Кровавые следы: Криминальная физика
Криминалист, ищущий следы возможного преступления, должен считаться с тем, что эта задача часто непроста. Злоумышленники имеют обыкновение избавляться от улик, но даже и без этого кровь хорошо видна далеко не на всякой поверхности. Кроме того, следы крови со временем могут менять цвет — вплоть до зеленоватого. В сложных случаях на помощь приходит богатый арсенал современной науки. Главный признак крови — наличие в исследуемом материале гемоглобина или его производных. Их поиск ведут спектроскопическими и люминесцентными методами, хроматографией и электрофорезом. Серьезное затруднение заключается в том, что любой метод позволяет уверенно констатировать наличие крови, но вот гарантировать ее отсутствие нельзя, даже опробовав на спорном образце весь арсенал. В такой ситуации эксперт лишь заключает, что кровь не обнаружена. Помните, Шерлок Холмс говаривал, что следы пороха — улика, а их отсутствие — нет. Этот принцип применяется в криминалистике довольно широко.
Если речь идет об осмотре подозреваемого, то первоочередное внимание традиционно уделяется ногтям и тому, что найдется под ними. Положительный результат часто обещают также части одежды, которые сложно полностью очистить: швы, карманы и клапаны карманов, петли пуговиц, застежка на брюках, пуговицы, манжеты
Следующий шаг — определение видовой принадлежности крови: человеческая ли она? Убедившись, что пострадавшей стороной был не цыпленок или поросенок, экспертиза далее может выяснить группу крови, пол, а также то, принадлежит ли кровь взрослому человеку или новорожденному и не менструальная ли она.
Современная молекулярная биология на основе изучения ДНК и других характеристик крови позволяет нарисовать обобщенный портрет «владельца». Можно определить расовую и национальную принадлежность, судить о цвете глаз и волос, здоровье и проч. Совсем недавно предложен метод определения возраста по одной капле крови — правда, пока с точностью до десяти лет. Но и неразрешенных проблем еще много. Так, до сих пор нет возможности доказательно определить возраст следов крови. Еще одна задача, решаемая с большой погрешностью, — определение высоты падения капли крови.
Форма следа
Со времен Холмса криминалистами выработано множе-ство подходов к классификации и анализу кровавых луж, капель, потеков, брызг и прочих отметин. Сопоставляя объем крови в луже под трупом с характером повреждений, можно довольно точно сказать, находился ли пострадавший на этом месте с момента ранения. По форме лужи и характеру свертывания крови можно судить о том, где находился источник кровотечения. По упавшим на пол каплям можно многое сказать об интенсивности кровотечения, местоположении жертвы и о том, стояла ли она на месте: если раненый относительно быстро перемещался, то пятна от упавших капель будут иметь характерную форму, называемую в учебниках «медвежьей лапой».
Если кровь капает не строго вертикально, то угол падения на поверхность можно определить по удлинению следа. Синус угла встречи капли с поверхностью равен отношению поперечного и продольного размеров следа.
Если на месте преступления обнаружено несколько следов капель, то работа криминалиста сильно облегчается. Пересечение направлений вытянутости капель укажет проекцию точки старта капли на горизонтальную плоскость, то есть даст возможность определить положение вертикальной оси, проходившей через точку вылета. Но отнюдь не высоту этой точки.
Из школьного курса физики известно, что без данных о начальной скорости тела невозможно установить точную траекторию его движения. Возможно бесконечное множество траекторий, приводящих к встрече с горизонтальной поверхностью под одним и тем же углом. Это значит, что для определения высоты приходится привлекать дополнительные данные — анализировать след капли. Его форма зависит от скорости в момент «приземления», а значит, от высоты падения. Чем больше форма следа отличается от круга, чем сильнее разбрызгана кровь, тем больше была скорость (и высота). Дело осложняется еще и тем, что форма следа зависит от поверхности: на кафеле, картоне и асфальте следы будут выглядеть по-разному. Критерий истины — практика: для уверенной оценки нужны кровь, такая же поверхность и серия опытов с разными высотами падения, один из которых должен дать нам точно такой же след. Не надо объяснять, что такой подход довольно неудобен. Кроме того, он применим к свободному падению — но капля может вылететь из раны с ненулевой начальной скоростью.
