是採用科學原理與技術以實踐刑事、民事與法律等規定中的司法公正。」(Forensic Science is the application of scientific principles and technological practices to the purposes of justice in the study and resolution of criminal, civil, and regulation issues. AAFS Board of Directors, 1993)。

 

    廣義的鑑識科學泛指運用於法律上的科學;換言之,鑑識科學是將科學知識及技術運用在執法方面的科學。已成立六十多年且為目前世界上最大的鑑識科學組織-美國鑑識科學學會(American Academy of Forensic Science),現今將鑑識科學分為十一個領域:

一、刑事鑑識(Criminalistics)

二、工程科學(Engineering Science)

三、一般科學(General Science)

四、法律學(Jurisprudence)

五、齒科學(Odontology)

六、病理學/生物學(Pathology/Biology)

七、體質人類學(Physical Anthropology)

八、精神與行為科學(Psychiatry and Behavioral Science)

九、文書鑑定(Questioned Documents)

十、毒物學(Toxicology)

十一、數位以及多媒體科學──數位鑑識(Digital & Multimedia Sciences)

 

  具有醫學和法律專業的艾德蒙.路卡德(Edmond Locard)在二十世紀裡的鑑識科學領域中是一位非常關鍵的人物。西元1910年,他說服了里昂(Lyon)的警察部門給他兩間閣樓和兩名助理以進行犯罪實驗室研究。在路卡德工作的第一年,他所能使用的僅止於顯微鏡和基本的光譜儀兩部儀器。儘管如此,懷抱著滿腔熱情的路卡德很快便克服了這些技術問題及財政預算短缺的現況。即便在這樣艱難的困境中,路卡德(Locard)完成的研究和成果使他揚名於世界各地,並廣為鑑識科學家及犯罪偵查人員所稱道。最後,他成為了在里昂大學犯罪學研究所的創始人,爾後,這個機構更迅速發展成為一個引領國際之鑑識科學研究中心。路卡德(Locard)聲稱,當兩個物體彼此接觸到,物質便會有交互轉移的情況發生,這就是著名的路卡德(Locard)交換原理(Locard's exchange principle)。他堅定地認為,我們可以藉由每一個罪犯從犯罪現場帶走的粉塵顆粒來連結罪犯及犯罪現場。這個概念在一系列成功並廣為報導的犯罪偵查案件所印證。於一個偽造貨幣的案件中,有三名可疑的犯罪嫌疑人,而路卡德請警方將犯罪嫌疑人的衣服送往他的實驗室進行檢驗,在仔細檢查後,他在所有的衣服皆發現有微小金屬顆粒附著。經過化學分析顯示,這些微小金屬顆粒和硬幣是由完全相同的金屬元素組成。在這些證據下,犯罪嫌疑人被逮捕,並很快對犯罪事實供認不諱。

 

  除了大家熟悉的充滿愛恨情仇的CSI故事,鑑識科學也可以用來分析問題文書的真偽及疑點並提供合理的解釋與判斷,以解決其來源與該文書是否為真之爭議,這就是文書鑑定。阿爾伯特.奧斯朋(Albert S. Osborn)在文書鑑定領域取得了開創性的成果。西元1910年,他發表了第一本有關文書鑑定領域的成果,奠定了文書鑑定科學的基礎,該書除了為文書鑑定立下基本原則,也使得文書證物為法院所接受並將其視為科學性的證據。在此所指的「文書(也稱文件)」意指一切以文字、圖形、符號等為表現形式的各種物證。文書鑑定並不是單純的僅限於書寫或列印於紙張上的文字鑑定,刑事鑑識中的文書主要是指任何具有涵義與傳達訊息目的的符號、圖案或文字等都包含在內,不論訊息是否可見、清晰或塗鴉、任何背景材質,不論製作方式為何,只要有因為這些訊息發生爭議並且影響到他人的健康、財富、名譽或權益時就需要文書鑑定。它所包含的範圍舉凡與筆跡相關的所有鑑定、打字、簽名等以及文書上的偽變造痕跡、文書上油墨、紙張、影印、書寫工具的特徵及製作過程,甚至連文件的書寫時間先後等都屬於文書鑑定。

