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女星、枪杀案与科研论文

盘点

作者：X-MOL 2021-05-02

2003年2月3日，时年41岁的美国B级片女星Lana Clarkson被发现死于近距离枪杀，这一悲剧发生在著名音乐制作人Phil Spector的加州豪宅中（注：B级片，与日常所说的美国电影分级制度无关，指的是低成本的商业电影，艺术电影不论成本高低都不能叫做B级片 ^[1-2]）。提及Phil Spector，可能现在知道的人不多，但在上世纪六七十年代，此君堪称风头最劲的音乐人之一，披头士乐队的著名专辑《Let It Be》就出自他手。

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Lana Clarkson（左）与Phil Spector（右）。图片来源于网络

在法庭上，Spector的辩护团队声称Clarkson是死于自杀，他们也给出了证据——当时虽然Spector也在现场，但他的白夹克上只溅了18个微小的血点。而当一个人被子弹击中时，射入伤口通常会有鲜血沿着子弹飞行的反方向溅出，形成为法医学上所说的“回溅血迹（back spatter）”。这就意味着，如果是Spector近距离扣动了扳机，他身上的血迹应该要多得多。不过，显然这一说辞没有被法庭采信，最终Spector二级谋杀罪成立，被判19年监禁。^[3-5]

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法庭上的Phil Spector（左）。图片来源于网络

看到这里，一般人除了唏嘘Clarkson的遭遇，可能就是挖一挖案件相关的八卦消息。不过，有一组研究者却从这一案件中看到了需要进一步研究的科学问题。伊利诺伊大学芝加哥分校的Alexander L. Yarin和爱荷华州立大学的James B. Michael等研究者在思考为什么该案中Spector的白夹克上没有大量的回溅血迹。传统上，法医学分析人员认为近距离内血液沿直线轨迹运动。但是现实环境非常复杂，重力和空气阻力等因素也在起作用。枪击造成的飞溅血滴到底是如何运动的呢？

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回溅血迹与前溅血迹示意图。图片来源于网络

为了科学地回答这个问题，除了构建模型进行理论分析，他们还在室内射击场用一个充满猪血的泡沫腔模拟人体，并用高速摄像机拍摄了枪击所产生的血液喷溅过程。有人可能会觉得这样的研究有点血腥，让人毛骨悚然，但该团队的研究人员却并不介意，Michael说，“你把血液当成是一种普通的流体就好了，而研究这个过程所涉及的物理学其实很吸引人。”^[5]

该团队将实验结果与他们开发的流体动力学模型进行了比较。他们发现，将血滴受到的空气动力学阻力纳入分析，大大提高了该模型预测血液飞溅真实轨迹的能力。不过，这样的提高仍然不够，模型所模拟的飞溅轨迹与实验获得的飞溅轨迹并不完全匹配。问题在哪里呢？

一个偶然的机会，他们找到了突破口——他们发现射击时枪口喷出的气体似乎也与飞溅的血滴有相互作用。扣下扳机后，推动子弹前进的气体也会随着出膛的子弹从枪口高速喷出，形成湍流涡流环（turbulent vortex ring）。

子弹出膛瞬间。图片来源于网络

如果是近距离枪击，受害者的血滴遇到方向相反的涡流时，会被这种气流吹得偏到一边，或被吹的改变方向并顺着气流方向运动，如果涡流环足够强大，甚至还有可能会被完全吹回并最终落在受害者身后。这一结论得到了理论研究和实验结果的支持。从下图可以清楚看到，子弹击中模拟人体的瞬间喷出了大量血液，随后喷溅的血滴也明显与枪口喷气发生了相互作用，并被吹了回去。相关论文发表于Physics of Fluids杂志。