【史學●碳十四（碳14）定年法】

楊籍富

【史學●碳十四（碳14）定年法】

 

碳十四測年法(radiocarbondating)考古學的定年方式主要分為兩大類：相對年代與絕對年代。

 

前者係指以考古學最基本的層位學與類型學的觀念，推知考古遺址或文化前後的時代排序關係，但不清楚確切的年代；

 

後者則是利用一些新的技術，得知考古遺物距今的確實年代。

 

後者中又以碳十四定年法最為人所知，也是台灣考古學界最常用的定年法。

 

碳十四定年法於1949年由物理學家J.R.Arnold和W.F.Libby建立。

 

碳十四為自然界中三種碳的同位素之一(另外兩種為碳十二與碳十三)，因為只有其具有放射線，因此又稱為放射性碳，碳十四會放射β粒子蛻變為氮十四，半衰期為5730±40年。

 

最初，外來的宇宙射線與大氣作用產生宇宙射線中子，大氣高空層中宇宙射線中子和大氣氮核起核反應生成碳十四，碳十四會與氧氣結合成氧化碳分子，其化學性與二氧化碳相同，與二氧化碳混合參加自然界碳的交換循環運動，因此，凡是和大氣中的二氧化碳進行過直接或間接交換的含碳物質都包含碳十四。

 

由於生物體與大氣經常發生交換，因此衰變掉的碳十四可經常獲得補充，一旦生物體死亡後，其體內的碳十四得不到補充，無法參加循環，就會開始衰變，也就是每5730±40年，其放射性水平就會降為原有水平的一半。

 

科學家就是利用這一點，以現代碳十四的放射水平作為標準(這當然是使假定這種碳十四的現象幾萬年來都沒有改變)與欲測量的標本中的碳十四相比較，由此推算出標本碳十四死亡或停止交換的年代。

 

此法建立之後，就成為史前考古學的重要工具，為考古學史劃時代的標竿。

 

值得注意的是，由於衰變周期之故，此種定年法較適用於對數千年至七萬五千年前左右的標本進行斷代。

 

考古遺址中常見可供此法斷代的物質包括木頭、木炭、植物種子、貝殼、編織物、毛髮、骨頭、泥炭、含炭沉積物等等，但是並不是所有的遺址都有適合測定的標本。

 

此外，使用碳十四定年法也非完全沒有誤差。

 

首先，實驗室所發表出來的年代數據都會標示出年代誤差，這是統計學上的標準誤差。

 

另外，根據樹木年輪的研究，碳十四的濃度並不如預期的沒有變化，學者因此依樹木年輪的斷代做出一個校正量表，由此校正碳十四的測定年代。

 

最後，標本本身、採集過程、實驗過程都有可能使測定結果發生誤差，因此考古學者通常需要經過多次測定，才能確定遺址或遺物的年代。

 

 

引用：http://taiwanpedia.culture.tw/web/content?ID=13289