Kolejne zebranie naukowe Towarzystwa Fides et Ratio

 Referat wygłosił dr Wojciech Zając;

temat:

 "Całun Turyński jako obiekt badań fizykochemicznych. Stare pytania i nowe hipotezy".

Całun Turyński jako obiekt badań fizykochemicznych.
Stare pytania i nowe hipotezy

Wojciech Zając

Wstęp

Płótno o wymiarach 4.36m × 1.1m, pośród wielu plam i uszkodzeń nosi ledwie widoczny negatywowy wizerunek obydwu stron nagiego ciała mężczyzny, noszącego ślady tortur dokładnie odpowiadających ewangelicznemu opisowi męki i ukrzyżowania Jezusa z Nazaretu. Rozmiar płótna, wyrażony w jednostkach miary stosowanych w starożytnej Palestynie, tzw. kubitach, wynosi 2 × 8. (1 kubit ≈ 53 cm).

Płótno przechowywane było w katedrze w Turynie od 1578 do 12.04.1997, stąd nazwa.

Powszechnie przyjmuje się, że udokumentowana historia Całunu Turyńskiego zaczyna się 10 lub 16 kwietnia 1349 r. we Francji, od listu francuskiego księcia Geoffreya de Carny do papieża Klemensa VI. W ręce Geoffreya Całun trafił najprawdopodobniej z Konstantynopola. Przy założeniu że Całun i tzw. płótno z Edessy jest jednym i tym samym przedmiotem, historię jego da się zrekonstruować wstecz, niemal aż do dnia ukrzyżowania Jezusa [1].

Cele i metody

1. Inspiracja do badań naukowych może pochodzić skądkolwiek, np. z „przestrzeni” wiary lub niewiary religijnej, ale motywacja działalności naukowej nie.

2. Badania naukowe mogą być motywowane wyłącznie ogólnie rozumianą ciekawością poznawczą lub zapotrzebowaniem aplikacyjnym.

3. Od badań naukowych wymaga się, aby dały się powtórzyć przez innych autorów, a od tez naukowych – aby były falsyfikowalne.

4. W dziedzinie nauk fundamentalnych (np. matematyka, fizyka, chemia, biologia, itp.) oczekuje się ponadto, aby teza naukowa była opublikowana w recenzowanym czasopiśmie o zasięgu międzynarodowym. Czasopisma takie publikują jedynie takie wyniki, które są:

• podane z oszacowaniem niepewności pomiarowej, (przedziałów ufności)

• krytycznie skomentowane przez samych autorów (np. kwestia reprezentatywności próbki badawczej i jej „historii”)

• poddane dyskusji uwzględniającej literaturę przedmiotu.

Dyskusja wokół Całunu Turyńskiego wymaga równoczesnego uwzględnienia wyników badań z różnych dziedzin, posługujących się różnymi metodami, odrębnym aparatem poznawczym i odrębnym językiem formułowania wniosków. Stąd częsty brak porozumienia i mnogość hipotez i pomysłów interpretacyjnych, nierzadko urągających podstawowym prawom przyrody. Interesująca próbę uporządkowania tej dyskusji znaleźć można w [2].

Ważniejsze cechy fizyczne wizerunku na płótnie [3–6]:

• Obraz jest bardzo blady, w kolorze jasnej sepii, widoczny dopiero z pewnego oddalenia,

• Utworzony jest w warstwie powierzchniowej tkaniny. Dotychczas sądzono, że z włókienek częściowo utlenionej (chemicznie zmodyfikowanej) celulozy. Obecnie wiadomo, że przebarwione są jedynie zanieczyszczenia na powierzchni włókienek, nie zaś celuloza. Pierwsze doniesienie o tym, że „czyste” są wewnętrzne obszary mikrowłókien, włącznie z ich kanałami centralnymi (medullae), pochodzą od Hellera i Adlera [2].

• Gęstość optyczna wizerunku zależy od liczby zabarwionych włókienek na jednostkę powierzchni, a nie od stopnia tego zabarwienia (jest takie samo).

• Maksymalna głębokość, na jakiej wytworzył się obraz, to ok. 3 – 4 mikrowłókienka, o średnicy ok. 15μm każde.

• Wizerunek posiada cechy quasi-trójwymiarowe (relief). Stopień zaciemnienia zależy od odległości ekranu (płótna) od ciała, inaczej, niż ma to miejsce w przypadku zwykłej fotografii. Zarejestrowane zostały szczegóły położone nie dalej, niż ok. 4 cm od ekranu.

• Obraz przedniej i tylnej połowy ciała jest identyczny co do charakteru — brak oznak spłaszczenia spowodowanego grawitacją.

• Wizerunek ciała zarejestrowany ze stosunkowo wysoką rozdzielczością. Rozdzielczości takiej nie da się uzyskać zakładając radiacyjny mechanizm powstania obrazu, z obiektem (tu ciałem) jako źródłem promieniowania, gdyż w takim przypadku każdy punkt na powierzchni promieniuje izotropowo.

