博物館里“距今3000年”的“今”，竟然不是指“今天”？

無論是在博物館、考古遺址介紹，還是考古新聞里，我們經常會看到這樣的表述：“距今 3000 年”“距今 10000”年。

很多人都會產生一個疑問，那假如到了明年，這個“距今 3000 年”是不是要更新一下，變成“距今 3001 年”？再不濟每隔 10 年總得更新一下吧，變成“距今 3010 年”？

其實，這個問題并不能一概而論，并不是所有文物的“距今”都按今天來計算。對于一些采用碳-14 測年法測定年代的文物來說，“距今”（BP，Before Present）中的“今”指的是 1950 年 1 月 1 日。這里的“距今”不是距“今天”“今年”，而是距 1950 年。

1950 年 1 月 1 日到底有什么特殊的？為什么偏偏選定了這個時間？

其實，選定這個年份和考古學里一種非常常用的年代測定方法有關，這個測定方法就是碳-14 測年法。

什么是碳-14 測年法？

要搞清楚碳-14 測年法是怎樣工作的，我們要先從碳-14 到底是個啥說起。

在初中化學里，我們都學過，碳是組成生命有機體最重要的元素之一。而且如果你還沒有把知識完全還給老師，可能還記得，碳原子的相對原子質量是 12。

但實際上，碳還有相對原子質量是 13 和 14 的同位素。

如果忘記了這些專業詞匯也沒關系，簡單地說，自然界中的碳原子有兩類，一類幾乎不會發生變化（碳-12 和碳-13），另一類就是會發生放射性衰變的碳-14。

而正是這個差別，讓碳-14 測年法可以發揮作用。

自然界里的生物在進行各種生命活動的時候，并不區分吸收進來的碳元素到底是碳-12 還是碳-14。

比如，植物光合作用的時候，會“一視同仁”地把大氣中的二氧化碳轉化成有機碳，而動物吃植物的時候，也不會區分里面是不是用放射性碳-14。

所以，只要生物是活著的，體內的碳-14 豐度和大氣中的碳-14 豐度基本是持平的。但是當生物死后，不再從外界獲取碳-14 了，體內的碳-14 因為發生放射性衰變，豐度會逐漸減少。

只要知道死去的生物體內碳-14 比環境中的碳-14 減少了多少，就可以推測出它死去了多少時間。

最早提出這個想法的，是一位名叫威拉德·利比（Willard Libby）的科學家，他從 20 世紀 40 年代開始從事相關的研究。

在 1949 年，利比在《科學》期刊上發表了自己的研究，用這種方法測定了幾個已知文物的年限，證實了這種方法是非常可靠的，后來利比還因為這個發現獲得了 1960 年的諾貝爾化學獎。

Willard Frank Libby（1908-1980）先生獨享1960年的諾貝爾化學獎——以表彰他發明的“碳-14”定年法在考古學、地理學、地球物理等學科上的貢獻。

那碳-14 測年法具體是怎樣發揮作用的呢？

我們舉個例子，來看一看。碳-14 的半衰期是 5730±40 年，也就是說每隔 5730 年（上下有 40 年的誤差），就會有一半的碳-14 發生衰變。

假如人們發現，一副動物的骨架里面碳-14 的豐度只有大氣中的一半，那么就可以推測，這個動物已經死亡了約 5730 年。

如果骨架里的碳-14 豐度只有大氣中的四分之一了，那死亡時間大概就是 2 倍的半衰期，也就是大約 11460 年。

通過這樣的方式，人們就可以相對準確地進行年代測定了。

為什么是 1950 年？

當然了，想讓碳-14 測年法發揮作用，有一個重要的前提——大氣中的碳-14 豐度在很長一段時間里是相對穩定的。

在 1950 年以前，大氣中的碳-14 豐度基本能滿足這個要求。雖然后來更精確的研究發現 1950 年以前大氣中的碳-14 并非完全固定不變，但依然可以通過一些方法（比如數輪校正曲線）進行校正。

但到了 1950 年，情況發生變化了。因為人類的活動，大氣中的碳-14 豐度開始被“攪亂”，變得很不可靠。

南北半球的大氣1?C含量變化，縱軸為當年1?C含量同比核彈發明前時期1?C含量，超出部分的百分比。1963年10月10日，《部分禁止核試驗條約》正式生效。

這主要有兩個原因。

第一個原因是人類開采燃燒了大量的化石燃料。這些化石燃料燃燒之后釋放了大量的二氧化碳進入大氣中。

因為化石燃料已經在地里埋藏了上千萬年的時間，里面的碳-14 早就衰減殆盡了，所以它們釋放出的二氧化碳大大稀釋了大氣中的碳-14 豐度。

另外，在 1950 年之后的一段時間里，人類核試驗的規模越來越大。核爆過程中，大量的中子被釋放到大氣中，它們和大氣中的氮-14 相互作用，產生了大量的碳-14，這些因為核爆人為制造的碳-14 也嚴重干擾了大氣中原本的碳-14 豐度。

