世界指纹史《透过指纹抚摩你——指纹鉴定杂谈》

又是一篇老文，这本书恰恰也是一本80年前的老书，或许Daktyloskopie也会逐渐成为一门衰老的技术。国内的译本我没有读过，德文版因为书号的缘故，我也没有在豆瓣上添加。

此处聊将数年前讲解指纹鉴定史的小文奉上..参考资料为《Physik auf der Spur – Kriminaltechnik heute》及《Kleine Historie der Daktyloskopie》，当年我还不曾拥有文献社由郭景元先生主编的三册《法医鉴定实用全书》..有些用语译名或许有误，还望挑剔的读者稍许包容。

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透过指纹抚摩你

——指纹鉴定杂谈

文泽尔 原创/转载请联系本人

引 言

自英国人弗兰西斯•加尔顿（Francis Galton，此人系达尔文的堂弟）在刑侦领域提出指纹鉴定法之后（当然，也不能忽略克罗地亚人伊万•乌策提齐（Juan Vucetich）的功劳——这个之后会提到），经过百余年的演变，时至今日，指纹鉴定已被公认为刑侦中的“证据之首”。传统指纹鉴定技术及相关的应用规范成熟可靠，新兴的鉴定方法发展迅猛；另外，指纹鉴定还具有鉴定周期短，价格相对低廉（均相较DNA鉴定而言）等诸多优点，无论是在真实案件的侦破中，还是在与破案相关的小说或者影视作品之中，都被广泛地使用和提及。

由于这方面涉及的内容卷帙浩繁，而本杂志的定位又属于大众刊物（如果能这样说的话），我们不可能进行太过详尽晦涩的研究。在本次的主题中，我将使用大家已经熟悉的杂谈方式，力图将大量和指纹鉴定相关的信息用较生动的语言展现给读者们。

希望大家喜欢本文。

1，指纹鉴定的历史

指纹，按照字面意思来理解，也就是手指上的纹路。德英语里的指纹一词，分别是Fingerprint和Fingerabdruck——拆词来看，Print和Abdruck都含有“印下”之意。这便是对指纹鉴定最契合的定义：将手指上的特征印下。

当代刑侦对指纹的定义较为宽泛：不仅是五指末端的环状纹路被定义为指纹，包括手掌面的指节纹和掌纹也归在指纹鉴定的范畴。

加尔顿撰写《The Fingerprint》（1892）一书宣扬他的指纹理论，其中首次提到“特征点比照”这个名词，并通过数学统计的方法计算出指纹相同的概率为六百四十亿分之一。

这个数学统计的方法是有缺陷的，他将起始条件理想化了——我们拿到的必须是完整的二维平面指纹拓印，并且必须去验证每一个特征点。但即使如此，在现实中，虽然指纹相同的概率因为种种原因而降低了，我们也还是能够通过指纹的比对来指认罪犯的——按照目前世界的人口总数和区域差别的限制，我们还是能够相当自信地宣称：

世界上每一个人的指纹都是不同的。

第一个留意人类个体指纹区别的到底是谁？这点到现在已经无法考证了。在引言中我们提到加尔顿和乌策提齐，这是两个在指纹鉴定史上值得被大家记住的名字。科学史上的许多发现都具有无法解释的巧合性，正如晶体缺陷便是在1930年由欧罗万（Egon Orowan）、泰勒（G.I.Taylor）及珀兰利（Michael Polanyi）三人通过各自的独立研究所发现，指纹鉴定则是在1892年由加尔顿和乌策提齐发现。在指纹鉴定法没被发现之前，欧美在人身识别上采用贝迪永人体测量法，此种系统在1879至1880年间由法国人阿尔丰瑟•贝迪永（Alphonse Bertillon）所发明，其依据是来自于一些解剖学上的既成事实：贝迪永将之归结为十一个身体参数，并由其研究得到以下三个引论：

1， 人的身体参数在二十岁之后便基本保持不变

2， 越多的参数量符合意味着越高的匹配度

3， 测量并登记身体参数便可对人类个体进行准确的识别

贝迪永所归结的十一个身体参数为：身高、臂展、坐高、头长、头宽、右耳长、颧骨宽、左脚长、左中指长、左小指长，左下臂长。

贝迪永宣称此法找到两个身体参数完全一样的概率为约二十万分之一，这个误差在当时的人口和交通条件下进行嫌疑人识别是完全可行的。

然而此法在实际应用中却遇到了诸多问题，最有名的一个例子当属上世纪初美国的“威斯特案件”——某抢劫杀人案件的嫌疑人威廉•威斯特和威尔•威斯特，两人的十一项身体参数完全吻合，甚至相貌也很相似，导致贝迪永人体测量法完全无用，最后只能通过新兴的指纹鉴定法来裁定真凶。这起案件在当时的欧美各界引起了极大的轰动（加尔顿的指纹鉴定法也因此案一举成名），希区柯克根据此案拍摄了《申冤记》——相信大家都还记得影片开始时希区柯克有名的自白：“这是一个真实的故事……”