• Wizerunek postaci na Całunie Turyńskim nie jest też prymitywną fotografią (choć w Średniowieczu znano substanccje światłoczułe oraz wszystkie potrzebne chemikalia oraz działanie camera obscura i teoretycznie fotografię takową można było wykonać.

• Od dawna wiadomo też, że wizerunek nie jest dziełem artysty.

Co musi „umieć” sensowna hipoteza?

• Przede wszystkim – zaproponować mechanizm powstania obrazu, którego zaciemnienie zależy od odległości, i to w zasięgu do kilku cm, a nie od jasności (zdolności emisyjnej) poszczególnych fragmentów obiektu,

• Objaśnić powstanie obrazu w cienkiej warstwie przypowierzchniowej (minimalna zdolność wnikania czynnika tworzącego obraz),

• Co więcej, musi objaśnić fakt, że zmiana zabarwienia dotyczy jedynie substancji obcej na powierzchni włókienek, nie zaś celulozy, głównego składnika włókien tkaniny,

• Objaśnić powstanie obrazu w temperaturze niższej niż 200ºC. Nie stwierdzono produktów pirolizy.

Najlepsza (jak dotąd) hipoteza powstania obrazu

W starożytnych warsztatach włókienniczych nici tkackie, po wybieleniu, traktowano skrobią jako lubrykantem. Ułatwiała ona poślizg i zmniejszała ryzyko zerwania. Gotową tkaninę poddawano praniu w roztworze naturalnego surfaktanta uzyskiwanego z mydlnicy (Saponaria officinalis). Proces ten nie był doskonały: Substancja powierzchniowo czynna (surfaktant) powodowała migrację zanieczyszczeń ku powierzchni tkaniny i częściowe osadzanie się ich na najbardziej zewnętrznych elementach mikrostruktury włókien.

Postawiono hipotezę [7,8], iż za wytworzenie wizerunku odpowiedzialne są reakcje chemiczne typu Maillarda. Są to reakcje prowadzące do nieenzymatycznego powstania ciemno zabarwionych związków zwanych melanoidynami. W produkcji żywności skutkują zmianą barwy na jasnożółtą, bursztynową lub brunatną, jak również zmianą smaku i zapachu.

Reakcje te polegają na kondensacji aldehydów, ketonów i cukrów z aminokwasami, peptydami i białkami z tym, że zamiast aminokwasów mogą brać udział aminy lub sole amonowe a zamiast cukrów – kwasy organiczne, polifenole i inne związki posiadające grupę karbonylową lub też zdolne do tworzenia tych grup.

Dobrym przykładem reakcji Maillarda jest proces produkcji ciemnego piwa, a konkretnie reakcje maltozy i redukujących składników skrobi z białkami i ainokwasami zawartymi w brzęczce piwnej.

Hipoteza reakcji Maillarda jest, jak dotąd, „najmocniejszą” z zaproponowanych dla wyjaśnienia mechanizmu powstania wizerunku na Całunie Turyńskim. Związki amonowe występują bowiem na powierzchni ciała ludzkiego, zwłaszcza po tragicznych przejściach i w ciepłym klimacie. Hipotezę te potwierdzono jedynie częściowo [8].

Do testów użyto płótna lnianego Kate Edgerton, wykonanego dokładnie tak, jak robiono to w I wieku. Wykonano test na obecność cukrów redukujących (roztworem Fehlinga), następnie zredukowanym za pomocą dekstryny. Tkaninę potraktowano roztworem Saponaria officinalis i poddano działaniu par amoniaku przez 10 min. Manipulując warunkami eksperymentu można było wytworzyć efekt zabarwienia podobny do tego na Całunie.

Czy istnieją rzeczywiste przykłady podobnych wizerunków na tkaninach?}

Prawdopodobnie tak, choć pozostają niezauważone. Zarejestrowany przypadek pochodzi z roku 1987, ze St. Joseph's Hospice, Thornton koło Liverpoolu i dotyczy pokrowca materaca łóżka, na którym zmarł chory na raka wątroby. Inna tkanina (nylon), inna charakterystyka wizerunku, ale okoliczności i niektóre cechy podobne.

Datowanie radiowęglowe

• Zawartość izotopu ¹⁴C w substancjach pochodzenia roślinnego może zatem służyć do oszacowania wieku próbek pod następującymi warunkami:

• Znane są wahania stężenia ¹⁴C w atmosferze w okresie życia rośliny,

• Stężenie ¹⁴C w biosferze jest identyczne, jak w atmosferze,

• Stężenie ¹⁴C w różnych partiach biosfery jest identyczne,

• Śmierć danego organizmu oznacza zakończenie wymiany substancji organicznych z otoczeniem,

• Po śmierci organizmu stężenie ¹⁴C w jego tkankach zależy wyłącznie od tempa rozpadu tych jąder.