Между тем вопрос о высоте подчас оказывается крайне важным. Так, при рассмотрении ситуаций, связанных с самообороной, многое зависит от того, сидел потерпевший или стоял: сидящий человек менее опасен.
Физики — экспертам
Решить задачу не так давно попытались физики Кристофер Ворни и Фред Гиттес из Вашингтонского университета — люди, далекие от детективных проблем. Сделать это им удалось «малой кровью» — без сложных приборов, классическими методами механики. Их работу «Определение источника вылетающих жидких капель» (Locating the source of projectile fluid droplets) напечатал известный научный журнал American Journal of Physics.
Оказалось, что определить высоту точки вылета капель крови можно, исходя из изучения статистики разброса их следов — в предположении, что разные капли вылетели из раны примерно под одним и тем же углом. Разброс углов вылета должен быть невелик. Надо сказать, что в криминалистической практике это условие выполняется нечасто.
Авторы исследования вначале смоделировали ситуацию математическими методами и пришли к выводу, что надежные оценки высоты возможны, если расстояние от источника капель до места падения каждой из них пропорционально тангенсу угла падения. Не будем утомлять читателей формулами, отметим лишь, что сенсации не случилось: вывод следует из законов Ньютона в случае равноускоренного движения, конкретнее — в поле силы тяжести. Важно, что, для того чтобы тангенс (по сути, сам угол падения) и дальность полета были связаны таким правилом, капли должны выстреливаться приблизительно в одном направлении. Если нет, то линейной зависимости на графике не получится. Его точки будут расположены хаотично, и в этом случае метод авторов использовать нельзя.
Кровь из соуса
Для проверки метода американские физики построили «прибор», аналогичный устройству, используемому при обучении криминалистов. Он представлял собой сосуд с вязкой жидкостью, который был помещен между двух схлопывающихся досок. Располагая доски в разных плоскостях, можно было менять направление вылета капель иразброс их скоростей. Вместо крови ученые использовали эквивалентную ей по вязкости смесь соуса из куриных крылышек и жидкости для мытья посуды.
Изменяя разные параметры эксперимента, они смогли всесторонне изучить явление и набрать статистику. Рассматривались также капли, падающие на наклонные и вертикальные плоскости. Все углы падения, определенные по форме застывших капель, через тригонометрические преобразования просто пересчитываются в углы встречи относительно горизонта, фигурирующие в теоретических формулах и на графиках.
Результаты экспериментов подтвердили теоретические предположения. Авторы проиллюстрировали это парой графиков, сопоставив их с результатами применения криминалистических методов. Там, где тангенс угла падения линейно зависел от расстояния, определение высоты по форме следов давало приемлемые результаты. Там, где точки не ложились на прямую линию, метод не работал. А ведь по его данным принимаются судебные решения!
Оказалось, что довольно простой кинематический подход работает очень надежно. Физиков удивил тот факт, что сопротивление воздуха не сказывалось на положении экспериментальных точек на графиках.
Поэтому было решено оценить влияние сопротивления воздуха на полет капли и провести расчеты нелинейных уравнений движения, учитывающих трение о воздух. Расчеты подтвердили несущественность силы сопротивления для определения высот вылета. Трение вносило искажения только в самое начало прямой на графике и слегка смещало ее вверх, что на наклоне прямой не отражалось. Заметим, что Галилей в опытах также пренебрегал влиянием сопротивления воздуха на падение тел.
Капли в море
Для криминалистов наличие линейной зависимости на графике служит еще и простым и надежным критерием применимости метода. Если после анализа следов нескольких капель линейность не обнаруживается, метод применять нельзя. Но если на месте преступления не найдено ничего, кроме следов крови, на основе этого критерия можно судить о причинах ее появления и вероятности самого факта преступления.
Надо сказать, что криминалистическое сообщество восприняло исследование без особого воодушевления. Причины понятны: принятые в криминалистике методы имеют давнюю историю, хорошо разработаны и, безусловно, учитывают большее количество деталей. Найдет ли статистика двух вашингтонских физиков место среди апробированных методик, покажет время. Требования к доказательствам в суде строги и консервативны.
Напоследок заметим, что результаты исследования применимы к любой жидкости, образующей капли. В конце работы скромно указано, что метод может понадобиться во многих случаях, в частности при изучении вулканической активности и разлета капель лавы. Возможны и другие применения: металлургия, химическое производство, окраска, военные исследования.