但这个“真实故事”并不是指纹鉴定法最早应用在凶案侦破中的例子——早在1892年，之前提到的乌策提齐就已经在阿根廷的拉普拉塔（La Plata）使用指纹鉴定侦破了一起双重谋杀案（也因此，阿根廷有幸成为第一个官方正式使用指纹鉴定法的国家）。

贝迪永法与指纹鉴定法相比较，其落后之处在于：

1， 身体参数系统过于复杂，因此极易在测量、记录和比较过程中产生误差

2， 实际使用中的相同概率远高于理论值，即使是找到两个全部十一个身体参数完全一样的个体也并不稀奇

3， 测量和记录昂贵且费时

指纹鉴定法的优点也可以由上述比较得到：

1， 来源于不同个体的不同手指上的指纹均不相同，指纹纹路自出生后在无外力影响的情况下基本定型且终身不变

2， 实际使用中的相同概率（以取得完整指纹为前提）令人满意

3， 测量方便快捷，分析灵活度高、成本较低

贝迪永在1914年郁郁而终，同年身体参数法在法国被停用——苏格兰场则早在1901年即废除身体参数法、瑞士和美德也分别在1902、1903和1906年开始使用指纹鉴定法。

一战结束之后，指纹鉴定法已被大部分国家采用，逐步发展并沿用至今。

2，指纹中的细节

用一块刻有纹路的玻璃轻压在另一块光滑玻璃之上，我们不会在光滑玻璃上观察到任何印上去的纹路。但指纹却不同——根据我们的经验，在越光滑的表面上就越容易留下明显的指纹。我们手指的真皮层布满汗腺，也就因此成为了天然的印刷机。

而如果这块由纹路的玻璃轻压在一整块蜡板上，即使纹路上没有任何有机质，我们也可以在蜡板上看到清晰的纹路：这便是留下指纹的又一种机制。

根据分类尺度不同，我们可以将指纹分成各种类别——我们比较感兴趣的，该是犯罪现场取得的指纹：一般而言，犯罪现场取得的指纹分为两种——可见指纹和潜在指纹。再细分些，还可以将可见指纹分为硬接触面印痕及软接触面压痕两类。

可见指纹，即在未经刑务人员处理即已显影的指纹（按照习惯，我们在处理过潜在指纹使其可见之后，也同样称其为“可见指纹”）。

硬接触面印痕，指通过某种保持周期较长的显影物质在硬接触面表面所留下的、肉眼可见的指纹，如由血液、各类流体涂料或易附着细粉末等在相关介质表面所留下的指纹。

软接触面压痕，指在接触面硬度不高的情况下，通过手指的按压而改变接触面表面形状而形成的、浅浮雕状的指纹，如在黄油、蜡烛、橡皮泥、口香糖或某些快干介质的接触面上留下的指纹。好莱坞星光大道上的明星手印，就属于此种类型。

可见指纹也可以是以上两种情况的结合体，

可想而知，这种指纹在犯罪现场所能得到的指纹中，只占很小的一部分——我们在现场得到的大部分指纹，都是难于分辨、甚至难于发现的。

也因此，为了顺利地取得指纹，人们在实践中探索出了多种能够增强指纹显影的方法。在日常刑务中最常用到的，则是粉末显影法、碘（烟）熏显影法、502显影法和硝酸银显影法这四种。

粉末显影法是由英格兰警方在1905年所研制出来的，它利用了手指分泌物同微小粉末之间的静电吸附作用——根据这种机理我们可以得知，此方法对新鲜指纹的显影作用要强于陈旧指纹：手指分泌物经过挥发扩散，其接触面残余量会变得越来越少，到达一个极限值之后，粉末显影法将不再生效。

