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碳14的性质(元素家族连载32)

时间:2023-06-06 作者: 小编 阅读量: 2 栏目名: 生活百科

碳14得到应用要归功于美国科学家利比的贡献。二战中,利比参与了研制原子弹的曼哈顿计划。二里头遗址一度被认为是夏朝遗址,三星堆发掘出来以后,争议更多了。夏商周断代工程引起了很多争议,某些国外人士认为这个工程是彻头彻尾的"政治指导考古",是中国政府在搞"民族主义",其结论根本不值一提,"国际学术界将把工程报告撕成碎片"。"都灵裹尸布"是最有名的"耶稣裹尸布"。

碳14在自然界中很少,只有碳12的一千亿分之一,它最主要由宇宙射线中的中子撞击到氮14原子核而产生。它是一种放射性同位素,会自发衰变成氮14,同时释放出β射线(电子)和中微子。它的半衰期大约5730年,也就是说,如果有很大数量的碳14原子在一起,其中一半在5730年后将衰变成氮,但不代表说你身体里某处有8个碳14原子核,它们中的4个会在5730年后衰变,而是这8个碳14核中的每一个都有50%的几率在5730年后衰变。这个半衰期的概念一定要搞清楚,否则你在玩牌类麻将类的游戏中会心态失衡。

①碳14由宇宙射线中的中子流击中氮核而变来。②碳14会自发衰变成氮14,半衰期是5730年。这两个核反应在地球上形成了一个平衡。

碳14得到应用要归功于美国科学家利比的贡献。二战中,利比参与了研制原子弹的曼哈顿计划。战后利比参与到研制放射性武器和放射性防护的军工研发中,他得知另一位科学家科尔夫发现了宇宙射线会产生碳14,他立刻理解到,活的生物中,碳14和碳12一样,在生物内部参与循环,时刻得到更新。但是当生物死后,没有新的碳14进来,而残留在体内的碳14会不断衰变。那么对比活的生物体内碳14的含量和死的生物化石中碳14的含量,就可以推算出生物化石的年龄。

由于之前①和②的平衡,活的生物体内的碳12和碳14的比例是不变的,然而当生物死了以后,②继续发生,却没有新线的碳14继续补充进来,之前的比例就被打破了。计算新的比例,可以计算出生物死了多少年,这就是碳14年代测定的理论基础。

利比1946年提出了他的这个想法,并在1955年出版著作《放射性碳年代测定》(Radiocarbon Dating),1960年他因此获得诺贝尔化学奖。

之前考古学家面对各种各样的废墟、遗迹、化石一筹莫展,只能根据一些残存的史料加以猜测推断。终于,化学家们交给了历史学家一把宝贵的历史刻度尺,从此考古学家拥有了科学的武器,人类的历史更加清晰

1960年诺贝尔化学奖得主:利比

中国号称有5000年的历史,但是按照西方学者的历史标准,必须有青铜器、城市、文字的产生,商朝的青铜器虽晚,但是其精美程度堪称青铜史上的极致,商朝也出土了很多甲骨文,但是关于夏朝的考古,到现在为止还缺乏有说服力的发现。因此国际上只承认商朝是中国有记载历史的开始,这样的话,中国有记载的历史只能算到3000多年,远远不能与古埃及、古巴比伦、古印度等文明相提并论。

在这个背景下,一方面要搞清楚中国历史的源头,另一方面也是为了建立民族的自信心, 1995年我国启动了"夏商周断代工程"。这个工程最主要的目的是确定共和元年(公元前841年)之前的年表,寻找夏朝的证据也是很重要的任务。主要的方法,一是通过现代天文学对史料中的天文现象和历法记录进行推算,二就是对典型的墓葬、遗址中出土发现的物体进行碳14年代测定。