所以，在 1950 年之后，大氣中的碳-14 豐度已經不再是“原始狀態”了，已經不能再作為參照基準了。

于是，考古界達成了一個共識，將 1950 年 1 月 1 日作為“距今”的錨點。

需要說明的是，并不是所有標注”距今”的文物都采用 1950 年作為時間基準。只有采用放射性碳-14 測年法，并以 BP（Before Present）表示年代時，“距今”的“今”才按照國際約定固定為 1950 年；其他年代標注則可能依據不同的測年方法或歷史紀年方式。

碳-14 測年法并非萬能

如果你認真看到了這里，可能會有一個疑問，碳-14 測年法似乎只對生物有效，那瓷器、青銅之類的非生物怎么辦？

沒錯，碳-14 測年法主要對曾經“活過”的文物有效，比如木頭、皮革、骨骼、絲綢等等。

但對于非生物，比如陶瓷、或者是青銅器，碳-14測年法是無效的。所以，對于這些文物，需要用其他的方法來輔助判斷。

一些可以用碳-14測年法測量的樣本，圖片截取自參考文獻3

1

熱釋光測年法

這種測年方法對陶瓷里的礦物晶體很有效。

石英、長石之類陶瓷制品中常見的成分，它們的晶體中存在晶格缺陷。在土壤環境中會吸收自然輻射，使電子發生移動。而在移動的過程中，電子可能會掉入這些晶格缺陷中，無法逃脫。時間越長，掉進“缺陷”里的電子就越多。

但當人為燒制陶器的時候，晶格缺陷中逃不出來的電子會一下子獲得能量，全都“逃離”出來，晶格里的電子就被“清零”了。

當它們燒制完成之后，電子又會慢慢進入晶格缺陷里，通過統計晶格里面“困住”的電子，就可以知道它們存在了多少時間了（對于這種方法，標注的“距今”并沒有統一的標準，所以它們有可能指的是到測量時候的時間，或者也可能會直接標注年份或者某某時期，某某朝代）。

2

間接判斷

對于青銅器這樣既不能用碳-14 測年法也不能用熱釋光法的文物來說，也有測定辦法。

這些物品如果曾經被用來盛放過食物，或者是表面殘留著有機物燃燒之后殘留的灰燼，可以用碳-14 測年法測定這些有機物的年代，從而間接推斷出它們所處的時代。

再或者，如果它們是某個墓葬里面的陪葬用品，可以直接用碳-14 測年法測定墓主人所在的時間，推測出整個墓葬里物品的年代。

3

超長年代的測定

其實，即便是針對有機物本身，碳-14 測年法也不是萬能的。

比如，對于幾百萬年前的生物，碳-14 測年法也無法發揮作用。因為碳-14 的豐度本身就很低，在經過 10 次左右的衰減之后（也就是大約 5 萬年的時間），生物遺骸里殘留的碳-14 就太少了，幾乎測不出來。

所以超過 5 萬年的文物，需要用別的測年法，比如鉀-氬測年法、或者鈾系測年法。

除了距今

直接寫歷史年代也很常見

當然了，對于時間尺度以幾千年、幾萬年、甚至幾十萬年計的文物來說，距今的“今”定在 1950 年還是 2026 年，其實差別并不大。

但假如有一個清朝末年的文物，比如 1890 年制作的木椅子，這個“今”定到哪一年差別就很大了。如果距離 2026 年，它有 136 年的歷史，但如果是距離 1950 年，就只有 60 年的歷史了。

其實，如果對于這種年份比較明確的文物，歷史學家也可以直接把朝代或者是具體的年份標注出來。

比如直接標注：清朝（1636—1912 年），或者更具體地標注：清朝光緒十六年（1890 年）就比標注距今 60 年要好很多。

這些標注都是符合規范的，圖片截取自參考文獻：5

很多科學概念，看似違背直覺，卻往往有著嚴謹的科學依據。“距今”里的“今”為什么不是今天，而是 1950 年，就是其中一個典型例子。理解了這個約定，當我們再次看到“距今 3000 年”“距今 10000 年”這樣的年代標注時，看到的不僅是一件件文物，更是一套幫助人類丈量歷史、追溯文明的科學方法。

參考文獻

[1]https://www.acs.org/education/whatischemistry/landmarks/radiocarbon-dating.html

[2]Arnold, J. R., & Libby, W. F. (1949). Age determinations by radiocarbon content: checks with samples of known age. Science, 110(2869), 678-680.

[3]WW/T 0042—2012 《碳十四年代測定考古樣品采集規范》

[4]劉有延, & 羅蔭權. (2006). 熱釋光方法在古陶瓷鑒定中的應用. 物理, 35(05), 438-442.

[5]GB/T30234—2013《文物展品標牌》

來源：科普中國

作者：小瑋