『壹』 考古學家怎樣測定文物的時代,急用
用碳14
一.14C測年方法的基本原理
在自然界中碳有兩種穩定同位素12C，13C和放射性同位素14C。14C是由宇宙射線和大氣上層中的氣體原子發生核反應而生成的，這些生成的14C不斷地擴散到整個大氣層、生物圈、沉積物和海洋等交換貯存庫中。由於14C也在不斷衰變，因此在各交換貯存庫中的14C含量將會達到平衡。處於這種交換狀態的含碳物質一旦脫離交換且一直處於封閉狀態，則其中的14C不再得到補充，只會按衰變規律逐漸減少。假定長期以來宇宙射線的強度沒有改變，即14C的產生率不變，則只要測出該含碳物質中14C減少的程度，就可以按照基本的衰變公式推算出考古事件或地質事件的年代。
常規14C測年已有五十餘年的歷史，其原理已為大家所熟知，即通過測量樣品的放射性活度來確定樣品年代，如常用液體閃爍計數器等核物理儀器探測並計數樣品中14C衰變發射出的β粒子。
用加速器質譜方法（AMS）進行14C測年是七十年代末發展起來的一項核分析技術。這項技術將14C離子加速到百萬電子伏特以上的能量，通過各種手段分離干擾粒子後，用重離子探測器直接對14C原子進行計數。和常規14C測年方法相比，AMS具有樣品用量少和測量時間短的優點，特別適合珍貴樣品的測量。常規14C衰變法測年所需樣品含碳量一般為1-5g ，而AMS僅需1-5mg左右，在某些特殊情況下甚至可測量含碳0.1mg以下的樣品。AMS測量現代炭樣品達到1%的精度只需10-20分鍾，常規衰變法需10個小時以上。當然，和常規14C測年方法相比，AMS也有設備耗資大，測量過程復雜的問題。
應該指出的是，以上無論常規法對放射性活度的測量和AMS對14C原子的計數都是相對測量，需要和兩個基準樣品進行比較。一是本底樣，即應該不含任何14C的樣品。由於各種因素如樣品的沾污等，本底樣的14C測量結果並不是絕對為零，在進行其他樣品的測量時要減去這一本底，以確保反映樣品中真實的14C水平。另一個是現代碳標准，其14C含量應相當於處於交換狀態下含碳物質的14C水平。現代碳標準的選取是一個復雜的問題，這里不作討論。北京大學14C實驗室採用的是中國糖碳標准。
二. 14C測年誤差
考古工作者，特別是當研究文明起源問題時，最關心的是14C測年的精確性有多高。這是一個十分重要的問題。
14C測年的誤差，除決定於實驗室的技術因素，14C測年工作者的水平外，也強烈地決定於被測年樣品本身的情況，甚至同樣的樣品還依賴於樣品的年代。14C測年方法的基本假設前提的不完全成立也導致測年誤差。可以毫不誇張地說，自四十年代該方法建立以來14C工作者和考古、地質學家共同努力的主要目標也正是在提高測年的精確度和擴大樣品的適宜性。在夏商周斷代工程中，無論是常規的，或加速器質譜14C課題組都做了大量艱苦的工作來降低實驗誤差。
14C測年結果一般代表被測樣品的形成年齡，但樣品形成年齡與樣品所在考古單元形成的年代並非同一概念。舉例來說發掘一房址，用其中殘存的糧食、炭化果核測年可代表房子被廢棄的年代，而奠基用的動物遺骸，牆泥中摻和的草莖等物的14C年齡則接近房子的建造年代。此外木頭、人骨本身有相當長的壽命，精確測年時要考慮這個因素。
