碳十四時鐘

作者:蘇緋雲博士

 

在講座上,我常問聽眾:「化石年齡是如何計算的?」十之八、九的回答都是:「用碳十四。」可見大多數的人聽過「碳十四」,但不知道碳十四年齡計算法的實情。

在生物界,無論是植物或動物,碳是個很重要的成份。木頭骨頭都含碳,但石頭卻沒有碳,因此,化石如果已經變為石頭了,那就不含碳了。因此碳十四只能用來測驗有機體,不能用於化石。

什麼是碳呢?

所有「有機體」都含碳。事實上這是「有機體」的定義,(現代的所謂「有機 organic」食物,雖然取了「有機 organic」的名字,事實上是另立定義,與原來化學上的定義無關。化學上的定義:所有植物動物都是「有機organic」的,因為都含碳)。我們所熟悉的碳包括煤碳、燒焦了的木頭、鉛筆的「鉛」(graphite)、鑽石等。碳原子最普通的是碳十二,大約每 1,000,000,000,000 碳十二中有一個碳十四。碳十二(C-12)原子的重量是12倍氫原子的重量,碳十四(C-14)則是14倍氫原子的重量,因此雖然都是碳,但 C-14 比 C-12 重。他們被稱為 isotopes(同位素)因為同是碳,但重量不同。C-12 是穩定的,C-14 不穩定,會自然而然變為氮(N-14)。

碳十四的形成

在高空一些高速度的中子擊中了氮原子(N-14),將他們變成 C-14。C-14 因為是不穩定的,所以會慢慢變回 N-14。同時也釋放一些能量,這不穩定的特性,我們稱為「放射性」,C-14 的半衰期是約 5700 年左右。

什麼是「半衰期」

以 C-14 為例,每 5700 年原有的C-14就會減少一半。如果我們開始時有 100 個 C-14,過了 5700 年,則剩下 50 個,這 50 個就成為下一次的「原有」,因此再過 5700年,就只剩下 25 個。再過 5700 年,則只剩下 12•5 個,再一個半衰期,只剩 6•25 個。依此類推,五個半衰期後,剩下 3•125 個,六個半衰期後剩下 1•6 個,七個之後 0•8 個,八個之後 0•4 個,九個之後 0•2 個,十個半衰期(也就是 10X5700年=57,000 年)之後,只剩下 0•1 個!如果開始時有 1000 個 C-14,五萬多年之後也只剩下一個 C-14!

碳十四年齡計算法的極限

從碳十四衰退圖,我們可以看見用碳十四計算年齡是有極限的。只可能算到萬年,不能算到百萬、千萬或萬萬年。如果你看到或聽到賣化石的人告訴你,他的「百萬」或「萬萬」年老的化石,是根據碳十四計算的,那你就知道他不了解碳十四的計算法。

動植物含碳

碳會和氧化合,成為二氧化碳(CO2)。植物在陽光下發生奇妙的「光化作用 photo synthesis」,因為植物中奇妙的組織,能將空氣中的 CO2 吸入,變成糖等類的碳水化合物,這是各類植物如蔬菜水果等的重要結構。人和動物吃植物,因此植物中的碳也進入動物體中。動物呼吸時又呼出 CO2 二氧化碳,因此就形成了碳在環境中不斷循環。「空氣中的碳」和「植物中的碳」和「動物與人之中的碳」不斷循環。

雖然碳十四 C-14 一直在衰退,但是也因為外界一直有新的 C-14 供應,又因為一直循環,所以動植物體內的 C-14 應與外界保持平衡。我們可以拿一個樣本,計算這樣本中有多少 C-14,有多少 C-12,這就可以告訴我們當時環境中與活的(還在循環中)生物中的 C-14/C-12 比例是多少。意思是,C-14 的濃度為何。比如,當今 C-14/C-12 約是 1/1,000,000,000,000。

生物活的時候,C-14 和 C-12 都與外界循環交流,原則上,體內的 C-14/C12 與外界的 C-14/C-12 應是一樣。但是一旦生物死了,這交流也就停止了,體內的 C-14 因是放射性的,會衰退,而得不到交流,與外界的 C-14 就不能繼續保持平衡,體內的 C-14 只有越久越減少了。原則上,生物死的時刻,體內的 C-14/C-12 應和當時的環境中的 C-14/C-12 一樣,但死了五千年之後,體內的 C-14/C-12 只有外界的一半,死了一萬年之後,只有外界的四分之一。這樣,原則上,我們可以計算一塊木頭或骨頭死了多久。

你找到一塊木頭,要知道這樹死了多久,就計算木頭中的 C-14/C-12,又計算現今空氣中的 C-14/C-12。如果前者只有後者的一半,那就告訴你,這樹死了約五千年。

這方法聽起來很簡單,但是事實上,是不是這麼簡單呢?上面的描寫有什麼假設沒有?比如:(讓我們簡化,以【C14】代替 C-14/C-12 比例)這塊不知年齡的木頭的【C14】=10,現今空氣中的【C14】=20,木頭死了多久呢?應是五千年。對嗎?我們假設什麼?

我們假設木頭活時空氣中的【C14】和現在一樣:是 20,這假設可不可能錯誤?

