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古董年代的测定误差

金龟子
  目前世界各国测定文物、古董等历史年代的方法,大多数采用1940年由美国科学家马丁●卡门和塞缪尔●鲁宾所发现的放射性同位素“碳14”来判断的,这种测年技术是目前被国际公认的“标准历史时间”。

但是碳14测年法真的那么准确吗?

  “碳定年法”是根据生物体死亡以后该生物体中碳14不断减少的规律来推算生物体死亡年代的方法。只要测定任何﹤含碳物质中放射性碳14﹥的含量,就可以推断其所在的年代。但是经过几个半衰期后,碳14就会衰减到几乎没有了,所以“碳测年”的范围大约在五万年左右。一般测定标本的年代不能超过3万年,一些新式超灵敏度的加速器质谱仪,据说可以测量约停止碳循环10万年左右的标本。

  实际上用碳14测定的年代误差是受到多方面影响的,也是无法避免的。例如:不同测试设备和各种操作程序上的误差;测定样本的纯度也可能会产生测试差别;而空间辐射的差异也会造成很大的测试误差等等。

  在应用‘碳14测定’的方法中,人们常常忽视了一个重要的问题,那就是碳14测定法是“基本假定大气中碳14的浓度自古以来都是保持不变的”!

  而事实上大气中的碳14浓度怎么可能会几百年、几千年、甚至几万年都不变化呢

  没有人能知道几千年前或几万年前处于生死变换状态时动物、植物的放射性水平是什么样的,尽管碳14的衰减周期很长很稳定,但是以“宇宙射线的强度自古都稳定不变,大气中二氧化碳的浓度也没有变化”这样的假设作为判断历史年代的标准依据,好像也是有点牵强的吧?

  所以有很多专家们也指出,“大气中的碳14放射性水平只是变化相对不大,并不是真正恒定的”,因此‘利用现代标准所计算出来的年代’并不是咱们现实中用的“日历年代”,只能称之为“碳14年代”。
  (个人认为大气中碳14浓度变化‘不是不大,而是很大’!尤其是现代世界人口增多,各种污染加剧,致使二氧化碳的排放大量增加,甚至还导致了臭氧层空洞,难道碳14的浓度不会有所变化吗?
  不过,据说目前国际上统一‘以公元1950年为起点’作为公布碳14年代的标准。)

  碳14测定法对于距今年代越远的标本,测定误差也就越大,有时误差可能达到几百年、甚至在几千年以上。后来又出现了‘木轮年代校正曲线’,经过科学家们多年的努力,据说这两者结合以后可以将误差缩小到几年甚至一两年!(事实上在世界各地的不同地区、不同环境中所生长的树木年轮也是有很大差别的,所以大误差依然还是存在的!

  随着核物理学的快速发展,出现了采用加速仪质谱学进行碳14测定的分析方法,适用于从几百年到几万年历史时间内的具体年代,大大拓宽了碳14的测年范围。据说使用加速器质谱碳14测年法是测定5万年以内年代精度最高的一种。

  尽管据说用碳14可以测定 5万年以内的历史年代,不过目前普遍认同超过 1万年的生物年代就不怎么准确了,而一般能在 1万年内形成的化石基本没有,所以据说测定化石的年代一般不用碳14来判断。

  另外碳14测年法必须要求所测试标本自身要含有“碳”,例如各种“含碳”的古物:农作物、树木、动物、人体骸骨等,但是许多文物本身并不是生物体,就像陶瓷、金属器具、玉器等物品,碳14也就无能为力了。

  一般判断这些文物年代的方法,是根据物品上的文字、图案、花纹、符号之类的分析,或者测定同一位置共存的“其它含碳物品”历史年代来推断的,例如可以根据一些墓葬中的木简、丝绢、绵麻、纸张、木棺、木材燃料等判断墓主的年代、身份,以及所陪葬的铜器、陶器等等所在的历史年代。

  还有一些‘当不好直接测定物品年代’的情况下,就改为判断这些物体上所附着生物体的年代,例如研究一些在水底沉船中打捞出来的古代物品时,可以通过测定这些水底物品上所附着的水生物来判断沉船的大致时间等。(当然这样测试结果的误差其实是很大的!)

  所有碳14年代数据都标有“标准偏差”,物品的“真实年代”大致上只有68%的机率会在所测定的数据范围内。所以很多时候单个物品的年代测定准确性很低,如果有多个同时期物品的年代测定会相对准确一点。

  一般测定为2万年左右的物品,测试的误差大约为正负1千多年以上,即便是几千年之前的物品,误差年代也有100年上下!这些正负100多年,甚至于上下几千年的误差,对于一个历史时代来说,又能说明什么呢?

  100年又是个什么概念呢?100年可以更替几个朝代!100年可以生死几代人!100年可以创造出汽车、轮船、电器、电脑、飞机、火箭!100年可以登上月球、太空!在这不长的100年之间可以发生翻天覆地的变化!这个历史年代的误差范围是不是有点太大了啊?

  有谁能想象在100年之间的社会总体环境究竟是怎么变迁的?又有谁能体会在100年之间广大老百姓的生产生活方式是如何变化的?因此对于考古研究来说,绝对不能完全迷信于“碳14的测定年代”,所有测定结果都只能作为一个参考的范围而已!

  事实上早在上个世纪90年代初期,美国就有专家指出,使用碳14测定地质历史年代在9000年以内误差不大,但超过9000年误差就会越来越大,2万年史龄的测定误差约为3500年。

  据说用铀钍测定法则比碳14测定精确的多,甚至可以测定50万年以内的历史年代,不过可惜直到现在好像也没有被充分重视以及广泛应用吧!(测定岩石等地质年代使用铀-238,误差当然也是存在的。例如‘地球的年龄大约是45亿年’这个所谓的‘公认观点’也并不是绝对正确的标准答案,只是目前的科学技术水平只能达到这个程度而已!)


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