14C測年方法的基本假設前提是若干萬年以來大氣中二氧化碳的14C放射性比度，或者說其14C/12C同位素豐度比是恆定不變的。但這個假設只是近似成立。通過對約一萬年來其生長年代確切已知的樹輪樣品的系統14C測年，闡明了大氣中二氧化碳的14C放射性比度隨時間變化的規律，並建立了14C測年的樹輪校正曲線。校正量除最大幅度達800年的8000年長周期外，還需考慮振幅和周期均約為百年的短期漲落，短期漲落的幅度和周期是不很規則的。為了得到確切的年代，樣品的14C測年結果要根據樹輪校正曲線作校正。我們知道14C測年結果本身是必然有實驗誤差的，譬如說加減50年，這是指68% 的置信區間為100年。對於單個樣品單個14C數據而言，樹輪校正修正了因長期變化所導致的誤差，提高了測年的准確度。但是由於短期漲落的存在，多數情況下並不能改進測年數據的精密度，誤差表達式中的加減值反而會增加。 舉例來說鄭州大河村某樣品的14C年齡為距今（5170 ± 80）年，其68% 的置信區間為距今5090--5250年，區間寬度160年。經樹輪校正後，校正年齡（又稱日歷年齡）68% 的置信區間為距今5774--5989年，它更接近真實年齡，但校正年齡的68% 的置信區間的寬度變大了，達215年。這里我們看到准確度和精密度是兩個不同的概念。當然人們希望同時有高准確度和高精密度，或簡稱高精確度。為此需要用所謂的系列樣品。
在「夏商周斷代工程」中，我們正是採用系列樣品測年以提高精確度的。最理想的系列樣品是樹木本身。如有一段樹樁，其年輪可數達120年。現按序每10年取樣測年，得到12個有序的，真實年齡相隔各10年的14C年齡組。把這組數據與樹輪校正曲線去對比，如果實驗本身的誤差不大，那麼這組數據必然會與樹輪校正曲線上的某一段，而且也只能唯一地與這一段相吻合，從而該段樹樁的生長年代也就能相當精確地測定，最理想情況下誤差僅幾年。考古所仇士華先生曾用這種與樹輪校正曲線匹配的方法，通過測長白山地區一炭化木頭的年齡來確定長白山火山噴發的年代。
考古遺址按地層採集的樣品，或者從一系列有明確疊壓或打破關系的墓葬中採集的樣品也可看作系列樣品。當然從精確14C測年的角度看，這類系列樣品遠不如真正的樹輪樣品那樣理想。因為前後樣品間的確切年代間隔是不知道的，而且樣品的年齡與其所在考古單元的年代不一定等同，此外在晚期的地層中有可能採集到前面各期的樣品。系列考古樣品測年所得的14C年齡系列也可以與樹輪校正曲線匹配以得到樹輪校正年齡，但鑒於上述的種種不確定因素，所得的校正年齡的誤差也相應要大得多。考古工作者有理由問，考古系列樣品14C年齡作樹輪校正後的誤差究竟有多大。但給予回答時是需要具體情況具體分析的，而且對誤差的估計也難免有主觀的成分。考古系列樣品14C年齡與樹輪校正曲線匹配時，是可以把考古工作者對這些樣品已有的知識引進綜合考慮的，如果這些知識是正確的，這有助於提高最終校正年代的精確度。譬如一個遺址被分成四期八段，每一段的年代跨度是否是均勻的，有那幾段可能跨度更長些，甚至四期的絕對年代跨度有多少年，這些先驗的知識在14C數據與樹輪校正曲線匹配時是很有用的。夏商周斷代工程中的14C測年課題組正是這樣做的，在解決文明起源研究課題中的年代學問題時我們也准備這樣做。這里也再次看到14C測年工作者與考古工作者緊密合作的重要性。
三. 北京大學14C實驗室
北京大學考古系於1975年建成國內第一個液體閃爍方法的碳十四測年實驗室。該方法後來在全國得到推廣，目前國內所有常規碳十四實驗室都用液體閃爍方法。1989年因與社科院考古所合作建立碳十四測年用的糖碳標准，獲國家科技進步三等獎。20多年來，實驗室已測定與發表考古碳十四年代數據約1500個，占國內考古碳十四年代數據的約三分之一。例如系統測定了浙江河姆渡，湖南彭頭山等早期稻作農業遺址的年代，把我國最早的稻作農業的年代推到七千多年以前，把榫卯建築結構的年代推到六千多年。最近又測定了河南賈湖遺址的年代，表明那裡發現的七孔骨笛有七千多年之久，這些多為研究我國文明的起源提供了重要的年代學標尺。