同理可推知，如果接触面本身易于吸收手指分泌物（如某些特殊的有机质表面），粉末显影法将会更快失效。

常有的粉末显影物质如石墨细粉、磁性粉末、染色粉末、有机粉末、荧光粉末及热塑性粉末等，其最佳颗粒显影直径范围不尽相同，适用的环境也随之不同。

我们经常在CSI剧集中看到的显影方法，很大一部分就是粉末显影法——也因此，蔡勒才经常在证物面前拿着一只小型的掸子（笑）。

当然，碘（烟）熏显影法也在剧集中大量地被采用——大家一定都还记得，很多时候证物都被放进一只封闭的有机玻璃箱（并不是我知道这个箱子是有机玻璃箱，而是根据剧集里的玻璃表观特征给出的判断：如果这箱子是石英玻璃甚至刚玉玻璃，当然就更好些）里，然后通入一种白色的烟雾，指纹就随之慢慢显现出来。

碘熏法是实际应用中十分常见的一种方法，其主要是利用碘单质易低温升华的特点，制造出颗粒气氛，而手指分泌物中的有机油脂成分和汗垢等会与碘蒸气中的微小颗粒产生粘附作用。此方法最常用于纸张、浅色较光滑墙壁、木制或竹制家具等接触面材质上的指纹显影。

在碘熏法的基础上发展出烟熏法，所用的显影物质不再是单质碘，而是使用诸如松香、樟脑、硝化纤维、特种蜡烛、煤油、金属镁、四氯化钛等物质不完全燃烧产生的烟尘来显影。

粉末显影法和碘（烟）熏显影法所用的原理相同，是利用了细小颗粒和手指分泌物之间的吸附作用。这两种方法不改变指纹物质的化学性质，故称之为物理显影法。

与物理显影法相对应的，自然是化学显影法。

硝酸银显影法几乎和指纹鉴定法同时产生（1891）：一个常识，汗液中含有盐分——这意味着手指分泌物中含有氯离子，其可在水溶液中和一价银离子发生反应生成氯化银沉淀，这些沉淀在阳光或紫外线等强光的照射之下很快分解为氯气和棕黑色的银粉，并借此显现指纹。在显影过程中，纹线之间的区域也因溶液作用而逐渐变深，对比效果渐渐丧失。因此，必须控制好光照强度和显影时间，以避免过度反应。古德和莫里斯尝试用甲醇来代替水作为溶剂并取得了较好的效果。

硝酸银显影法的致命缺点是：在潮湿接触面上，氯离子极易发生扩散，从而导致显影过程失效。

另外，由于此法的操作繁琐，光分解反应过于敏感以致不易控制，现在已经很少使用。

502显影法是化学显影法中的后起之秀，此法在1978年由日本警方首次采纳，八二年后逐渐在世界范围内被接受。目前流行的熏显法为加湿、加湿加温及真空熏显（加温及加湿的缺点在于，在液态情况下（即使是小液滴），由于扩散等原因，手指分泌物易与接触面分离；加温同样导致扩散速度加快——这就间接降低了鉴定灵敏度）等。“502”即我们通常所用的502胶，其主要成分是阿尔法氰基丙烯酸乙酯，并有少量苯二酚及二氧化硫等阻聚剂。502胶中的有机单体能够在水及弱碱的作用下发生阴离子型聚合并生成固体聚合物，从而实现指纹显影。其优点为反应易于控制，基本不发生扩散干扰，检验成本低，灵敏度较高；缺点是502胶的挥发物具有毒性，长期在此气氛中进行鉴定工作对警务人员的健康影响很大。

除了以上两种化学显影法之外，尚有茚三酮显影法、PD显影液法、DFO显影液法等特种显影法。这里就不再详细介绍了。

物理显影法和化学显影法的共通点在于，这两种方法都在手指分泌物的显示上着手，力图对分泌物中已有成分进行强化并使之可视：因此，这两种方法的局限性在于，如果指纹过于陈旧，接触面上残留的手指分泌物太少，则很难实现显影过程。对于陈旧指纹的显现而言，化学显影法普遍优于物理显影法（因其通过化学反应对手指分泌物进行了加强），但灵敏度最高的DFO显影液法，其极限显影范围也仅是10ng左右（化学显影法所需的手指分泌物量一般在100到200ng的范围内）。

当手指分泌物无法直接和显影物质相接触时，以上两种显影法就毫无用武之地了——比如被密封粘入两块玻璃之间的指纹。这时，我们就可以用到光学显影法。

光学显影法主要分为三种：普通光线法、紫外线法以及新兴的激光法。

普通光线法，主要是利用日光、镁光灯、蓝光灯甚至可调波长光源来照射可能存在潜在指纹的证物。由于手指分泌物的附着，接触物表面会形成凹凸不平的区域，通过适当调整入射光的属性（光强、波长、入射角等），便可由反射光的回馈情况来确定潜在指纹，并拍照留存以便深入分析。

