碳是地球上的一種元素,大自然中的碳主要分為碳12和碳14種。絕大部分的碳原子是碳12,碳12具有穩定的原子結構,不帶放射性;碳14卻不穩定,帶有放射性的碳同位素 ── isotope。一般來說,碳14的出現是因地球大氣中的氮14受到宇宙射線、太陽風等能量射線打中而產生的。而碳12和碳14在大氣中,大都以二氧化碳的形式存在,植物同樣會吸收這兩種二氧化碳,以便在光合作用中製造碳水化合物。動物因吃植物,所以也吸收了碳14。當動物或植物活著時,雖然碳14會變回氮氣,但是,生物仍然會繼續吸收碳14,所以,生物體內的碳14和碳12比例,與大氣層中的碳14和碳12比例應該沒有多大分別。但是,當生物死了之後,沒有吸收新的碳14,而生物體內已有的碳14 因為不穩定,即具放射性,於是會越來越少,生物體死得越久的,碳14便越少。

 

14的放射性半衰期為大約5730年,即是每經過5730年,有一半的碳14會衰變為氮14,如此類推,再過5730 年,原本的碳14 就只餘下四分一,再過多5730年,原本的碳14就只會餘下八分一等等。現在,地球上大氣中的碳14和碳12比例大約是一比一百億,所以,如果我們知道這生物剛死時的碳14是多少,就可以從他現有的碳14計算出他死了多久。現在,最好的儀器是Accelerator Mass Spectrometer,可以用碳14測到年齡約九萬年前的化石或曾經存活的生物。但是,這個用來測定化石或曾經存活生物年齡的方法,卻有一個嚴重錯誤的假設。一般被進化論影響的科學家都假設地球在過去億萬年中,環境並未曾出現過大改變,大氣層的成份和宇宙射線也在過去億萬年中不曾改變,於是,假設大氣層中碳14的出產和衰減早已達到平衡,認為現在大氣層中的碳14 和萬年前的碳14是相同的。

 

不過,人們已知道有某些情況會影響大氣層中的碳14成份。例如十七世紀開始的工業革命,人類開始大量燃燒煤炭和石油,增加大氣層的碳成份,因為這些煤炭和石油在地底下長久隱藏,不受到宇宙射線所影響,所以碳14含量比較少。因此,工業革命之後的生物,身體的碳14和碳12比例相應較少。如果我們不知道有這因素存在,用放射性碳法計算出來的年齡便會比真實年齡較老。此外,自從1940年代開始試爆原子彈之後,大氣層的碳14會較多,因此,計算出來的年齡可能比真實年齡年青。還有,地球的磁場也會影響碳14的份量,地球磁場強的話,地球磁場會保護氮原子,減少被宇宙射線擊打的可能性。而據火山熔岩的分析已經証實,地球磁場在過去幾千年不停地減弱,再加上太陽活動和宇宙射線都比以往更為激烈,因此,使以前大氣層中的碳14比現在少。所以,當用這個方法測量本來只有幾千年歷史的樣本時,便會變成有幾萬年歷史,甚至有過百萬年之誤差。事實上,被認為是要在地下經過幾百萬年的高熱和壓力,才能夠形成的鑽石,裡面的碳14理應在經過幾萬年就會全部衰退,但經過測試後,科學家卻發現,所有樣本的鑽石都含有碳14。此外,近年亦有科學家發現,當太陽風打中地球的同時,實驗室的放射性物質的樣本,在半衰期竟然立時改變,令放射性半衰期不變的假設,完全被打破。

 

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