近三年來實驗室集中力量完成夏商周斷代工程中的碳十四測年項目，並為此作了實驗室改造，測年的可靠性和精確度都有了進一步的提高。規定了標准化的制樣和測量條件， 嚴格控制和長期監測主要測量儀器Paccard 液體閃爍計數器的工作穩定性，並採用了道比法來校正被測樣品苯和標准樣品苯之間可能存在的純度差異導致的測年誤差。目前測量的隨機誤差可控制在0.5%以下。
技術物理系和重離子物理研究所於1993年建成了北京大學加速器質譜計（以下簡稱PKUAMS）。PKUAMS以EN串列靜電加速器為主器，由離子源與注入系統、高能分析與傳輸系統、粒子探測系統和數據獲取與分析系統構成。主要測量14C、10Be和26Al等宇宙成因核素，14C測量靈敏度達到6´ 10-15，相當於測年上限為四萬三千年，10Be和26Al的測量靈敏度也達到10-14以上。主要應用領域為地球科學、考古學、環境科學和生命科學。PKUAMS自1993年建成並投入運行以來，共測量樣品近千個，在上述各領域中取得了一系列應用成果。獲1995年原國家教委科技進步一等獎，1998年中國分析測試學會獎一等獎。 PKUAMS還廣泛開展國際合作與交流，並為美國、法國、荷蘭、香港及台灣等國家和地區的用戶提供測樣服務。
PKUAMS在考古學領域中完成了多項應用工作，如廣西桂林廟岩遺址樣品14C年代測定等。舊石器時代向新石器時代過渡是考古學中的重要問題。1988年廣西桂林廟岩遺址的發現為深入研究這一問題提供了新的線索。但由於遺址中部分層位樣品量很少，用常規方法很難得到樣品的年代，致使距今9250年到19350之間的年代數據出現空缺。PKUAMS發揮了所需樣品量小的優勢，補足了這些數據，從而給出了完整的層位年代序列。通過仔細研究遺址相關層位的文物，可以認為距今2到1萬年之間是我國南方舊石器文化向新石器文化轉變的時期。
PKUAMS還測量了從不同地點出土的陶片的年代，其中廣西廟岩和湖南玉蟾岩出土的陶片年代距今為一萬五千年和一萬四千年。這是迄今世界上發現並被測定的最古老的陶片，為研究世界制陶史提供了重要材料。經PKUAMS測定的甘肅東灰山出土的炭化小麥年齡為4200年，是我國發現的最早的小麥。
為滿足「夏商周斷代工程」高精度14C測年要求，PKUAMS從1996年開始了大規模的改造工程。經過兩年的艱苦努力，PKUAMS新的離子源、注入系統、加速器輸電與分壓系統、電源與電控系統、數據獲取與測量控制系統等先後建成並進行了調試。1998年為確保系統穩定對實驗室進行了改造，實現了溫度、濕度調節與市電穩定等功能。經過半年多艱苦的全線調試和實驗研究，測量精度達到了好於0. 5%的水平，並通過了標准樣品測試檢驗，測量結果與標准值的一致性很好，偏差在測量誤差之內。1998年12月開始測量首批「夏商周斷代工程」樣品。目前，已測「夏商周斷代工程」樣品近百個，測量方法的進一步改進研究也在繼續進行之中。
總之，經過「夏商周斷代工程」的改進提高，北京大學的常規和加速器質譜14C實驗室都達到了國際上較為先進的水平。我們希望這兩個實驗室能為古代文明的研究做出新的更大的貢獻
『貳』 如何測定化石的年代
岩石或化石生成後距今的實際年數,主要是通過測定放射性元素的衰變數而計算出來的.放射性元素以自己恆定的速度進行衰變,不受外界溫度和壓力的影響.在一定時間內,放射性元素蛻變的份量和生成的元素具有一的比例.例如,1克238鈾經45億年就有一半衰變了,只剩下0.5克鈾,同時產生0.433克206鉛.也就是說,238鈾的半衰是45億年.因此,如果測定含鈾的化石中剩下的238鈾和206鉛的含量的比,就可以計算出該化石的絕對年齡.目前,常用放射性碳（14C）來測定化石的年齡,因為化石中往往含有碳.