紫外线法，是利用了手指分泌物经过荧光试剂处理（一般是荧光喷雾：其主要成分可以是蒽粉、硫化锌、曙红、8-羟基喹啉、邻氨基苯甲酸等；若非陈旧指纹，甚至直接使用紫外线（或激光）照射即可产生荧光现象）之后，能在紫外线的激发之下发出荧光的特性。该方法应用极为普遍，在各类影视作品或小说中也常被提及——大家所熟悉的一幕：警务人员在对现场的某面墙壁进行喷雾处理之后，光上灯，再拉上房间里的窗帘；然后，打开一盏紫外线灯，原本看不到的指纹，就以荧光的形式显现出来了。

激光法，是利用了激光光能强的特点：即使残余的手指分泌物的量十分少，也能够被激光激发并发出荧光。因此，激光法常常被用在针对陈旧指纹的显影上：一个最著名的例子，是美国联邦调查局利用此法成功对一枚残留了四十余年的潜在指纹进行了显影。激光法自八十年代初开始实际应用之后，取得了大量惊人的成就。目前的发展趋势，是将激光法与化学显影法结合起来使用，以让显影所需的手指分泌物下限大大降低，从而提高现场指纹的采集成功率，针对特殊疑难指纹（过于陈旧的指纹、被“污染”过的指纹、重叠指纹等）的分析也成为了可能。

其它的指纹分析法，还有高灵敏度的真空金属镀膜显影法（利用金属镉）以及SPR法（利用灰色二硫化钼在磺基丁二酸盐水溶液中形成的悬浊液）等，这里就不再详述了。

现代的指纹鉴定工作，经常将以上提及的两种甚至多种方法结合起来使用，以提升指纹鉴定的灵活性，从而更加有效地针对不同接触表面（如纸张、金属、塑料、岩石、水泥、木质、竹制、玻璃、陶瓷、搪瓷、人体、橡胶、锈迹、油迹、织物等等；并分为潮湿和干燥两种类型，表面光滑度也是必须考虑的参数）、不同残留类型的现场指纹（如普通指纹、渗汗指纹、血指纹、水印指纹、油印指纹、粉末指纹等等）来进行相关处理。

3，指纹分析法的缺陷

在理想状态下，即所有现场指纹都能用正确的方法取得（尽量不造成“污染”）、指纹状况良好（指纹完整、非残缺指纹、接触面平整）、所有特征点均能被正确识别并比较分析的情况下，指纹分析法的误差概率确实能被控制在六百四十亿分之一。但在现实中，上述的理想状态经常都必须向鉴定时间和鉴定成本让步；再加上客观条件的限制，所取得的指纹拓样很难保持其原始状态，残缺和变形是十分常见的，有时甚至会出现十分严重的扭曲——这些因素的存在，大大地降低了指纹分析法的正确率，并让这从理论上而言“完美无缺”的分析法也变得难以使人信服。

一帮多事的美国人在2004年针对各国家犯罪实验室的鉴定能力做过一次考评，其结果令全美的鉴定从业人员感到尴尬——在特征点分析比对这一个环节中，抽样进行的二十次群体比对，仅仅只有三次获得了统一的结果；很多时候鉴定小组都是通过“少数服从多数”的原则来裁决证物的“同一性”：在“少数”和“多数”之间的差距不明显、或是出现了太多的“非公正（即由一位鉴定者所鉴定）”鉴定结果的时候，这种裁决方式就很难保证鉴定结果的正确性。面对疑难指纹时的错判率，也达到“让人无法接受的程度”。

且不论这次考评的起始条件是否不合乎现场的实际情况（在犯罪现场普遍出现的情况是，要么一个指纹也采集不到，要么采集到的指纹不止一个），只要指纹鉴定的结果不能保证“同一性”，它就不再能够成为可靠的呈堂证物——这无疑是一个很残酷的现实：我们信赖多年的指纹分析法，其实并没有我们想象中那么可靠。

让我们从头开始分析：首先，我们可以先看看自己的手指——显然，这些漂亮纹路并非直接存在于一个二维平面上（正如指纹拓纸上所看到的那样）、而是分布在一个复杂曲面上的。因此，在指纹的形成过程当中，所受的作用力也并非均匀，不同的作用力方向、大小、持续时间会使二维平面上指纹纹线的粗细、间距、曲率发生改变，造成指纹的失真。另外，接触面本身也可能存在各种瑕疵，手指印上去，可能会因为小的突起或洼陷发生挤压变形，造成特征点丢失或“伪特征点”的形成，指纹也会进一步失真。

