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放射性碳素的革命

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李伯谦所言不虚,如果没有14C测年技术的支持,要想进行远古文明的准确断代几乎是不可能的。正因为如此,夏商周断代工程在启动之初,就将14C测年技术列于工程的课题之中,并且将这门技术看成是工程成败的最为关键的项目之一。

14C测年技术是放射性碳素断代技术的简称。自1949年这项技术发明以来,已成为现代考古学应用最为广泛的一种测定年代的方法。这种技术应用于考古学之后,使全世界的史前年代学研究进入了一个崭新的阶段。为此,学术界将14C测年技术的发明和应用称之为“放射性碳素的革命”。

要对14C测年技术原理作简单明了的介绍,并不是件容易的事情。其基本原理是:宇宙射线同地球大气发生作用产生中子,中子又同大气中含有的氮(氮14)发生核反应,从而产生了放射性同位素碳14(14C),14C与氧结合形成14CO2,并牢固地混合于空气的二氧化碳中。在地球上生存的植物通过光合作用,会不断地从大气中吸收包括14C在内的二氧化碳。由于人和动物都直接或间接地依赖植物生存,因此所有生物体内都含有14C,并且这种14C的浓度与当时大气中14C的自然浓度维持着一种平衡关系。但是,生物体一旦死亡,机体与大气之间的循环交换立即停止,体内残留的14C便不再有新的补充,只能按衰变规律减少。按照已知的衰变规律,科学家精确地计算出,14C是按照每5730年衰变一半的时间节律自行与日递减。因此,无论是植物还是动物,当机体死亡之后,只要测出标本中14C减少的程度,就可以推算出其死亡的年代。换言之,一切死亡的生物残体中的有机物以及未经风化的骨片、贝壳等都可以用14C来测定具体年代。1949年3月,当《科学》杂志公布了第一次利用放射性碳素测定的年代数值时,立即引起了整个考古学界与地质学界的瞩目,人们在称赞这项新的重大科学发明取得成功的同时,也向它的创始人利比教授投去了敬佩、感激的目光。