考古學(xué)中一個(gè)重要的問題就是確定文物或者遺跡所處的年代，也就是所說的定年法。按照方式不同，定年方式主要分為兩大類：相對(duì)年代與絕對(duì)年代。相對(duì)年代系指以考古學(xué)相關(guān)知識(shí)，推知考古遺址或文化前后的時(shí)代排序關(guān)系，但是這種方法并不清楚確切時(shí)間；絕對(duì)年代則是利用一些新的物理化學(xué)方法，得知考古遺物距今的確實(shí)年代。在絕對(duì)年代的測定中，碳十四定年法最為人所知，也是考古學(xué)界目前最常用的定年法。碳十四定年法于1949年由物理學(xué)家J. R. Arnold和W. F. Libby建立，并因此而兩人獲得了1960年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
碳十四可以寫為C-14，是自然界存在中碳的同位素之一，其原子核內(nèi)有6個(gè)質(zhì)子和8個(gè)中子。在自然界存在三種碳的同位素，分別是C-12，C-13和C-14。在碳的三種同位素中，只有C-14具有放射性，能自發(fā)的放射出β粒子蛻變?yōu)镹-14。C-14的半衰期為5730±40年，也就是每5730±40年，C-14的量會(huì)降為原有的一半。因此只要比較含碳物質(zhì)中現(xiàn)存的C-14的數(shù)量與起始C-14的數(shù)量，我們就可以判定含碳物質(zhì)的年代。
我們可以測量現(xiàn)在含碳物質(zhì)中C-14的數(shù)量，但是我們?nèi)绾螠y定現(xiàn)在含碳物質(zhì)在古代的C-14數(shù)量呢?這要從C-14的產(chǎn)生開始說起。外來的宇宙射線與地球高空大氣作用產(chǎn)生中子，中子和大氣氮核發(fā)生核反應(yīng)生成C-14。又由于碳-14可以衰變成N-14，大氣中的C-14處在生成和消耗的平衡之中。因此，當(dāng)C-14的生成速度和消耗速度相等時(shí)，C-14占所有碳原子的比例是一定的。
碳十四具有和其它碳原子相同的化學(xué)性質(zhì)，因此參加自然界碳的交換循環(huán)運(yùn)動(dòng)。由于生物體與大氣經(jīng)常發(fā)生交換，因此衰變掉的碳十四可經(jīng)常獲得補(bǔ)充，因此活的生物體中碳14的濃度和外界基本一致。一旦生物體死亡后，其體內(nèi)的碳十四一直衰變，卻得不到補(bǔ)充?？茖W(xué)家就是利用這一規(guī)律，以現(xiàn)代碳十四的放射水平作為標(biāo)準(zhǔn)與測量標(biāo)本中的碳十四相比較，由此推算出含碳物質(zhì)碳十四死亡或停止交換的年代?？脊胚z址中常見可供此法斷代的物質(zhì)包括木頭、木炭、植物種子、貝殼、編織物、毛發(fā)、骨頭、泥炭、含炭沉積物等等，但并不是所有的遺址都有適合測定的標(biāo)本。
在美國電影《普羅米修斯》中，出現(xiàn)了在外星球用碳-14測外星生物的尸體年代。但是由于外星球的大氣環(huán)境和地球完全不同，產(chǎn)生C-14的機(jī)制也不完全相同，因此C-14定年法很難用地球上的數(shù)據(jù)直接使用在外星球上面。
上述測量方法假定這種碳十四的含量幾萬年來都沒有改變，根據(jù)樹木年輪的研究，碳十四的濃度并不如預(yù)期的沒有變化，學(xué)者因此依樹木年輪的斷代做出一個(gè)校正量表，由此校正碳十四的測定年代。
使用碳十四定年法也非完全沒有誤差。標(biāo)本本身、采集過程、實(shí)驗(yàn)過程都有可能使測定結(jié)果發(fā)生誤差，因此考古學(xué)者通常需要經(jīng)過多次測定，才能確定遺址或遺物的年代。而且由于C-14衰變較快，這種定年法較適用于對(duì)數(shù)千年至七萬五千年前左右的標(biāo)本進(jìn)行斷代。
碳十四定年法建立之后，就成為史前考古學(xué)的重要工具，為考古學(xué)史劃時(shí)代的標(biāo)竿。我國文物考古工作者應(yīng)用C-14斷代法，取得了許多重大成就，其中有些成果甚至改變了舊的觀點(diǎn)。如河套人、峙峪人、資陽人和山頂洞人等，原來認(rèn)為其活動(dòng)年代為5萬年或5萬年以上，但應(yīng)用C-14斷代法證明其均在4萬年以內(nèi)，甚至山頂洞人可晚到1萬多年，這一研究結(jié)果表明舊石器晚期文化變遷和進(jìn)展速度比考古工作者原先想象的要快。再如，在漢代冶鐵遺址中曾發(fā)現(xiàn)有煤的使用，這一發(fā)現(xiàn)使一些考古工作者認(rèn)為在漢代時(shí)就已把煤用于冶鐵，但后來從鐵器中C-14的鑒定結(jié)果推斷，我國在宋代才開始把煤炭用于冶鐵，盡管漢代冶鐵遺址中發(fā)現(xiàn)有煤,但并末用于煉鐵。
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