Ściśle mówiąc, żaden z powyższych warunków nie jest dokładnie spełniony (poza „pierwszym przybliżeniem”)

Przeciętna abundancja izotopu ¹⁴C wynosi ok. 10^–12. Wyobraźmy sobie piasek złożony z identycznych kulek mineralnych, powiedzmy SiO₂; każda o średnicy 0.5mm. Wyobraźmy sobie dalej, że piasek ten wsypujemy do dużego pokoju w taki sposób, że wypełnia on szczelnie całą objętość. Zakładając najgęstsze upakowanie (struktura HCP), 10¹² takich ziarenek zajmie objętość pokoju o wymiarach 7×5×2.53 m ! A gdyby założyć, że ziarenka ułożą się ciasno, ale przypadkowo (tak, jak w rzeczywistości), piasek ten zająłby objętość sali 10×5 ×2.5 m! Wśród tej masy piasku dokładnie jedno ziarenko jest inne, powiedzmy bazaltowe. I to je właśnie mamy znaleźć! Zadania takie fizycy rozwiązują przy pomocy spektrometrii masowej.

Datowanie radiowęglowe próbki pobranej z obrzeża Całunu Turyńskiego wykonano niezależnie w trzech laboratoriach:

• Arizona Accelerator Mass Spectrometry (AMS) Laboratory, Tucson, University of Arizona,

• AMS Radiocarbon Dating Lab, ETH/PSI AMS Laboratory, Zurich,

• ORAU, Oxford Radiocarbon Accelerator Unit

Wynik opiewający na lata 1260 – 1390 (przy poziomie ufności 0.95) opublikowano w Nature w słynnej pracy [9].

Niezliczone publikacje, od naukowych po publicystyczne, od sensownych po całkowicie fantastyczne, od rzeczowych po demaskujące rzekomy spisek ciemnych sił podają powody, dla których wynik datowania radiowęglowego jest o 13 wieków różny od tego, jakiego ich autorzy by sobie życzyli.

Próby krytycznego, acz rzeczowego spojrzenia na wyniki opublikowane w Nature opierają się na fizykochemicznej analizie tego obszaru płótna, skąd pobrano próbkę do badań radiowęglowych. Najczęściej cytowana praca R.N. Rogersa [10] dostarcza przekonujących argumentów za tym, iż do badań radiowęglowych skierowano materiał inny, niż ten, z którego zbudowana jest zasadnicza, nigdy nienaprawiana część Całunu.

Istnieje mocna hipoteza, że płótno Całunu, w wielu miejscach uszkodzone (zwłaszcza na brzegach), przechodziło „zabiegi restauracyjne” technika niewidocznego „prze-tkania”, znaną jako „the Frenway system of French reweaving”. Hipoteza ta była dyskutowana podczas Ohio Shroud Conference, 2008 (patrz [11]).

Podsumowanie tego, co wiemy i tego, co warto zrobić znaleźć można np. w [8, 12].

Piśmiennictwo

1. Ian Wilson, Krew i Całun, (wyd. Amber, 1999)

2. J.L. Fernández, A Systematic Approach for Understanding the Image Formation on the Turin Shroud (Third International Dallas Shroud Conference, Dallas, Texas, September 8-11, 2005)

3. J.H Heller and A.D. Adler, Canadian Society Of Forensic Science Journal 14, 81-103 (1981).

4. T. Heimburger, A Detailed Critical Review of The Chemical Studies on the Turin Shroud: Facts and Interpretations (2008), http://www.shroud.com/pdfs/thibault final 01.pdf

5. L.A. Schwalbe and R.N. Rogers, Analytica Chimica Acta 135, 3 - 49 (1982).

6. G. Fanti, B. Schwortz, A. Accetta, J.A. Botella, B.J. Buenaobra, M. Carreira, F. Cheng, F. Crosilla, R. Dinegar, H. Felzmann, and Others, Third Dallas International Conference on the Shroud of Turin, Dallas, Texas 8–11 (2005).

7. R.N. Rogers and Anna Arnoldi, the Shroud of Turin: An Amino-carbonyl Reaction (Maillard Reaction) May Explain the Image Formation (2003), pp. 1-9.

8. R.N. Rogers and A. Arnoldi, Scientific method applied to the Shroud of Turin, a review, accessible at www.shroud.com/pdfs/rogers2.pdf (2002).

9. P.E. Damon, D.J. Donahue, B.H. Gore, A.L. Hatheway, A.J.T Jull, T.W. Linick, P.J. Sercel, L.J. Toolin, C.R. Bronk, E.T. Hall, R.E.M. Hedges, R. Housley, I.A. Law, C. Perry, G. Bonani, S. Trumbore, W. Woelfli, J.C. Ambers, S.G.E. Bowman, M.N Leese, and M.S. Tite, Nature 337, 611-615 (1989).

10. R.N. Rogers, Thermochimica Acta 425, 189-194 (2005).

11. M.S. Benford and J. Marino, New Historical Evidence Explaining the “Invisible Patch” in the 1988 C-14 Sample Area of the Turin Shroud (2005)., http://shroud.com/pdfs/benfordmarino.pdf

12. M.S. Benford and J.G. Marino, Finding The Shroud – in the 21ST Century (2002), pp. 1-19., http://www.shroud.it/marino.pdf⁠