運用放射性碳之所以能測定化石年齡,是因為大氣受到來自外層空間的宇宙射線的沖擊,會產生中子.這些中子和大氣里的氮原子作用,會生成14C.14C與氧結合生成二氧化碳,二氧化碳又被生物同化,轉變成生物體內的成分.這種14C又要陸續衰變成普通的氮原子.生活期間的生物體內,14C的含量一般只能保持不變的,但是,一旦死亡,和外界的物質交換停止了,就只會按照衰變規律減少.14C的半衰期是5700年.因此,根據含碳化石標本里14C的減少程度,就可以計算出該生物死亡的年代.
近年來,除應用放射性元素外,還應用古地磁法來測定化石年齡.
氨基酸——化石年齡的新測法
本刊曾經兩次介紹過「年齡的故事」（注一）,對地球及地球上各種古物的年齡之推算原理、演算法等都詳盡的討論過.惟其所介紹的方法都是用純物理化學的同位素法,如利用C14及H3之蛻變來測定等.現在發現尚有一種生物化學的方法,亦可以作為考證古物化石年齡的參考.
化學物質的原子互相結合時,因為排列的位置不同,可以產生不同的立體異構物.生物的基本構成單元如醣類.氨基酸與核酸,就不乏這種立體異構物.我們首先來看看氨基酸的構造：它是由碳、氫、氧及氮等所構成,其通式為,由此式我們知道,和碳素結合的原子或者分子都不相同,故可以有不同的立體異構物.為了簡化起見,生化學家曾以甘油醛為標准先定出兩種基本系列的氨基酸,即和右甘油醛（D－Glyceraldehyde）相像的為右系氨基酸,和左甘油醛（L－Glyceraldehyde）相像的為左系氨基酸.這裏所謂的左系或右系乃是理論的構造式,和氨基酸實際上右旋抑或左旋根本無關.但妙就妙在自從這種標準定了以後,在生物體內所發現的氨基酸多是左系的,而右系的卻非常之少,就動物來說,幾乎是等於零的.不過用人工合成的氨基酸溶液,因其機率均等,通常造成左右兩種構造物濃度相等的溶液.這種氨基酸通常稱為左右氨基酸或消旋物（Racemate）.生物體內的氨基酸成分經鹼性加熱反應時,便會立刻由純左系的變成左右混合之消旋物.用酸水分解時,因為化石內的消旋反應為溫度與時間的函數,所以其消旋反應在通常的情形下也就來的要比較慢一些了.假定地球上的溫度變異不大,只要把化石中氨基酸的左、右異構物之比值（D／L）測量一下,即可推算化石的年齡,如果用化石的碳同位素C14法測定了年齡後,也可以由D／L比值來推算化石所經歷的溫度變化情形.目前,在考古上用得最多的是天門冬氨酸（aspartic acid）,它在構成動物廿種蛋白質成分的氨酸中,是消旋反應最快的一種,在常溫20℃時,它在頭骨之collagen中的半衰期約為兩萬年,而以左異白氨酸（L-isoleucine）為最慢,半衰期往往長達十萬年之久.氨基丙酸（alanine）和麥氨酸（glutamic acid）等位於此二者之間.如果要和C14比較時,它們的半衰期都比C14的五千二百年長的多,故對於比較古老的化石年齡計算,很有用.
現在我們就來談分析的方法,如所周知,效果最好而又十分方便的儀器便是自動氨基酸分析儀（automatic amino-acid analyzor）.特別在考古工作上,因為像左異白氨酸和它的立體異構物右異白氨酸（D-allo-isoleucine）可以直接由自動氨基酸分析儀分開.所以實際的操作步驟,只要用鹽酸水解化石,然後再以液體層析法（Liquid chromatography）將異白氨酸純化,打入自動分析儀即可.其他種類的氨基酸的立體異構物,不能直接分析,必須先合成一種立體異構物的衍生物（diastereomeric derivative）,然後才能用自動氨基酸分析儀分開.現在就以天門冬氨酸為例：可
以直接注入自動氨基酸分析儀分析.例如化學合成的天門冬氨酸（DL-form）、在現代骨骼中的抽取物及由埃及出土的古物UCLA 1695（注三）,便可用這種方法分析（如圖）.如以碳C14法測定UCLA1695測得其年齡應為17550±1000年,若用D／L法,（D／L＝0.316）便可測得其年齡應在15000年左右,這兩種方法的差異竟有一兩千年之多,症結是因後者假定地球表面溫度變異不大,事實上古代的溫度可能較低.
