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。

圖源：作者自攝

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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）。

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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。

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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》

策劃制作

作者丨小瑋 科普創作者

審核丨劉瑞 中國社會科學院考古研究所考古學理論研究室研究員 中國考古學會秦漢考古專業委員會副秘書長

策劃丨王夢如

責編丨王夢如