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3碳定年代法测量模型(第2页)

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活着的生物通过新陈代谢不断摄取14C,因而他们体内的14C与空气中的14C含量相同,而生物死亡之后,停止摄取14C,因而尸体内的14C由于不断蜕变而不断减少.碳定年代法就是根据生物体死亡之后体内14C蜕变减少量的变化情况来判断生物的死亡时间的.

3. 碳定年代法的计算

由(3.4)解得t=Tln2lnx0x(t)(3.5)

由于x(t),x0不便于测量,我们可把(3.5)作如下修改.

对(3.2)式两边求导数,得

x′(t)=-x0ke-kt=-kx(t)(3.6)

而,

x′(0)=-kx(0)=-kx0(3.7)

(3.6)和(3.7)两式相除,得

x′(0)x′(t)=x0x(t)

将上式代入(3.5),得

t=Tln2lnx′(0)x′(t)(3.8)

这样由(3.8)可知,只要知道生物体在死亡时体内14C的蜕变速度x′(0)和现在时刻t的蜕变速度x′(t),就可以求得生物体的死亡时间了,在实际计算上,都假定现代生物体中14C的蜕变速度与生物体死亡时代生物体中14C的蜕变速度相同.

4. 马王堆一号墓年代的确定

马王堆一号墓于1972年8月出土,其时测得出土的木炭标本的14C平均原子蜕变数为29.78s,而新砍伐木头烧成的木炭中14C平均原子蜕变数为38.37s,又知14C的半衰期为5568年,这样,我们可以把x′(0)=38.37s,x′(t)=29.78s,T=5568年代入(3.8),得t=5568ln2ln38.3729.78≈2036(年)

这样就估算出马王堆一号墓大约是在2000多年前.

5. 两个注记

(1) 马王堆中的古代科技之谜

素纱蝉衣:两件轻薄的衣服,丝绸,极轻且两千年不腐,南京云锦研究所接受国家科技攻关,用了二十年时间,于1990年成功研制出类似素纱蝉衣的复制品,但该复制品比汉代的还重50克,已不可能再轻了.

女尸千年不腐:女尸解剖显示患有非常严重的冠心病;肺部有肺结核的钙化,肺部钙化是肺结核痊愈后的表现.2000年后的今天,要想控制肺结核,除自身的抵抗力要强外,还要有好的营养,要想痊愈是很困难的.两处胆结石,其一在胆总管,有蚕豆大,胆道被堵得水泄不通.三种寄生虫,其中竟有血吸虫,其症状应为腹胀如鼓,骨瘦如柴,但该女子皮下脂肪异常丰满,显然血吸虫被有效的控制住了.该西汉贵妇生前病魔缠身,但从其遗体上未发现长期卧床养病的迹象.一个同时患有这么多疾病的人,能够长期稳定控制病情,在今天也是一个奇迹,说明汉代医术已达到了相当高的水平.

(2) 碳定年代法的不足

现在,14C年代测定法已受到怀疑,在2500—10000年前这段时间中与其他断代法的结果有差异.1966年,耶鲁实验室的Miuiver和加利福尼亚大学圣地亚哥分校的Hans E. Suess在一份报告中指出了这一时期使14C年代测定产生误差的根本原因.在那个年代,宇宙射线的放射强度减弱了,偏差的峰值发生在大约6000年以前.这两位研究人员的结论出自对Bristee松树所作的14C年代测定的结果,因为这种松树同时还提供了精确的年轮断代.他们提出了一个很成功的误差公式,用来校正根据14C断代定出的2300—6000年前这期间的年代:

真正的年代=14C年*1.4—900.

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