文書鑑定常用的分析方法如下:

 

(一)顯微鏡分析法

放大鏡:在文件分析中最常用的是5~10倍的放大鏡,有的裝有精密之刻度尺和照相機接口,可用於測量和拍攝。

光學顯微鏡:文件分析常用的光學顯微鏡有實體顯微鏡和生物顯微鏡。實體顯微鏡的放大倍數偏低,但由於是用兩個成15度視角的物鏡觀察物體,其物像的立體感強,多利用反射光觀察不透明的樣本,同時配有透射光裝置。生物顯微鏡倍數偏高,高倍率觀察時分辨率可達1/10000mm,主要用透射光觀察透明的樣本,但在低倍率時用反射光觀察也具有良好的效果。為獲得滿意的分析結果,分析人員須充分且恰當的使用顯微鏡的放大倍率和配備的光源、目鏡尺、物鏡尺及攝影裝置,而文件分析中也常在光學顯微鏡的基礎上,經由適當的改變光線、調配光源有落射光顯微鏡、比較顯微鏡、顯微投影儀、偏光顯微鏡、螢光顯微鏡、金相顯微鏡、微分干涉顯微鏡等,各有其特殊功能。

電子顯微鏡:它是利用高速運動的電子束代替光線製成的顯微鏡。其原理為在一個高真空系統中,由電子槍發射電子束並穿越樣本,或是在樣本表面掃描並轟擊樣本產生二次電子,然後經由電子透鏡放大在屏幕上成像。前者為透射電子顯微鏡(TEM),而後者對文件分析比較實用,稱為掃描電子顯微鏡(SEM)。電子顯微圖像深淺層次分明,立體感強。在文件分析中,可用於字跡與印文的形成次序鑑別和紙張、油墨等物質材料的型態學分析。

 

圖、偏光顯微儀                                                       圖、原子力顯微鏡

 

(二)物理分析法

    利用物理分析的方法是根據文書物質材料的物理屬性,對文書進行分析和鑑別的方式。由於物理分析法基本上不會損害樣品本身,因而在文書真偽鑑別和文書材料種類鑑別中普遍使用,以下進一步說明物理分析中的各類方法。

物理量測量:所謂物理量,就是表示物質的重量、大小、密度等物理特性。在文書檢測中,測定文書紙張的厚度、重量、密度、墨水、印油等色料的光密度、色度、磁性等,可為鑑別文書的真偽、材料的異同提供依據。

可見光範圍分析:在電磁波譜上介於390nm~770nm之間,能被人的視覺感知的光線稱之為可見光。包括紫、藍、青、綠、黃、橙、紅等色光,而巧妙的利用可見光進行文書鑑定在分析方法中是屬於較為簡便、有效的方法。在光線不明的環境下,用狹縫光以適當的角度照射文件,可取得在漫射光下得不到的觀察結果。在光源前加適當波長的濾光鏡或通過濾光鏡觀察、拍攝文件,或借助配有多波段光源的文書檢測儀器,利用其某波段的單色可見光可增強或減弱在白光下見到的某種顏色圖文濃度,以加強圖文的反差或消除色斑的干擾。在光源前加偏振片,再用另一只偏振片觀察和拍照,也具有特殊的分析效果。

紫外線分析:紫外線分析是以紫外線燈為光源,檢測文件上不同的物質材料吸收或反射紫外線效果的技術手段,紫外線光源通常有波長365nm左右的長波紫外線燈和波長為254nm左右的短波紫外線燈。由於文件反射或吸收紫外線的情況不能直接看到,因此,必須用特殊的紫外光感光片拍照,或者通過紫外線光譜儀將紫外圖像轉換可見的電子圖像,以獲得分析結果。

紅外線分析:紅外線分析是以富含770nm~1500nm的紅外線燈或白熾燈為光源,檢測文件上的不同物質吸收或反射紅外線的技術手段。由於這種效果也不能被直接感知,所以,要借助紅外感光片拍照紀錄,或者用紅外光譜儀將紅外圖像轉換成可見的電子圖像。

