炭14发射性测年法精度如何？

方周 译

询问炭14测年法的人，通常是想要知道的是关于那些据称能够适用于上百万、甚至
上亿年的放射性测年法的问题，而炭14测年法只适用于上千年的范围。人们想知道
的另一个问题是，上百万年的时间如何能够被挤压在圣经所记述的历史里面。

很清楚，这样漫长的历史和圣经是无法融合的，除非我们在圣经所说的神的良善、
罪的起源、死亡和痛苦(耶稣来到这个世界的原因)方面有所妥协。

按其本意，基督徒就是认真听从耶稣基督话语的人。

他说：“但从起初创造的时候，神造人是造男造女。”(可10：6)

这句话只有放在一个只有几千年的时间表里时才有意义。如果人的出现是创造几亿
年之后的事，那么这句话根本没有任何意义了。

在讨论其它的测年法之前，我们将先讨论炭测年法。

炭时钟的工作原理

炭的独特性质对於地球上的生命具有重要影响。我们所熟悉的炭的应用包括炭木中
的黑色物质、宝石、以及含铅铅笔中的黑铅。炭以数种形式存在，其中一种少见的
形式比氢元素重十四倍，那就是炭14，也称放射性炭素。

炭14的形成是外太空里的宇宙射线将中子击出原子核的结果。这些快速运动的位移
中子在较低的空间撞击到常态氮，将其转变为炭14。与通常的炭有所不同，炭14处
於不稳定状态而且缓慢地衰竭，还原为氮，并释放出能量。这种不稳定性使炭14成
为放射性元素。

在空气中的二氧化碳里可以找到常态炭(炭12)。植物首先吸收这些炭，然后动物再
把这些植物吃下去。所以一根骨头也好，一片树叶或一棵树也好，即使一件木制家
具也含有炭元素。炭14一旦形成之后，就像常态炭一样与氧气化合，释放出二氧化
碳，以动植物细胞为媒介而加入循环。

我们可以从空气取样，计算相对於每一个炭14原子，存在着多少炭12原子，从而得
出炭14与炭12的比率。由於炭14与炭12混合得非常之好，我们可以预期这个比率是
不变的，无论我们的样品是取自树上的一片树叶，还是你身体上的某个部分。

在有生命的机体中，尽管炭14原子不断地还原成为氮14，它们仍旧与周围的环境交
换炭，保持着与大气层中的混合比例的一致。然而，一棵植物或一个动物一旦死去，
其衰退的炭14原子便不再迁移，造成其中的炭14数量随时间的移动而减少。换言之，
这造成了炭14与炭12之比的降低。因此，我们得到一个在某物死亡之际开始摆动的
“时钟”。

很显然，这种推理只对曾经是有生命的东西有效，不能用来监测，比方说，火山岩
石的年代。

炭14的衰退速率是这样的，每5730年有一半的炭14原子还原成为氮14(正负误差为40年
)，这就叫作“半衰期”。所以在两个半衰期，即11460年之内，一有机体中所含有
的炭14只有11460年之前的理论值的四分之一。从理论上讲，任何50000年以上的机
体里所留存的炭14都是无法测量的。这就是为什么放射性测年法不能用于百万年以
上的范围。事实上，如果一件样品中含有炭14，那么这是它不具有百万年历史的有
力证据。

当然，事情并不是这么简单。首先，植物比较排斥含有炭14的二氧化碳。也就是，
这一类的二氧化碳吸收得较少，使这些植物看上去比它们的实际年龄要轻。再者，
不同的植物的排斥程度也不同。这些都需要加以矫正。

其次，大气中炭14和炭12的比率并不是常数。比方说，工业时代烧掉大量的矿物燃
料，释放出大量二氧化碳，造成那之前的炭14与炭12的比例偏高。因此，用炭测年
法测量工业时代之前的物质时，其结果会比实际年代更早。到了五十年代，大气中
的二氧化碳14又因核试验而有所增加，使得用炭测年法检测的物质看上去比实际年
龄来得年轻。

测量古迹中(例如古墓里面的种子)的炭14含量可以得出被测年代里大气中炭14的程
度，从而有可能获得一只拥有局部刻度的“时钟”。这样，将炭测年法谨慎地用于
某些远古时期的史物是可行的。然而，即使局限於这样的历史刻度，考古学家们也
因常见的不规则现象而不将炭14测年法视作绝对的方法。他们更多依赖的是将测年
法与历史记录相结合的方式。离开文字记录的范围，炭14时钟就失去了准确的刻度。

影响炭测年法的其它因素

进入地球大气层的宇宙射线数量也会影响炭14产生的数量和计年系统。到达地球的
宇宙射线量因太阳的活动和太阳系围绕银河系旋转时地球所穿越的电磁云的变化而
变化。

地球磁场的强度也影响进入大气层的宇宙射线的数量。一个较强的磁场会令地球排
斥更多的宇宙射线。从总体上讲，地球磁场的能量在减少，使现在产生的炭14比过
去要多，使古老的事物看上去比实际的更老。

再者，圣经记载的洪水对於炭的平衡也有极大的影响。洪水淹没了大量的炭物质，
产生出媒、油等物质，降低了地球生物圈内(包括大气层，洪水后重新生长的植物吸
收二氧化碳)炭12的总量。当时的炭14总量比例偏低，并且不依赖于炭的程度(来自
氮)。所以，洪水之前的炭14与炭12在植物/动物/大气中的比例比现在的低。

除非将洪水的影响(再加上我们刚刚讨论过的磁场作用)考虑在内，否则应用炭14测
年法对化石的估算结果将大大超过其实际年月。

创造论的研究者建议将挪亚洪水对於化石年代的影响定位在35000年到45000年之间。
这对炭测年法所产生的误差数据是一个合理的的矫正。阿拉斯加冰冻麝香鹿尸体不
同部位之间非常不一致的“年代”，以及石穴内古旧地层中地懒圆状粪肥极为缓慢
的积累速率都是应用这种矫正的实例。

还有，火山喷射的大量二氧化碳也被炭14所消耗。由於伴随着洪水的火山作用，后
洪水初期形成的化石使得放射性炭因素呈现出比实际时间更早的年代。

总而言之，经过洪水影响的矫正以后，炭14测年法可以给出有用的结果。但是我们
还是要小心使用。它不能用以测量以百万年计的时间。如果使用得当，其结果可以
与圣经中的洪水记载相吻合。