谁揭露真相？从法证到科学现场｜星岛教室
2024-09-12 11:39 
不少同学都喜爱观赏悬疑推理电影或剧集，福尔摩斯、神探伽利略和柯南等主角大家都耳熟能详，笔者也是当中的忠实戏迷。悬疑推理片中不乏鉴证场面，描述主角如何利用极微细的线索，作科学与逻辑判断，过程充满刺激紧张，高潮迭起，往往最后才能找出真相，为受害人伸张正义。每年笔者在教授高中化学最后一课时，会涉及法证科学这课题，同学们往往都很有兴趣和雀跃，七嘴八舌地讨论如何利用科学来破案。本文将探索何谓「法证科学」，并举例说明如何利用化学仪器侦查破案。
何谓「法证科学」？
「法证科学」可以拆解为「法」、「证」、「科学」。「法」，是指司法体制；「证」，则指证据证明；而「科学」是上至天文，下至地理，包括自然科学、社会科学等。因此，法证科学就是一门用科学途径来辨认、采集、分析、诠释证物证据，将科学应用在司法体制的学问。
法证科学主要分为3大范围：犯罪现场调查、化验与分析，以及病理学与组织学。简而言之，法证人员主要透过各种科技，如DNA检验、血溅分析、文件鉴定、毒理分析、人体体液或组织分析、电脑鉴证等技术，并就化验结果提供专业意见，支援执法部门调查犯罪现场及后期的刑事检控工作。
罗卡定律：有接触就必留痕迹
在绝大多数跟法证相关的书籍和影视作品里，都会提到「罗卡定律」，作为法证学的「公理」，「罗卡定律」在许多案件中都起到了决定性的作用。「罗卡定律」（Locard exchange principle, Locard's theory）是法国法医学家、犯罪学家埃德蒙．罗卡（Edmond Locard）创建的，其理论在于「凡两个物体接触，必会产生转移现象」。
在犯罪现场调查中，犯罪嫌疑者必然会带走一些东西，亦会留下一些东西，即现场必会留下微量迹证。因此，在法证过程中，会在犯罪现场提取微量迹证，用来指证罪行，通常由法医或警察进行现场提取，有时需要对现场、被害人或其他证据进行摄像记录或照片拍摄。
破案关键化学知识
案件1
警方在截查汽车的行动中，发现某司机的外套藏有一包白色粉末，并怀疑该包白色粉末是毒品可卡因，该司机涉嫌毒驾，但司机声称那只是淀粉。警方便利用化学试验和先进化学仪器来分析该样本，结果显示该白色粉末并不是淀粉。
警方到底如何判断白色粉末是可卡因？
气相色谱法—质谱法
以上案件可采用「气相色谱法—质谱法」（Gas Chromatography-Mass Spectrometry, GC-MS）来分析白色粉末成分。GC-MS能准确检测样本的特定物质，这使得该技术在药物检测、火灾调查、环境分析、爆炸调查，以及未知物质鉴定等领域都发挥了重要作用。
GC-MS结合了「气相层析」（GC）和「质谱分析」（MS）两种技术。在GC阶段，样本首先被转化为气态，然后通过层析柱进行分离。不同的化合物会因为它们独特的挥发性和极性，在柱中移动的速度不同，从而被分离开来。在MS阶段，分离后的化合物进入质谱仪，这里它们会被电离并分解成离子。这些离子的「质量和荷质比」（m/z）会被记录下来，形成一个质谱图。
每种化合物都有独特的质谱图，就像是它们的指纹，换句话说，凭藉GC-MS技术，法证人员便可深入了解淀粉及可卡因的每一种化合物，使真相无所遁形。
淀粉和可卡因的结构如下所示：
案件2
某富翁于国外购入一幅于1849年绘画并且价值不菲的油画，但警方却收到该富翁报案，怀疑该油画被人偷龙转凤。警方随后把油画送到实验室进行颜料分析，利用先进化学仪器，把来自这油画的颜料样本与1849年和近代使用的颜料进行比较。
警方到底如何分析该油画是否在1849年完成？
红外光谱法
警方可用「红外光谱法」（Infrared Spectroscopy）来鉴定样本中的颜料成分，从而判断油画的绘画年代。红外光谱法是利用样本的共价键对近红外线有特徵吸收的原理，并结合不同数据建立分析模型，从而间接测量其组成或性质的一种分析方法，其应用范围已涉及农产品、食品、医药医学、石油化工、纺织印染等领域。
这种分析方法的优势是它并非侵入性技术，不会对艺术品造成任何损害。法证人员将油画的颜料样本照射到某个频率范围的红外辐射中。不同的颜料分子会吸收特定频率的红外辐射，使对应的辐射强度降低。红外光谱仪器会测量样本对不同频率红外辐射的吸收情况，并绘制出红外光谱图。每种化合物在这个频率范围内都有独特的吸收图谱，被称为「指纹区」。警方可将油画样本的指纹区，与1849年和现代颜料的指纹区进行比较，从而判断油画是否为原作，有否被偷龙转凤。
化学世界与生活息息相关，并不是我们想像的遥不可及和难以驾驭，同学们只要多观察、多理解、多思考和多探究，笔者相信每一位都能够成为「港产福尔摩斯」。
小思考，大智慧
- 除了笔者介绍的两种化学分析仪器外，还有哪些化学分析仪器运用于法证科学的范畴上？
- 要成为一名出色的法证人员，你认为需要哪些素质？
参考答案
- 原子吸收/发射光谱仪、紫外光/可见光吸收光谱仪、高倍扫描电子显微镜、玻璃折射率分析仪、高效能薄层分析仪和二氮化二硫烟熏机等。
- 良好的科学知识、分析能力、探究能力和批判思维能力等。
本栏逢周四刊登，由教育评议会邀请资深中小学老师、校长及大学讲师撰稿，旨在为学生提供多元化的STEAM学习材料，引发学生探求知识的兴趣，将学习融入生活，培养学生的世界观、敏锐的触觉、积极学习的态度。
文：九龙真光中学化学科科主任周佩芳
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