螢光分析:螢光為一種光激發光現象。螢光檢測是借助各種光源刺激文書上的物質,使其產生不同的螢光現象,以顯示物質的差別,此外,利用螢光淬滅原理顯示被掩蓋的字跡,也屬於螢光檢測。目前廣泛應用的各種文書鑑定儀器均有一定的紫外線分析、紅外線分析和螢光分析的功能。

吸附與轉移:吸附與轉移是以物質分子間力和電荷間力的轉換為機制,鑑別物質的屬性,包括壓取轉印、粉墨顯現、靜電顯現和透析顯現等方法。

 

(三)化學分析法

 化學分析是根據材料及其變化產物,在外界作用下呈現的化學反應獲得分析結果的手段。在文件分析中採取的化學分析方法主要包括:

顏色反應:顏色反應是選用特定的試劑與文件的某種物質產生的顯色、變色或褪色的現象,以鑑別物質種類異同,或顯示不易見的字跡和物質的潛影。如用格拉夫C染色劑(Graff C Stain),根據呈現的顏色不同,鑑別物證紙的紙張種類;用酸、鹼或氧化劑,根據色料中其染料不同所呈現的顏色變化鑑別墨水是否相同;根據消退的字跡所殘存的鐵離子與亞鐵氰化鉀發生的普魯士藍反應,顯現消退的含鐵墨水字跡;用醋酸鉛與墨水筆畫中的硫酸鹽作用形成硫酸鉛沉澱,再用硫化鈉或硫化鉀溶液與硫酸鉛作用,使其變成褐色的硫化鉛,以顯示墨水硫酸鹽的影像等等,此類方法易污損物證,但方法簡單且容易實行。

燃燒反應:燃燒反應是物質在高溫條件下劇烈的氧化過程。物質燃燒產生的火焰及其顏色,產生的煙霧和顏色及灰燼的顏色和形態等都與物質組成相關,所以燃燒反應常作為鑑別物質種類的方法之一。 在文書鑑定中還可以根據物質在不同的燃燒溫度下所呈現的顏色變化,以及在同一溫度下不同物質的顏色差別,顯現燒毀文書的記載。

結晶反應:在文書鑑定中主要用於對變造文書上殘留的消退劑和文書物質材料的某些組成進行種類鑑別。如殘留的硫酸與醋酸鈣試劑作用,生成真狀或花瓣形硫酸鈣結晶;殘留的苛性鉀與氯鉑氫酸作用,生成檸檬色八面體結晶;殘留的高錳酸鉀與鉀基藍醋酸鈉溶液作用,生成藍色針形結晶。

 

(四)儀器分析法

 這裡所提到之儀器分析是根據物理或化學原理設計對文書物證及其反應的樣品特性進行定性和定量分析的手段,包括物質組成的分析、樣品的光譜、聲譜特性的分析等。

色譜分析:主要包括氣相色譜法(GC)和高效液相色譜法(HPLC),可對文件材料中的某些物質進行定性和定量的分析。目前多用氣相層析/質譜法(GC/MS),此法是將樣品透過氣相或液相色譜儀分離成單質,再一次進入質譜儀逐一定性、定量,這種方法的檢測靈敏度高且結果更為準確。由於物證一般都是混合物,不宜直接使用質譜分析,在色譜分析技術中,紙色譜儀和薄層色譜法(TLC)是簡便且容易實行的方法。尤其是再配以薄層掃描儀,在墨水、油墨等文件材料種屬鑑別,添改文書鑑別和書寫時間鑑定方面有很好的應用效果。

光譜分析:傳統的光譜分析包括紫外-可見分光光度法(UV-VIS)、紅外吸收光譜法(IR)、螢光光譜法等分子光譜法和原子發射光譜法(AES)、原子吸收光譜法(AAS)、原子螢光光譜法(AFS)等原子光譜法。在文書鑑定中,主要用於對文書材料的物質成份的定性和定量分析,通過與已知樣品的分析比對,鑑定物質材料的種類和變化程度的異同。