碳 14〔C-14〕的年齡計算法看雖簡單,但是因為有一些未知數,因此實際上並不是那麼簡單。其中一樣就是我們不知道那動物或植物剛死時,當時環境中的〔C-14〕是多少(註:〔C-14〕是我們簡化了的 C14/C12 比例)。如果當時環境中的〔C-14〕比現在環境中的〔C-14〕少的話,那麼計算出來的年齡會太老。例如:現在環境中的〔C-14〕=20,但當時環境中的〔C-14〕=10,樣本中的〔C-14〕=5;現在用的計算法既然把環境中的〔C-14〕當做不變,那麼我們會以為樣本已死了兩個 “半衰期” (20過了一個 “半衰期” 只剩 10,再過一個 “半衰期”,只剩5) 就是一萬年左右。但是其實,樣本開始時就只有 10 (因為當時環境與現在不同,只有 10),那麼它的〔C-14〕是從 10 減到 5,只是經過一個 “半衰期” 而已,那就是只經 5000 年左右而已。

還有,我們也假設了生物體內的〔C-14〕一定和環境中的〔C-14〕持衝,其實不一定。因為 C-14 是比 C-12 重,生物能夠分辨不同的碳原子,不一定吸收 C-14 像吸收 C-12 一樣,常會吸收少些 C-14。這麼一來,樣本中的〔C-14〕會比理論上的〔C-14〕少。因此實際年齡也會比計算出來的年齡少,而且,不同的植物吸收 C14 的程度也都不同。

因為 C-14 的 “半衰期” 只有 5730 年左右,正好像我們已經解釋過,過了十個 “半衰期”,樣本中的 C-14 所餘無幾了。現在最好的儀器,也只能測到九萬年,極其量可延申到廿萬年。但是,到如今還沒有測到任何樣本有那麼少 C-14。

我們一向以為煤碳、石油等是經過百萬年或千萬、萬萬年才形成的。如果事實果真如此,那麼煤碳和石油應該就不含 C-14了,但是科學研究的結果顯示所有樣本都有可測出來的 C-14,可見都是比廿萬年年青,無論樣本是從那一個 “地質紀”(如寒武紀,侏羅紀等)的地層採取的。

鑽石(金鋼鑽)是由碳原子組成的,這些碳原子構成非常嚴密的架構,因此鑽石十分硬。我小時候玩過用鑽石(當然是工業用的鑽石,不是我媽媽的戒指)割玻璃,覺得十分好玩。後來知道鑽石在工業上很有用處,因為它比很多很多東西都要鋼硬。一向,我也是被教導說鑽石的形成要經過億萬年,所以十分貴重。 Baumgardner 博士曾經送了一塊鑽石去作 C-14 的年齡測驗。如果鑽石真是經億萬年才形成的話,那麼這塊鑽石理面應該早已不含 C-14 了。但是測量的結果是:還含 C-14!當然,這種情形通常是以 “有其他雜質滲入” 去解釋為什麼不應含 C-14的 “古老” 樣本竟然有 C-14。但是,鑽石的分子結構是無隙可入,十分嚴密,鑽石形成之後,是沒有什麼雜質可能滲入的。Baumgardner 的鑽石樣本所得到的 “年齡” 是少於五萬八千年。這不是說那鑽石真的是五萬多年老,而是說這從 “前寒武紀 Precambrian” 地點得來的鑽石樣本的年齡極限,最高也只有五萬多年老。進化論的定義,寒武紀 Cambrian 是五億至六億年前,但是,用 C-14 法測量其中的鑽石,則只有五萬年,這差錯是萬倍!叫人大大的懷疑所謂 “地質年代” 是否有相當大的問題。

如果以聖經的記載為背景,(不是用進化論的觀點為背景),則 “年輕” 的鑽石並不是一個問題,因為聖經告訴我們目擊者的話。目擊者─創造者─是在場者,祂告訴我們祂用六天創造一切:「當記念安息日,守為聖日。六日要勞碌作你一切的工,但第七日是向耶和華你上帝當守的安息日,這一日,你和你的兒女、僕婢、牲畜、並你城理寄居的客旅、無論何工都不可作,因為六日之內,耶和華造天、地、海,和其中的萬物。第七日便安息,所以耶和華賜福與安息日定為聖日」(出20:8-11)。這是創造主親自用祂的手指寫在石版上交給摩西的,「故此,以色列人要世世代代守安息日為永遠的約。這是我和以色列人永遠的證據,因為六日之內耶和華造天地,第七日便安息舒暢。耶和華在西乃山和摩西說完了話,就把兩塊法版交給他,是上帝用指頭寫的石版」(出31:16-18)。

聖經又明文記載六日造完天地和其中一切,包括人之後的歷史。因此,所謂 “前寒武紀” 的石層也不會是億萬年前就有的,那是進化論的觀念。因為從來沒有一次進化的觀察─從來沒有見過單細胞生物進化成多細胞;或魚進化成兩棲動物;或青蛙進化成爬虫;或爬虫進化成飛鳥或哺乳動物。從來沒有觀察過一次的進化,理所當然的有人會問:「沒觀察過,真有進化嗎?」進化論的解釋是:「看不見進化,因為進化很慢,要經過億萬年才能看見進化的結果,因為每一代只進一點點,要積很多代,很多萬年,才看得到。」因此,進化論總是 “算出” 億萬年。如果算的結果不乎合進化論已 “接受” 的年代,則會以 “雜質” 或其他理由解釋。

C-14 年齡計算法不但有以上所述的問題,還有其他因素也會影嚮計算的準確性。例如:地面上的植物增加會帶來多些 C-12,因此當代的 C14/C12 比例就會相對降低。又如:當代地球磁場較現代強,則當代的 C-14 會相對減少,因為被較強的磁場拒阻,這樣〔C-14〕也就相對降低。

當這些因素都考慮到的時候,用 C-14 年齡計算法所得到的結果,所謂 “古老” 的樣本也不過只有幾千年或一萬年左右。世界各地的文化考察,所給我們的歷史證據也都是幾千或最多一萬年左右。如果你讀到考古學家的報告,說找到某些文物,用 C-14 法測量的結果是萬年或以上,你就懂得用你的頭腦思考,也懂得問問題了。

(真理報157,158期,2006年10,11月號)

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