博物馆里“距今3000年”的“今”，竟然不是指“今天”？

无论是在博物馆、考古遗址介绍，还是考古新闻里，我们经常会看到这样的表述：“距今3000年”“距今10000”年。

图源：科普中国

很多人都会产生一个疑问，那假如到了明年，这个“距今3000年”是不是要更新一下，变成“距今3001年”？再不济每隔10年总得更新一下吧，变成“距今3010年”？

其实，这个问题并不能一概而论，并不是所有文物的“距今”都按今天来计算。对于一些采用碳-14测年法测定年代的文物来说，“距今”（BP，Before Present）中的“今”指的是1950年1月1日。这里的“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？为什么偏偏选定了这个时间？

其实，选定这个年份和考古学里一种非常常用的年代测定方法有关，这个测定方法就是碳-14测年法。

什么是碳-1测年法？

要搞清楚碳-14测年法是怎样工作的，我们要先从碳-14到底是个啥说起。

在初中化学里，我们都学过，碳是组成生命有机体最重要的元素之一。而且如果你还没有把知识完全还给老师，可能还记得，碳原子的相对原子质量是12。

但实际上，碳还有相对原子质量是13和14的同位素。

如果忘记了这些专业词汇也没关系，简单地说，自然界中的碳原子有两类，一类几乎不会发生变化（碳-12和碳-13），另一类就是会发生放射性衰变的碳-14。

而正是这个差别，让碳-14测年法可以发挥作用。

自然界里的生物在进行各种生命活动的时候，并不区分吸收进来的碳元素到底是碳-12还是碳-14。

比如，植物光合作用的时候，会“一视同仁”地把大气中的二氧化碳转化成有机碳，而动物吃植物的时候，也不会区分里面是不是用放射性碳-14。

所以，只要生物是活着的，体内的碳-14丰度和大气中的碳-14丰度基本是持平的。但是当生物死后，不再从外界获取碳-14了，体内的碳-14因为发生放射性衰变，丰度会逐渐减少。

只要知道死去的生物体内碳-14比环境中的碳-14减少了多少，就可以推测出它死去了多少时间。

最早提出这个想法的，是一位名叫威拉德·利比（Willard Libby）的科学家，他从20世纪40年代开始从事相关的研究。

在1949年，利比在《科学》期刊上发表了自己的研究，用这种方法测定了几个已知文物的年限，证实了这种方法是非常可靠的，后来利比还因为这个发现获得了1960年的诺贝尔化学奖。

Willard Frank Libby（1908-1980）先生独享1960年的诺贝尔化学奖——以表彰他发明的“碳-14”定年法在考古学、地理学、地球物理等学科上的贡献。

那碳-14测年法具体是怎样发挥作用的呢？

我们举个例子，来看一看。碳-14的半衰期是5730±40年，也就是说每隔5730年（上下有40年的误差），就会有一半的碳-14发生衰变。

假如人们发现，一副动物的骨架里面碳-14的丰度只有大气中的一半，那么就可以推测，这个动物已经死亡了约5730年。

如果骨架里的碳-14丰度只有大气中的四分之一了，那死亡时间大概就是2倍的半衰期，也就是大约11460年。

通过这样的方式，人们就可以相对准确地进行年代测定了。

为什么是1950年？

当然了，想让碳-14测年法发挥作用，有一个重要的前提——大气中的碳-14丰度在很长一段时间里是相对稳定的。

在1950年以前，大气中的碳-14丰度基本能满足这个要求。虽然后来更精确的研究发现1950年以前大气中的碳-14并非完全固定不变，但依然可以通过一些方法（比如数轮校正曲线）进行校正。

但到了1950年，情况发生变化了。因为人类的活动，大气中的碳-14丰度开始被“搅乱”，变得很不可靠。

南北半球的大气¹⁴C含量变化，纵轴为当年¹⁴C含量同比核弹发明前时期¹⁴C含量，超出部分的百分比。1963年10月10日，《部分禁止核试验条约》正式生效。

这主要有两个原因。

第一个原因是人类开采燃烧了大量的化石燃料。这些化石燃料燃烧之后释放了大量的二氧化碳进入大气中。

因为化石燃料已经在地里埋藏了上千万年的时间，里面的碳-14早就衰减殆尽了，所以它们释放出的二氧化碳大大稀释了大气中的碳-14丰度。

另外，在1950年之后的一段时间里，人类核试验的规模越来越大。核爆过程中，大量的中子被释放到大气中，它们和大气中的氮-14相互作用，产生了大量的碳-14，这些因为核爆人为制造的碳-14也严重干扰了大气中原本的碳-14丰度。

