文物距今多少年的“今”是哪一年？看完才懂“历史时钟”热知识

老白有位朋友，偶得几块珍藏版的银元。他请人拿去用碳14一测，年份确实对得上，于是他时常炫耀。

不料，有位真正的文物专家看后，说他的银元不对，应该是新铸的。朋友大惊，几乎不可置信，毕竟在文物鉴定领域，碳14测年法已经是相当普及的手法。

专家解释，这是收到了相同年份的普通银元，重新回炉开模铸造而已。碳14法确实是鉴定文物的手段之一，却不是鉴定的唯一手段。

碳14法是怎么来的呢？其实，碳14测年法的发明，并不是为了鉴定文物年份，而是为了测算地球的实际“球龄”。

早在1715年，英国天文学家埃德蒙·哈雷就提出，海洋可能是测算地球年龄的一个“钟”。此哈雷，并非摩托车党的鼻祖，而是以发现“哈雷彗星”而著名的那位。

哈雷认为：海洋中的水原本是淡水，由于陆地上的盐分经过极漫长的时间通过河流冲入海洋，使海水变成了成水。如果有人能测量出海水变成的速度，再根据海水的浓度倒推计算出海洋年龄，就可推测地球的年龄。

哈雷的这种方法，被称之为“盐钟”。这一发现直接把科学界整的极其狂热，经过“盐钟法”测量出地球的年龄为1亿岁。

科学家经过推算，发现了“盐钟”的致命缺陷：被冲刷到海洋中的盐并不总呆在那里不再变化，它可能被埋在沉积物中，也可能随着海浪重返陆地。

更重要的是，“流体力学”证明了，盐分冲入海中的速度不可能是一成不变的。因此，哈雷的“盐钟法”被搁置了很长时间。

“盐钟”明显不行，很快又出现了“热钟”。

早在1687年，牛顿同志就观测到一种现象：处于熔化状态的岩石或者金属以可以预测的速度冷却，冷却速度取决于其直径的大小。牛逼顿虽然提出了这一理论，却并未将其用到实测上，不然的话牛逼顿，还再一次震惊世界。

到了19世纪，科学家们第一次尝试用牛逼顿发明的“热钟”，测算地球年龄，当时得出“球龄”为7.5万年。

1862年，英国物理学家开尔文，提出了热力学温标，确立了“绝对零度”。当时已经测量出地球的直径，因此通过量地下温泉和深层矿藏的温度，计算地球熔岩开始冷却的时间，推导出地球的年龄，同样不足1亿年。

就在物理学家们沉浸在这一重大发现的喜悦中时，生物学家达尔文跳了出来，对“热钟”提出了异议。

众所周知，达尔文是研究进化论的，看过了不知多少古生物化石。他就提出：“生物进化和物种转化需要很长的时间，1亿年肯定不够。

开尔文

科学家们也很快发现，“热钟”存在一个明显缺陷，地球的热量，除了地表的太阳光，还有内部大量的放射性能源，使地球的总热量不断得到补充。

“热钟”理论虽然被推翻了，但是地球内部放射性的发现却为测定地球年龄开辟了新的思路。

1904年，英国著名物理化学家卢瑟福（E.L.Rutherford)提出一种设想：铀是镭的母元毒，镭的半衰期为1500年，提出了通过测定放射性矿物中的含氮量以及铀是镭在矿物中比例关系，就可以计算出矿石、地球和太阳等天体形成年代。

在科学研究中，在一种假设未被实验证明之前，它只能是一种设想。卢瑟福的设想已经走在了正确的道路上，现在需要的就是有人发现一种放射性同位素就行。

威拉德·弗兰克·利比（Willard Frand Libby），对于这着放射性测位法表示了极大的兴趣。

在化学、光学、物理突飞猛进的1939年，利比在寻找制造“时钟”放射性同位素线索的同时，也在积极研究宇宙射线对大气层的效应。

威拉德·弗兰克·利比

这一年，他将一台灵敏中子探测器安装大气球上，作了一个有趣实验，结果发现中子强度随着气球高度不同表现出了不同的变化。起先，中子强度随着高度增加而增大，到了大约距地面15公里处，中子强度最大；而后随高度继续增加，中子强度反而下降了。

这一看似与研制“时钟”无关的实验，却与其中的本质规律具有密切联系，中子是从哪里来的？它们在大气层中会产生什么样的核反应？

科学家们发现，大气层中的中子，不是由宇宙空间射入，而是由宇宙空间射入额高能射线与空气中的相碰的二次产物，他们与空气中的氮14碰撞之后，必然会产生天然碳14。根据这一理论，利比就在植物、古代植物化石中都发现了大量寄存的碳14。在经过大量的总结，及其观测变化规律之后，利比开始进行实验证明。

最初的实验看起来相当粗糙，利比在朋友帮助下，在阴沟里收集了大量由有机物腐败生成的甲烷气体，然后用热扩散装置进行浓缩。

在经过数百次的“烧树叶”实验之后，证明了自然界有机物中确有碳14存在，从而为考古学时钟的创制终于找到了最理想的放射性同位素也就算是碳14。

1940-1950年，利比花费了10多年时间，不断地进行各种实验。他几乎跑遍了全世界寻找各种树木样品进行分析研究，发现树木中贮存的碳14数量都十分接近。随着实验范围的不断扩大，他又发现碳14不但在全球范围分布比较均匀，且在有机物所含碳素中有着一定比例关系。

1950年，在考古学家和地质学家的支持下，利比决定对有年代记载的埃及金字塔进行科学测定，以验证自己发明的准确性。

科学的检测一定能经受住实践的检验，实验的结果证明：在测定了从金字塔中取出一些棺木样品后，跟文献的记载完全相符。

这个震惊世界的消息传开了，“碳14时钟”指示的年代竟奇迹般地与历史记载相符！

既然“时钟”被发明了出来，我们终于可以回到文章开头所提到的问题。“今”又是如何被确定的。

地球是会被宇宙射线所影响的，在利比对于根据地磁资料分析，推测出一万年间宇宙射线强度，直到1950年之前基本上没有多大变化。进而得出了寄存于古代有机体中碳14的比例与现代也是相似的结论。

1950年之后，全球开始了大量的核试验。核试验带来的负面效果之一，就是改变了大气中碳同位素的比例。生物死亡之后所含碳14的半衰期每隔5568±30年减少原有量的一半。也就是说，1950年以后的同位素，干扰到了碳14测年法的精度。

由此，科学界统一将1950年作为“永久基准点”，也就是以“今”为“锚点”，无论现在是那一年，专业数据都不再改动。而威拉德·弗兰克·利比所发明的“碳同位素年代法”作为目前已知的，几乎是考证古物年代的唯一可靠方法，就这样被确定下来。