Многие синдонологи считают, что образ на плащанице проявился в результате сверхъестественной радиации. Согласно этой теории тело Христа в момент воскресения должно было производить какую-то необычайно интенсивную энергию, которая и «выжгла» на полотне изображение тела. Поскольку контуры тела не флуоресцируют, теория теплового излучения не представляется основательной. Больше того, радиация высокой энергии любого типа прошла бы непосредственно сквозь тонкую ткань. Но образ заметен лишь на поверхности волокон. Как же он мог появиться?
Для ответа на этот вопрос с момента открытия фотографом Секондо Пиа феномена негатива-позитива (1898 г.) было выдвинуто значительное число впечатляющих фантастических и в разной степени спекулятивных гипотез. Однако опыты выявили совершенно простой, логичный и естественный способ получения изображения. Результаты экспериментов американских экспертов показали, что причина различной степени яркости коричневого цвета заключается в изменении химической структуры содержащейся в ткани целлюлозы. В лабораторных условиях оказалось возможно вызвать подобные изменения цвета, разлагая целлюлозу при помощи различных окислителей. Со временем результаты окисления проявляются все сильнее.
Еще в 1924 г. французский биолог профессор Поль Виньон с большим успехом провел эксперимент в рамках так называемой «вапорографической теории». Виньон смог доказать, что покрытое потом тело, завернутое в ткань, пропитанную смесью масла и мази алоэ, окрашивает покров в тот самый цвет сепии, который имеет изображение на плащанице. Это происходит из-за разложения химических соединений пота и образования паров аммония, вызывающих окисление целлюлозы. Интенсивность окраски находится в прямой зависимости от степени соприкосновения ткани с телом — чем прочнее контакт, тем темнее цвет, и наоборот, чем больше расстояние, тем светлее окраска. Этим явлением объясняется и тот факт, что отпечаток напоминает фотонегатив. Виньон объяснил, что образ на ткани непосредственно вызван парами аммония, которые освобождаются в процессе испарения из тела мочевой кислоты и компонентов серы. С ними вступают в реакцию растворы алоэ и мирта, которыми пропитана ткань. В результате взаимодействия образуется карбонат аммония, пары которого в условиях влажности (между кожей и тканью) окрашивают волокна. Степень окраски непосредственно зависит от степени контакта тела с покровом. Более темная окраска пятен крови явилась результатом сильной химической реакции. Евангелие от Иоанна рассказывает о том, что при подготовке к погребению использовалось большое количество алоэ: «После сего Иосиф из Аримафеи, (ученик Иисуса, но тайный из страха от Иудеев) просил Пилата, чтобы снять тело Иисуса; и Пилат позволил. Он пошел, и снял тело Иисуса. Пришел также и Никодим, (приходивший прежде к Иисусу ночью) и принес состав из смирны и алоя, литр около ста. Итак они взяли тело Иисуса, и обвили его пеленами с благовониями, как обыкновенно погребают Иудеи» (Ин. 19:38–40).