指纹形成之后，随着时间的推移以及客观环境的改变，手指分泌物也会发生各种变化。犯人擦去指纹应该算是最显著的变化了（笑），除此之外，经过扩散或者和某些物质发生反应，这些分泌物还会发生转移、挥发、分解等变化，这些也都让残余指纹产生失真。

在指纹显影及提取、保存过程中，如果所选择的显影方法不当或者操作失误（如第二节所述的硝酸银法等），也会造成失真。

如此多的失真因素加到一起，我们所得到的二维指纹样本，已经和原始纹线“相差甚远”了：虽然在普通人眼里看上去，差距或许不那么明显；但在鉴定师眼中和法庭上，一个明显差异点就已经可以左右案件的走向了。

指纹上的细线，按照加尔顿在他的专著中所提出的理论，存在九种细节特征。在实际鉴定之中，经常将九种特征简化为纹线起点、纹线终点、纹线分歧和纹线结合四种。根据美国司法部的统计，每一枚完整指纹上平均有七十五到一百八十个特征点。这些特征点的总和，再加上手指上的横纹、竖纹、纹路区域的大小及可能存在的疤痕等，造就了人各不同的指纹模块。鉴定中，工作人员将指纹坐标化，根据需要划分为不同的方格组合，然后再对每个方格中的特征点属性及位置进行比照。由于每枚指纹上的特征点数量繁多，实际操作中，往往随机选取几个方格（根据指纹特征分布的规律性来选取——指纹区域一般呈椭圆形，可将其细分为九个或者十三个区域，随机选取中也必须考虑到区域对应的因素），然后对其中的特征点进行分组并矩阵化，再将结果和数据库中的样本相比对，从而判断样本指纹是否和分析指纹同属于一个人（正如大家在CSI中所看到的，这个过程可以用电脑来完成——目前在手提电脑上十分流行的指纹锁功能，也是这一技术的应用之一）。

可想而知，在如此的数学处理中，误差取决于所选取方块的数量和大小——简而言之，所分析的特征点越多，符合度越高，结果也就越准确。国际上确认同一性的标准是：在不存在明显差异点的情况下，特征点吻合数量最少达到十个；对于存在差异点的情况，则有若干种处理方式。美国指纹鉴定的官方标准中有所谓“One dissimilarity Doctrine（一个差异点）”法，即在存在明显差异点的情况下，即使特征点符合度高，也不能作为呈堂证据。但实际上，这个标准经常被鉴定人员忽略：一旦特征点的符合数量达到同一鉴定的标准，存在的差异点就被归结为失真因素所造成——这个偷懒的习惯造成了大量的错误结论，同时也催生了许多的冤案。

况且，在现场取得的指纹，很大一部分都是指纹残片，其平均大小仅为完整指纹的不到十五分之一，其中包含的特征点数量过少，即使在小方块中的特征点全部符合（这本身就不符合统计学原理），也无法肯定原指纹和样本指纹之间的同一性。但在实际应用中（尤其是在法庭上的滥用），却经常承认这种错误的同一性。

即使经过了百余年的发展，目前的指纹鉴定技术也还是有这样那样的缺点。但展望未来，电脑在指纹分析中的应用势必会越来越多，这样，以往指纹鉴定中的主观性和随机性也会日趋减少。随着科技的发展，指纹鉴定质量、鉴定成本及鉴定时间之间一定能够找到比现阶段更加优秀的平衡，加上DNA鉴定技术的发展，犯罪者们能够躲藏的空间，只会是越来越窄了（笑）。

后 记

鉴定技术是一个很大的话题，指纹学作为其中的一个小分支（隶属于痕迹学），就已经产生了讨论不完的话题。本次的专题旨在普及指纹鉴定知识，很多地方都是浅尝辄止，没有更加深入地进行讲解和讨论。

在对指纹区域进行区域化的过程中，涉及到大量的数学方法和建模处理的内容。指纹鉴定中也广泛用到统计及拓扑学知识。我们在侦探小说中经常看到“某处留下了某某的指纹”这类一笔带过的铁证，可在实际鉴定的过程之中，鉴证科的工作人员却付出了比这句话要多得多的艰辛和努力。

写作这篇东西，也是希望给正在或有志从事侦探创作的朋友们一些参考，以便能在细节上多一些选择，并避免常识性的错误。

如果读者们对这个话题有更加深入的兴趣，可以在书店购买群众出版社或者中国人民公安大学出版社出版的、和指纹鉴定相关的几本专业书。当然，也可以直接来信与我讨论（笑）。

以上

文泽尔