所以，在1950年之后，大气中的碳-14丰度已经不再是“原始状态”了，已经不能再作为参照基准了。

于是，考古界达成了一个共识，将1950年1月1日作为“距今”的锚点。

需要说明的是，并不是所有标注“距今”的文物都采用1950年作为时间基准。只有采用放射性碳-14测年法，并以BP（Before Present）表示年代时，“距今”的“今”才按照国际约定固定为1950年；其他年代标注则可能依据不同的测年方法或历史纪年方式。

碳-14测年法并非万能

如果你认真看到了这里，可能会有一个疑问，碳-14测年法似乎只对生物有效，那瓷器、青铜之类的非生物怎么办？

没错，碳-14测年法主要对曾经“活过”的文物有效，比如木头、皮革、骨骼、丝绸等等。

但对于非生物，比如陶瓷、或者是青铜器，碳-14测年法是无效的。所以，对于这些文物，需要用其他的方法来辅助判断。

一些可以用碳-14测年法测量的样本，图片截取自参考文献3

1

热释光测年法

这种测年方法对陶瓷里的矿物晶体很有效。

石英、长石之类陶瓷制品中常见的成分，它们的晶体中存在晶格缺陷。在土壤环境中会吸收自然辐射，使电子发生移动。而在移动的过程中，电子可能会掉入这些晶格缺陷中，无法逃脱。时间越长，掉进“缺陷”里的电子就越多。

但当人为烧制陶器的时候，晶格缺陷中逃不出来的电子会一下子获得能量，全都“逃离”出来，晶格里的电子就被“清零”了。

当它们烧制完成之后，电子又会慢慢进入晶格缺陷里，通过统计晶格里面“困住”的电子，就可以知道它们存在了多少时间了（对于这种方法，标注的“距今”并没有统一的标准，所以它们有可能指的是到测量时候的时间，或者也可能会直接标注年份或者某某时期，某某朝代）。

图源：科普中国

2

间接判断

对于青铜器这样既不能用碳-14测年法也不能用热释光法的文物来说，也有测定办法。

这些物品如果曾经被用来盛放过食物，或者是表面残留着有机物燃烧之后残留的灰烬，可以用碳-14测年法测定这些有机物的年代，从而间接推断出它们所处的时代。

再或者，如果它们是某个墓葬里面的陪葬用品，可以直接用碳-14测年法测定墓主人所在的时间，推测出整个墓葬里物品的年代。

图源：科普中国

3

超长年代的测定

其实，即便是针对有机物本身，碳-14测年法也不是万能的。

比如，对于几百万年前的生物，碳-14测年法也无法发挥作用。因为碳-14的丰度本身就很低，在经过10次左右的衰减之后（也就是大约5万年的时间），生物遗骸里残留的碳-14就太少了，几乎测不出来。

所以超过5万年的文物，需要用别的测年法，比如钾-氩测年法、或者铀系测年法。

除了距今

直接写历史年代也很常见

当然了，对于时间尺度以几千年、几万年、甚至几十万年计的文物来说，距今的“今”定在1950年还是2026年，其实差别并不大。

但假如有一个清朝末年的文物，比如1890年制作的木椅子，这个“今”定到哪一年差别就很大了。如果距离2026年，它有136年的历史，但如果是距离1950年，就只有60年的历史了。

其实，如果对于这种年份比较明确的文物，历史学家也可以直接把朝代或者是具体的年份标注出来。

比如直接标注：清朝（1636—1912年），或者更具体地标注：清朝光绪十六年（1890年）就比标注距今60年要好很多。

这些标注都是符合规范的，图片截取自参考文献：5

很多科学概念，看似违背直觉，却往往有着严谨的科学依据。“距今”里的“今”为什么不是今天，而是1950年，就是其中一个典型例子。理解了这个约定，当我们再次看到“距今3000年”“距今10000年”这样的年代标注时，看到的不仅是一件件文物，更是一套帮助人类丈量历史、追溯文明的科学方法。

参考文献

[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 《碳十四年代测定考古样品采集规范》

[4]刘有延, & 罗荫权. (2006). 热释光方法在古陶瓷鉴定中的应用. 物理, 35(05), 438-442.

[5]GB/T30234—2013《文物展品标牌》

来源：科普中国