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第十章 把铅撵出去(2)

他的死亡本身也是极不寻常的。米奇利患脊髓灰质炎变成跛子以后,发明了一个机械装置,利用一系列机动滑轮自动帮他在床上抬身或翻身。1944年,当这台机器启动的时候,他被缠在绳索里窒息而死。

要是你对确定事物的年龄感兴趣,20世纪40年代的芝加哥大学是个该去的地方。威拉德·利比快要发明放射性碳年代测定法,使科学家们能测出骨头和别的有机残骸的精确年代,这在过去是办不到的。到这个时候,可靠的年代最远只达埃及的第一王朝--公元前3000年左右。例如,谁也没有把握说出,最后一批冰盖是在什么时候退缩的,法国的克罗马农人是在过去什么时候装饰拉斯科山洞的。

利比的方法用途很广,他因此获得了1960年的诺贝尔奖。这种方法基于一种认识:生物内部都有一种碳的同位素--名叫碳-14,生物一死,该同位素马上以可以测定的速度开始衰变。碳-14大约有5 600年的半衰期--即任何样品消失一半所需的时间--因此,通过确定某种特定的碳样的衰变程度,利比就可以有效地锁定一个物体的年代--虽然是在一定限度以内。经过八个半衰期以后,原先的放射性碳只剩下%。这个量太小,无法进行可靠的测算,因此碳-14年代测定法只适用于年代不超过4万年左右的物体。

有意思的是,随着这项技术的广泛使用,有些疵点也日渐显露出来。首先,人们发现,利比公式里有个名叫衰变常数的基本成分存在3%的误差。而到了这个时候,全世界已经进行了数千次计算。科学家们没有修正每个计算结果,而是决定保留这个不准确的常数。"这样,"提姆·弗兰纳里说,"你只要把今天见到的每一个以放射性碳年代测定法测定的年代减去大约3%。"问题没有完全解决。人们又很快发现,碳-14的样品很容易被别处的碳污染--比如,一小点儿连同样品一起被采集来的而又没有被注意到的植物。对于年代不大久远的样品来说--年代小于大约2万年的样品--稍有污染并不总是关系很大,而对于年代比较久远的样品来说,这有可能是个严重的问题,因为统计中的剩余原子数实在太少了。借用弗兰纲纳里的话来说,在第一种情况下,就像是1 000美元里少数1美元;而在第二种情况下,就像是仅有的2美元里少数了1美元。

而且,利比的方法是以如下假设为基础的,即大气里碳-14的含量以及生物吸收这种物质的速度,在整个历史进程中是始终不变的。事实并非如此。我们现在知道,大气里碳-14的数量变化不定,取决于地球的磁场能否有效地改变宇宙射线的方向;在漫长的时间里,变化的幅度可能很大。这意味着,有些以碳-14年代测定法测定的年代要比别的这类年代更无把握。在比较缺少把握的年代当中,有人类首次抵达美洲前后这一段时期的年代。这就是为什么那个问题老是争论不休的原因之一。

最后,也许有点儿出人意料的是,计算结果可能由于表面看来毫不相干的外因--比如动物的饮食结构--而完全失去意义。最近有个案例引起了广泛激烈的争论,即梅毒究竟起源于新大陆还是旧大陆。赫尔的考古学家们发现,修道院坟地里的修道士患有梅毒。最初的结论是,修道士在哥伦布航行之前就已经患上了梅毒。但是,该结论受到了质疑,因为科学家们发现,他们吃了大量的鱼,这会使他们骨头的年代看上去比实际的要古老。修道士可能患有梅毒,但究竟是怎么患上的,什么时候患上的,问题似乎容易解决,却依然没有解决。

由于碳-14年代测定法的缺点加起来还真不少,科学家们发明了别的办法来测定古代物质的年代,其中有发热光测定法和电子自旋共振测定法。前者用来测定存留在泥土里的电子数;后者以电磁波轰击一件样品来测定电子的振动。但是,即使用最好的方法,你也无法测定20万年以上的东西的年代,也根本无法测定岩石那样的无机物质的年代。然而,若要确定我们这颗行星的年龄,这当然是必不可少的。

测定岩石年代的问题在于,世界上几乎人人都一度不抱希望。要不是出了一位决心很大的、名叫阿瑟·霍姆斯的英国教授,这项探索很可能会完全停顿下来。

无论在克服困难方面,还是在取得的成就方面,霍姆斯都很有英雄气概。20世纪20年代,正当他的事业进入全盛期的时候,地质学已经不再吃香--物理学是那个时代的热门科学,资金严重缺乏,尤其在它的精神诞生地英国。多少年来,他是达勒姆大学地质系的惟一人员。为了进行测定岩石年代的工作,他常常不得不借用或拼凑设备。有一次,为了等校方为他提供一台简单的加法机,他的计算工作竟然耽搁了1年时间。有时候,他不得不完全停止学术工作,以便挣钱来养家糊口--一度在纽卡斯尔开了个古董店,有时候他连地质学会每年5英镑的会费也缴不起。

霍姆斯在研究工作中使用的方法,在理论上其实并不复杂,直接产生于欧内斯特·卢瑟福于1904年最初发现的那个过程,即,有的原子以一种可以预测的比率从一种元素衰变成另一种元素,因此这个过程可以用来当时钟。要是你知道钾-40要经过多长时间才变成氩-40,并且测定样品里这两种元素的量,你就可以得出那种物质的年代。霍姆斯的贡献在于,以测定铀衰变成铅的比率来测定岩石的年代,从而--他希望--能测定地球的年龄。

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