碳-14最初是被加州大学伯克利分校的化学家Martinkamen发现的,他未来研究光合作用机理,需要找到一个方法标记碳原子。...
碳-14最初是被加州大学伯克利分校的化学家Martin kamen 发现的,他未来研究光合作用机理,需要找到一个方法标记碳原子。自然界的碳原子大都是没有放射性的碳-12,但是地球高空大气中的氮气会在宇宙射线的轰击下源源不断地转变成具有放射性的碳-14,其分子量虽然笔碳-12大,但化学性质和碳-12几乎一模一样,非常适合用来作为碳原子的标记物,研究有机化学反应的细节。
这件事情被芝加哥大学的物理学家利比知道了,他立刻意识到碳-14的性质非常来测年,只要假定大气层中的碳-14含量是恒定的就行了。
已知任何生命体中都含有碳,这些原子归根到底全都来自空气中的二氧化碳,通过光合作用被转化成了有所以任何活着的生命体内的碳-14和碳-12的比例都是和大气中的比例是样的。一旦生命体死亡,它和环境的碳交换便终止了,从此体内的碳14只证,不增加,只要测出剩下的碳-14的比例,就可以知道生命体是何时死亡的这个思路并不难想到。利比的贡献在千,他意识到碳-14是一种具有放射性的微量元素,其含量可以通过专门测量放射性的盖革计数器间接地测出来。革计数器非常灵敏,可以测出极其微弱的放射性强度。否则的话,亡生命体中含有的痕量碳-14是很难称量的只要想到这一层,剩下的事情就相对简单了利比先测出样品中含有的碳元素的总量,然后再用盖革计数器测出其中碳-14的含量,就可以推算出样品的年龄了,为了提高灵敏度,减少环境背景辐射导致的误差,利比在样本外面安装了一圈盖革计数器先测出当时的背景辐射值,再从测量值中减去行了。
当然了,这事现在说起来容易,当年做起来还是很困难的自然界每1万亿个碳原子中才有一个碳-14,每克碳中含有的碳14每分钟只会发生14次核裂变,碳-14的半衰期是5730年,也就是说5730年前的样品中的碳-14就只剩下一半了,这样的1克样品用盖革计数器测的话每分钟只能记录到7个信号,一不留神就错过了当年还没有发明出自动测量仪,研究人员经常要整日整夜地守在盖革计数器前记录信号,工作辛苦而又操好在利比来的博士后研究员吉姆·阿诺德( Jim Arnold)是一个对古埃及历史非常着迷的业余考古学家,他深知这项技术对埃及学研究的重要性,所以工作的时候特别忘我。
经过两年没日没夜的工作,利比觉得这个方法成熟了,决定实际应用一次他们选择的第一个具有考古意义的样本来自纽约大都会博物馆收藏的古埃及法老的木质棺材,送来这件样品的博物馆馆长不知道阿诺德熟知古埃及历史,一眼就猜出了样本的大致年龄。不过阿诺德还是认认真真地测了一次,得出的结果是4650年,和他自己的估算值相当吻合!
诺德事后回忆,1948年6月的一个星期六的下午,同事们都回家了25只有他独自一人留在实验室里做计算当他最终得到了那个神奇的数字后屋子里却没人能够分享他的喜悦。他意识到全世界只有他一个人知道放射性测年法是正确的,从此人类终于可以为历史文物标上准确的时间刻度了“一个下午我都处于一种狂的状态中,不停地在屋子里走来走去“阿诺德忆说,“人,就是为这样的时刻而活着的!
利比将这次测年的结果写成论文,发表在949年3月出版的《科学》杂志上,不用说,这篇论文立刻在学术界引起了表动,但利比并不放心,此一件样品还不能说明问题,万一是巧合呢?于是他给芝加每大学历史系的一位老教授打电话求助,后者给他送来一块据说来自古埃及的家具样品没想到年的结果令他大跌眼镜,这件样品的放射性强了,几平和来自当代的木头差不多。利比反反复复测了好儿次都是如此,那段时间他的心情沉重至极。
他以为这个方法没了。一个月之后,他忍不住跑到那位老教授那里解释,后听后大笑一声,说道:“你很可能是对的,这件样品来自一个古董店,我一直怀疑他有造假的嫌疑!”利比回忆说,他当时差点打老教授。
这个小插曲虽然结局很美好,却让利比看到了放射性同位素测年法的大威力从此他为己立了个规矩,决不测具有宗教意义的样品,因为不原得教徒,怕麻烦。事实证明,利比的心有些多余。宗教和科学来就是互相抵的两件事情,徒是不会相信科学测年法的。举例来说基教徒和天主教徒视为圣物的耶鲜裹尸布曾经被三家实验室独立地测试过结果都证明这是一件来自13世纪或者14世纪的样品,不可能是真品,例是和它的发现年代一致。但教徒们根本不信,这件圣物至今仍然保存在意大利都的一座教里,每年都有成千上万的教徒专程过来瞻仰。
总之,碳-14测年法的出现彻底改变了考古学的面貌,从此人类的手中便多了一杆时间标尺,终于可以把重要的历史文物标上年份了学过历史的人都知道这件事的意义究竟有多么大。更重要的是,这项技术的出现底改变了人类的世界观以前人们普相信过去发生的事情如果没有文字记录的话是不可能被后人知道的,测年几乎相当于一部时光穿梭机,让现代人能够穿越回古代去见证历史利比授堪比穿越小说里的魔法师,他向世人证明科学比术厉害多了,因为只有科学才能把想象变为现实为了表彰利比对科学发展做出的杰出献,诺奖委员会将1960年的诺尔化学笑对,真的是化学,虽然利比是如假换的物理学。
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