指紋是如何形成的?為什麼世界上不會有2個一模一樣的指紋?

奇趣     2021年09月07日

智慧型手機誕生以來,指紋一直是最常見的解鎖方式,直到面部識別的出現。同時,它還被用在刑偵方面,通過一枚小小的指紋,就能夠鎖定犯罪嫌疑人。

指紋是如何形成的?為什麼世界上不會有2個一模一樣的指紋?

指紋被認為是每個人身上最獨特的標誌,先簡單了解一下指紋的應用歷史:

1856年,人類科學家沃爾克對他在34歲和75歲時印的指紋進行比較,結果發現兩者沒有任何不同,指紋終生不變的秘密就此被人們發現了。

1896年,阿根廷成為世界上第一個以指紋為依據鑑別身份的國家,我國在1956年制定了全國統一的《十指指紋分析法》。

1980年,世界各國開始研製自動指紋鑑定系統並投入使用,提高了指紋的錄入速度、鑑別效率和查對的準確度。

指紋是如何形成的?為什麼世界上不會有2個一模一樣的指紋?

指紋的類型

那麼,為什麼指紋識別從不出錯?為什麼世界上不會有兩個一模一樣的指紋?要弄清楚這些問題,就要從指紋的誕生說起。

指紋是如何形成的?

胎兒在母體內三到四個月的時候,指紋就已經開始形成了。它是伴隨著皮膚的發育過程逐漸成型的。

指紋是如何形成的?為什麼世界上不會有2個一模一樣的指紋?

在皮膚的發育過程中,雖然表皮、真皮以及基質層都在共同成長,但柔軟的皮下組織要比堅硬的表皮快,因此皮下組織會對表皮帶來源源不斷的上頂壓力。

這種壓力迫使長得比較慢的表皮向內層組織收縮塌陷,然後逐漸變彎、打皺,用這種方式減輕皮下組織帶來的壓力。一者向上攻、一者向下撤,這就導致表皮變得坑窪不平,形成了紋路。

在胎兒身上的具體表現就是:胎兒發育的第10周,指尖等部位會因為皮下組織的上頂壓力,鼓起一個球狀的鼓包,它就像貓爪的肉墊一樣。

當表皮向下收縮,鼓包漸漸塌陷的時候,表皮和真皮的交界處就會出現比較規律的褶皺,這就是最初的指紋模子。

指紋是如何形成的?為什麼世界上不會有2個一模一樣的指紋?

而決定指紋形狀的,就是當初鼓起來的那個「肉墊」的大小和形狀。

在皮膚長成之後,理論上來說,人的指紋是終身不變的,它會成為我們身上獨一無二的記號。然而,為何世界上不會有兩個一模一樣的指紋,人的指紋一定是唯一的嗎?

如何證明指紋獨一無二?

說起來這是一個機率問題,任何人都無法百分之百保證指紋一定獨一無二,因為地球上有七十幾億人,想要真正測試對比完整全人類的指紋信息,那幾乎是一個不可能完成的任務。

指紋是如何形成的?為什麼世界上不會有2個一模一樣的指紋?

而且就算真的有人測試完世界上所有現存人類額指紋,也無法去比較那些已經逝者的指紋。

從理論上說,指紋的形成有一定的隨機性,並且在其形成過程中,會產生多次變化,導致不可能形成兩個完全一模一樣的指紋。

最初的指紋模子只有指尖中部的紋路,在鼓包塌陷的過程中,紋路逐漸向周圍蔓延,這時會有一些紋路疊在一起,從而產生不同的趨勢,有的紋路會中斷,而有的紋路則會繼續拆分。

指紋是如何形成的?為什麼世界上不會有2個一模一樣的指紋?

這樣的隨機過程中,所產生的可能性就太多了。

應該說,哪怕是基因最相近的雙胞胎,在產生指紋時都會出現不同的結果,更不用說其他基因不相關的人了。

不過這同樣無法證明指紋一定不會出現重複。因為從機率上來講,一切都是有可能的,只是機率實在太小,小到幾乎不可能發生,就像世界上沒有兩片相同的葉子一樣。

指紋是如何形成的?為什麼世界上不會有2個一模一樣的指紋?

在現代社會裡,指紋的應用已經相當廣泛,即便是這樣,在機器識別不出錯的情況下,依然沒有發現任何一模一樣的兩個指紋。這並不意味著指紋不會「撞紋」,而是代表著抽樣對比的基數不夠大。

指紋是如何形成的?為什麼世界上不會有2個一模一樣的指紋?

就像做一套選擇題試卷,第一套做完得了滿分,這能證明學習成績足夠好嗎?並不能,因為有可能是蒙對的;下一套試卷,依然有可能全部蒙對。不管做多少套試卷,全部蒙對的機率都存在,只是機率非常小。

但當一個學生經常取得高分的時候,我們其實就可以確定,他是一名學霸。如果一直糾吉他蒙對題的機率,怕是世界上很多問題都會陷入死胡同了。

指紋是如何形成的?為什麼世界上不會有2個一模一樣的指紋?

指紋也是一樣,雖然有很小的機率會出現一模一樣的指紋,但至少在有限的指紋庫中,它沒有出現,這樣我們就可以說,指紋是獨一無二的。

同理,如果我們把目光投向整個宇宙,地球的誕生經歷了數十億年的變化,其中的隨機性無法想像。宇宙誕生的時間更早,即便我們認為地球是宇宙中唯一存在生命的星球,或許在宇宙某個角落,依然有可能產生另一個和地球相似的星球。

指紋是如何形成的?為什麼世界上不會有2個一模一樣的指紋?

隨著科技的發展,身份識別並不僅僅只有指紋這一種方式,人類已經開發出越來越多的生物識別技術,例如聲紋識別、虹膜識別、靜脈識別,這幾種方式也能夠決定身份識別的唯一性。

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