碳14的性质（元素家族连载32）

碳14在自然界中很少，只有碳12的一千亿分之一，它最主要由宇宙射线中的中子撞击到氮14原子核而产生。它是一种放射性同位素，会自发衰变成氮14，同时释放出β射线（电子）和中微子。它的半衰期大约5730年，也就是说，如果有很大数量的碳14原子在一起，其中一半在5730年后将衰变成氮，但不代表说你身体里某处有8个碳14原子核，它们中的4个会在5730年后衰变，而是这8个碳14核中的每一个都有50%的几率在5730年后衰变。这个半衰期的概念一定要搞清楚，否则你在玩牌类麻将类的游戏中会心态失衡。

①碳14由宇宙射线中的中子流击中氮核而变来。②碳14会自发衰变成氮14，半衰期是5730年。这两个核反应在地球上形成了一个平衡。

碳14得到应用要归功于美国科学家利比的贡献。二战中，利比参与了研制原子弹的曼哈顿计划。战后利比参与到研制放射性武器和放射性防护的军工研发中，他得知另一位科学家科尔夫发现了宇宙射线会产生碳14，他立刻理解到，活的生物中，碳14和碳12一样，在生物内部参与循环，时刻得到更新。但是当生物死后，没有新的碳14进来，而残留在体内的碳14会不断衰变。那么对比活的生物体内碳14的含量和死的生物化石中碳14的含量，就可以推算出生物化石的年龄。

由于之前①和②的平衡，活的生物体内的碳12和碳14的比例是不变的，然而当生物死了以后，②继续发生，却没有新线的碳14继续补充进来，之前的比例就被打破了。计算新的比例，可以计算出生物死了多少年，这就是碳14年代测定的理论基础。

利比1946年提出了他的这个想法，并在1955年出版著作《放射性碳年代测定》（Radiocarbon Dating），1960年他因此获得诺贝尔化学奖。

之前考古学家面对各种各样的废墟、遗迹、化石一筹莫展，只能根据一些残存的史料加以猜测推断。终于，化学家们交给了历史学家一把宝贵的历史刻度尺，从此考古学家拥有了科学的武器，人类的历史更加清晰

1960年诺贝尔化学奖得主：利比

中国号称有5000年的历史，但是按照西方学者的历史标准，必须有青铜器、城市、文字的产生，商朝的青铜器虽晚，但是其精美程度堪称青铜史上的极致，商朝也出土了很多甲骨文，但是关于夏朝的考古，到现在为止还缺乏有说服力的发现。因此国际上只承认商朝是中国有记载历史的开始，这样的话，中国有记载的历史只能算到3000多年，远远不能与古埃及、古巴比伦、古印度等文明相提并论。

在这个背景下，一方面要搞清楚中国历史的源头，另一方面也是为了建立民族的自信心， 1995年我国启动了"夏商周断代工程"。这个工程最主要的目的是确定共和元年（公元前841年）之前的年表，寻找夏朝的证据也是很重要的任务。主要的方法，一是通过现代天文学对史料中的天文现象和历法记录进行推算，二就是对典型的墓葬、遗址中出土发现的物体进行碳14年代测定。

二里头遗址一度被认为是夏朝遗址，三星堆发掘出来以后，争议更多了。

夏商周断代工程引起了很多争议，某些国外人士认为这个工程是彻头彻尾的"政治指导考古"，是中国政府在搞"民族主义"，其结论根本不值一提，"国际学术界将把工程报告撕成碎片"。面对这种尖锐的质疑，我国的"民族主义者"提出，西方所谓的"国际学术界"向来喜欢搞双重标准，总是对中国的考古成果在鸡蛋里挑刺。有人甚至调侃：既然西方能够把荷马史诗和特洛伊战争当成信史，中国用科学方法进行断代竟然受到质疑。

更有人提出，西方的这种欺骗行径不止一次了，"耶稣裹尸布"就是一例。

"都灵裹尸布"是最有名的"耶稣裹尸布"。

历史上，世界各地有40多条"耶稣裹尸布"，最有名的是上图中的"都灵裹尸布"，它之所以出名，是因为它的上面印有耶稣身体和面容的轮廓。它现在有记录的历史是在14世纪，它在法国一个小镇被发现，一直到最近还有很多人相信这是真的耶稣裹尸布。

1988年，美国、英国、瑞士三地的科学家对这块裹尸布上剪切下的样本进行了碳14分析，三地的结论是基本一致的：这块裹尸布的年代在公元1260到1390年间，显然不可能是耶稣的年代。科学证明：这块最有名的裹尸布也是骗局！

后来人们对这块裹尸布的年代更加感兴趣，有好事者经过研究甚至提出证据，说明这块裹尸布是达芬奇伪造的。他们的论据不光是碳14分析得出的年代和达芬奇接近，就连裹尸布上的"圣像"也和达芬奇本人的自画像无比接近。美国人根据这个"发现"还拍了一部纪录片《揭秘达·芬奇裹尸布》。

裹尸布上的"圣像"很像达芬奇吗？

事情并没有结束，可能是出于对基督教的虔诚，对于1988年科研结果的质疑一直没有停止过。最严厉的质疑竟然来自于对碳14年代测定方法的质疑，之前我们提到科学的结论是在公元1260到1390年间，而不是一个准确的数字，这是为什么呢？原因在于，利比当时提出碳14年代测定的时候，发现他的方法存在3%的误差，这虽然表示碳14年代测定方法不能给出具体的年份，但还能让人接受。但是人们又很快发现，碳14的样品很容易被污染，比如一丁点没有被注意的植物，或者微生物，这就会导致检测结果有非常大的错误。在对1988年科研结果的质疑中，就有人提出，裹尸布的送检样品里检测出香草醛（亚麻中的木质素高温下分解成的物质），而裹尸布其它部位则未检测出香草醛，可能是由于送检样品是16世纪教堂失火后修补的地方。

2013年，意大利科学家用红外检测证明裹尸布来自于2000年前，说明这就是耶稣的裹尸布。这没有能够盖棺论定，而是延续了关于这个话题的争议。如果你对这个话题实在非常感兴趣，我可以推荐一本书《耶稣裹尸布之谜》，在畅销书排行榜上已经击败了《达芬奇密码》，你还在犹豫什么？

如有兴趣，可以看看这本书

虽然碳14年代测定方法已经受到一些质疑，但是这还是科学界最常使用的方法，科学家们相信，只要他们用精确的实验方法，按照科学的原理，就可以得到令人信服的结论。至于非科学的声音，就让他们去吧。

更要注意，碳14年代测定是有局限的。由于碳14的半衰期只有5730年，它一般用于6万年以内的年代测定，所以用来测定人类历史是可以的，但是如果对于类似元谋猿人这种170万年尺度的测定，碳14就不准了，需要用钾-氩测定方法，这个我们后面再说。

懂了吗？下次千万不要出去煞有介事的跟别人海吹，说某某恐龙的年代测定是用碳14做的，碳14没那么神。

最后，我们在碳元素这里呆的实在太久了，我保证这是碳元素的最后一篇，下面我们将进入氮的世界。