由此可知,這方法可以配合同位素法共同測量古物的年齡,其優點在於所用的樣品為數不多,只要5到10克的化石就可以分析了,分析氨基酸立體異構物自然尚有其他方法,如巴斯德（L.Pasteur）早就用微生物來區別其左右異構物了,現在更有很多人用（enzyme）來分析,只是這些方法,處理起來較為繁復罷了.
『叄』 年代測定的方法有幾種
測定年代的方法，一般可分為兩類，即絕對年代測定法和相對年代測定法。
（1）絕對年代測定法
絕對年代的測定，是根據沉積或火山岩在形成後其中化學元素自然放射性的衰變而計算的。沉積岩中的某些元素含有不穩定的同位素，在發生自然的放射性衰變時，它們的原子有規則地分解成為其他的元素，如鉀40逐漸衰變成氬40，鈾235衰變成鉛207，碳14衰變成氮14等等。
衰變的速度不受外界因素如壓力、溫度或時間推移的影響。經過一定的時間，原先的原子只留下一半了。這個時間叫「半衰期」，放射的量也只有一半了。這留下的一半經過一定的時間，又去掉一半，只留下原先的1/4，再過一定的時間，再去掉一半，留下原先的1/8，如此等等。如果確定這塊岩石樣品中剩餘的不穩定的同位素的量，再確定衰變產生的元素的量，得出它們的比例，這樣根據已知的半衰期年代，便可計算出它的絕對年代。
這些間接的絕對年代測定的准確性，也有賴於標本與沉積年代的關系；如果年代測定還有賴於與其他沉積的相關，則其可靠性又差了一段。總之，絕對年代測定法雖然給人們一個年代的數目，但不要忘記，這只是一種估計，並不是准確數目。
（2）相對年代測定法
相對年代是使化石年代與其他東西的年代發生聯系，如與其他化石、舊石器文化或地質事件相聯系，從而來確定化石的年代。在不能使用絕對年代測定法時，使用相對年代測定法是很有用的。但是這種方法的准確性受到一系列因素的影響。
相對年代測定法主要是利用化石與它的沉積物的關系。當骨骼被埋藏時，它們逐漸吸收土壤中的某種元素。埋藏的時間越長，它們吸收得越多。比較各骨中這些化學物質的量，就可得知其相對的年代。如果人化石與其周圍的動物化石埋藏時間是相同的，則兩者中的各種元素的百分率會是一樣的，如果人骨是埋藏在較晚的層位中，而後與較老的動物骨骼相混雜，則人骨內的各種元素的量會較少。最早用這種方法是分析骨中氟(Fluorine)的含量，例如在上世紀末和20世紀初時，初次用含氟量來判別在南斯拉夫克拉皮納(Krapina)地點發現的人化石是否與該地點的絕滅動物群的骨骼是同時化的，從而確定了克拉皮納人在尼人中的地位。其他常用的元素有氮和鈾。這些化學測定法完全決定於當地的土壤條件，而不能用來比較不同的地點，即使是互相鄰近的地點也不行。隨著當地條件的變化，這種方法得出的結果有時不一致，或者根本不能應用。特別是人類化石，要考慮到在近10萬年內埋葬的習俗逐漸風行起來。
相對年代的另一種測定方法，是確定出產化石的沉積，或者化石本身在當地的地層順序、考古順序或者動物進化順序中的位置，從而測定其年代。
根據出產化石的地層與已知地層的特徵相對比，從而確定化石的年代。例如，在東非肯亞特卡納湖的一二百萬年前的沉積中發現的人類化石的地層層位，可以用火山的凝灰岩而追蹤其相互關系。又如歐洲的許多尼人的相對地位，可以用西歐當地的溫度變化的序列、古土壤的成分以及其他受溫度影響的地質現象來確定。
用考古器物的文化順序，來測定年代是有很大困難的。人類技術的進步，更多是增加新的工具，而不是拋棄舊的。現代人還有用很原始的石器工具的。如果單從極簡單的工具來判斷，則可能會把晚的東西弄得很早。可是如果發現一把鐵斧，則此地點肯定是相當晚的。所以，只能從最先進的工具來確定一個地點在當地文化順序中的地位。