X光分析:X光是一種波長短、能量高且看不見的電磁波。X光分析又可分為X光繞射法、X光螢光光譜法、X光電子能譜法三種,X光衍射法和X光螢光法皆不會破壞樣品本身,X光衍射法主要用於鑑別可疑的文件紙張、油墨、鉛筆等物質;X光螢光法則是對於某些印刷油墨、圓珠筆油墨的鑑別;X光電子能譜法一般是與掃描電子顯微鏡聯用,分析印文與字跡交疊部份的無機元素的分布層次,以鑑別朱墨時序。

熱分析:熱分析是在程序溫度控制下,檢測物質的物理、化學性質與溫度關係的一種分析技術。它在無機化學、有機高分子領域廣泛應用。近幾年,經過反覆試驗研究,將熱分析中的差示掃描熱量法(DSC)用於藍黑墨水字跡形成時間的分析。

 

  前述文書鑑定分析法中之顯微鏡分析法,就不能不提世界上最卓越的顯微學家華特.麥克隆(Walter C. McCrone)博士。他雖然於西元2002年過世,但他被公認是應用顯微鏡於鑑識科學領域的重要推手。他成立了McCrone Institute致力於鑑識顯微鏡的分析方法教學(主要是偏光顯微鏡),並常將顯微鏡與其他分析方法結合,用以分析多樣化的刑事和民事案件證物。麥克隆博士經手過著名案件有具高度爭議性的耶穌裹屍布(Shroud of Turin,杜林布衣)以及文蘭地圖(Vinland Map)等。由文蘭地圖的案件可以讓我們看到數位頂尖科學家對於該地圖的真偽結果,各有定見,目前爭議尚未化解。

 

圖、文蘭地圖 Wikimedia commoms

 

什麼是文蘭地圖(Vinland Map)

(https://www.bnl.gov/bnlweb/pubaf/pr/photos/2002/vinland.jpg)呢?文蘭地圖是一張目前被耶魯大學圖書館所收藏的一張世界地圖,其中描繪了北美洲大西洋沿岸的海岸線。地圖配有中古拉丁文圖解,還附有一則發生在西元1000年左右的傳奇故事,講述了一個名叫利夫·埃裏克森(Leif Ericson)的古代挪威人的冒險經歷,包括他如何發現新大陸並將其命名為“Vinland”。1957年,這張長40公分、寬28公分的羊皮紙地圖,於瑞士日內瓦的一間書舖中現身,沒人知道在此之前它歸何人所有。自從20世紀60年代慈善家保羅·梅隆(Paul Mellon)將這張地圖贈給耶魯大學以後,有關地圖真偽的辯論就一直沒有停止,至今也沒有一個定論。爭論點如下:

如果是文蘭地圖是真跡,將是最早的記錄發現美洲新大陸的歷史文獻紀錄,比哥倫布發現新大陸還早60年。

在沒有任何歷史文獻記載下,西元1957年突然出現在瑞士日內瓦的一家古書店。

西元1974,麥克隆發現地圖上有西元1917年才開始生產的銳鈦型二氧化鈦(TiO2 ,anatase)。

西元2002,紐約Brookhaven Donahue實驗室進行C14同位素檢測羊皮紙年份為AD 1413 ± 11年。

西元2002 ,顯微Raman 分析出銳鈦型二氧化鈦(TiO2,anatase)存在於墨水線中。

西元2003,Olin 表示發現銳鈦型二氧化鈦在墨水中式很正常的,但她使用含有氧化硫(ferrous Sulfate)的鞣酸鐵墨水,和一般中古世紀使用之氧化鐵之鞣酸鐵墨水不同,因此遭受科學家強力的抨擊。

西元2009  Rene Larsen 表示他們經過五年的在墨水、筆跡、蟲洞以及羊皮紙年份分析,認為是有550年以上歷史的真跡。

 

    前述每位分析地圖的專家沒有進行地圖上相同的證物之跨實驗室分析比較,每位都依據自己專門領域的分析結果來判定地圖的真偽,而鑑識科學家則需要結合這些分析結果來下最終的結論。

 

(五)參考文獻

http://www.webexhibits.org/vinland/?

http://www.pbs.org/wgbh/nova/ancient/vinland-map.html

Rex Graham  Anal. Chem. A-Pages; 2004; 76(21); 407A-412A.

 



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