二里头遗址一度被认为是夏朝遗址,三星堆发掘出来以后,争议更多了。

夏商周断代工程引起了很多争议,某些国外人士认为这个工程是彻头彻尾的"政治指导考古",是中国政府在搞"民族主义",其结论根本不值一提,"国际学术界将把工程报告撕成碎片"。面对这种尖锐的质疑,我国的"民族主义者"提出,西方所谓的"国际学术界"向来喜欢搞双重标准,总是对中国的考古成果在鸡蛋里挑刺。有人甚至调侃:既然西方能够把荷马史诗和特洛伊战争当成信史,中国用科学方法进行断代竟然受到质疑。

更有人提出,西方的这种欺骗行径不止一次了,"耶稣裹尸布"就是一例。

"都灵裹尸布"是最有名的"耶稣裹尸布"。

历史上,世界各地有40多条"耶稣裹尸布",最有名的是上图中的"都灵裹尸布",它之所以出名,是因为它的上面印有耶稣身体和面容的轮廓。它现在有记录的历史是在14世纪,它在法国一个小镇被发现,一直到最近还有很多人相信这是真的耶稣裹尸布。

1988年,美国、英国、瑞士三地的科学家对这块裹尸布上剪切下的样本进行了碳14分析,三地的结论是基本一致的:这块裹尸布的年代在公元1260到1390年间,显然不可能是耶稣的年代。科学证明:这块最有名的裹尸布也是骗局!

后来人们对这块裹尸布的年代更加感兴趣,有好事者经过研究甚至提出证据,说明这块裹尸布是达芬奇伪造的。他们的论据不光是碳14分析得出的年代和达芬奇接近,就连裹尸布上的"圣像"也和达芬奇本人的自画像无比接近。美国人根据这个"发现"还拍了一部纪录片《揭秘达·芬奇裹尸布》。

裹尸布上的"圣像"很像达芬奇吗?

事情并没有结束,可能是出于对基督教的虔诚,对于1988年科研结果的质疑一直没有停止过。最严厉的质疑竟然来自于对碳14年代测定方法的质疑,之前我们提到科学的结论是在公元1260到1390年间,而不是一个准确的数字,这是为什么呢?原因在于,利比当时提出碳14年代测定的时候,发现他的方法存在3%的误差,这虽然表示碳14年代测定方法不能给出具体的年份,但还能让人接受。但是人们又很快发现,碳14的样品很容易被污染,比如一丁点没有被注意的植物,或者微生物,这就会导致检测结果有非常大的错误。在对1988年科研结果的质疑中,就有人提出,裹尸布的送检样品里检测出香草醛(亚麻中的木质素高温下分解成的物质),而裹尸布其它部位则未检测出香草醛,可能是由于送检样品是16世纪教堂失火后修补的地方。

2013年,意大利科学家用红外检测证明裹尸布来自于2000年前,说明这就是耶稣的裹尸布。这没有能够盖棺论定,而是延续了关于这个话题的争议。如果你对这个话题实在非常感兴趣,我可以推荐一本书《耶稣裹尸布之谜》,在畅销书排行榜上已经击败了《达芬奇密码》,你还在犹豫什么?

如有兴趣,可以看看这本书

虽然碳14年代测定方法已经受到一些质疑,但是这还是科学界最常使用的方法,科学家们相信,只要他们用精确的实验方法,按照科学的原理,就可以得到令人信服的结论。至于非科学的声音,就让他们去吧。

更要注意,碳14年代测定是有局限的。由于碳14的半衰期只有5730年,它一般用于6万年以内的年代测定,所以用来测定人类历史是可以的,但是如果对于类似元谋猿人这种170万年尺度的测定,碳14就不准了,需要用钾-氩测定方法,这个我们后面再说。

懂了吗?下次千万不要出去煞有介事的跟别人海吹,说某某恐龙的年代测定是用碳14做的,碳14没那么神。

最后,我们在碳元素这里呆的实在太久了,我保证这是碳元素的最后一篇,下面我们将进入氮的世界。

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