『肆』 考古學家是用什麼辦法判斷物品的年代
方法很多。
1。有些可以通過古代書籍，傳說等等記錄中查詢，譬如書籍中有記載的古代貨幣，古畫，宣德爐等等。
2。碳14鑒定法。這個是物理方法，相對比較可靠，沒有專業水平可是無法仿造的。不過這個的缺陷在於無法精確定位年代，誤差幾百年是小意思。
別的方法也很多，最重要的原因就是：要證據。
『伍』 考古中有哪些種年代測量方法
考古里的碳十四測年法，就是根據碳依四衰變的程度來計算出樣品的大概年代的一種測量方法。 碳依四是碳元素的一種具放射性的同位素，它是透過宇宙射線撞擊空氣中的氮原子所產生。碳-依四原子核由陸個質子和吧個中子組成，其半衰期約為5,漆三0±四0年。由於在有機材料中含有碳-依四，因此根據它的衰變可以確定考古學樣本的大致年代。 碳十四測年法的原理在於，碳依四由於受到宇宙射線中子對碳依四原子的作用，不斷地形成於大氣上層。它在空氣中迅速氧化，形成二氧化碳並進入全球碳循環。動植物一生中都從二氧化碳中吸收碳依四。當它們死亡後，立即停止與生物圈的碳交換，其碳依四含量開始減少，減少的速度由放射性衰變決定。放射性碳定年本質上是一種用來測量剩餘放射能的方法。通過了解樣品中殘留的碳依四含量，就可以知道有機物死亡的年齡。 這一原理通常用來測定古生物化石的年代。 碳十四年測年法由美國加州大學伯克利分校博士威拉得·利比發明，威拉得·利比也因此獲得依9陸0年諾貝爾化學獎
『陸』 考古學家是用什麼來測知一個物體的年代
埃及的考古學家在離尼羅河不遠的山上，發現一座非常古老的谷倉，從谷倉里找到了一些小麥，經科學方法測定，這些小麥大約是六千多年前留下來的。這是用一種放射性同位碳-14測定小麥「年齡」後才知道的。
科學家發現，一棵樹、一片草葉、一隻蜜蜂，以及人體中的一點肝臟、一片指甲，在每6×10^12個碳原子中一定有一個是碳-14原子。這種原子每分鍾能放出16個β粒子，自己則轉變成碳的其他同位素。假如生物(植物或動物)少活著，碳-14原子則衰變多少就能補充多少，總保持一定的數量。假如有人砍倒一棵樹，這棵樹死了，就不會再補充不斷減少的碳-14了。可是，原來的碳-14原子還在繼續衰變。要知道，從活樹上碳-14原子每分鍾放射16個β粒子，逐漸地「衰變」，到只能每分鍾放8個β粒子，經歷這樣一個「半衰期」，需要5730年。因此，幾千年後人們發現了這棵被砍倒的樹，鋸下一塊木頭，將它加熱變成炭從中取出1克，用放射性探測器測出它每分鍾能放射的β粒子個數，經過計算，就會確知這棵樹究竟是在什麼時候被砍倒的。埃及考古家就是用這種方法測知小麥的「年齡」的。
用放射性測定年代的方法，是很有用的。我們說五千年前地球上已有了人類，他們會用火，會砍樹，會製作草鞋。這也是通過碳-14原子測定的。據考證，很久以前，有些印第安人曾經做了一些草鞋，留在一個山洞裡。在他們返回山洞之前，火山突然爆發，堵住了洞口。這個山洞現在被考古學家發現了，他們用放射性碳-14測定這些草鞋是在9600年前留下的。這里可能有些誤差，但一般總是在9400年到9600年前這段時間里留下來的。
『柒』 分子生物學是如何測定物質的年代
是用C14來測點的
含C物質的C14含量在C元素中所含的比例幾乎是保持恆定的，如果含C物質一旦停止與大氣的交換關系，則該物質的C14含量不在得到新的補充，而原有的C14按照衰變規律減少，每隔5730年減少一半，因此只要測出含C物質中C14的減少的程度，就可以計算出它停止與大氣進行交換的年代，這就是C14測年的原理。
C14含量=0.5^(x/5730)