核物理引发的考古学革命──从一万七千年前的拉斯科洞窟说起 | 当阿热遇见赛先生

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似乎并不太乐意，最终将自我调整。这里涉及一个关键问题——量子物理是概率性的（probabilistic）。我们不能预测一个特定的原子核何时会衰变（decay） ^[3] ，只能预测，给定大量的 原子核，何时这一半的原子核会衰变。这个时间段称为“半衰期”（half-life），对于 来说，半衰期约为5730年。

顺此一提，有一些不稳定的原子核具有万亿分之一秒的极短的半衰期，而另一些则具有数亿年的极长的半衰期。因此，你应该已经获得了一个提示：为什么 能与人类考古学相关？这个发现及其应用对我们来说是幸运的。

以上所述的皆为基本的核物理。我们的故事从塞尔日·科尔夫 ^[4] （Serge Korff，1906－1989）开始。他出生于一个俄罗斯贵族的学术家庭，随后移民到美国。完成普林斯顿大学的本科和研究生学业后，科尔夫从20世纪40年代开始，测量在上层大气中的宇宙射线（cosmic rays）。读者可能知道，地球被这些来自太空的亚原子粒子（subatomic particles），即称为“宇宙射线”，不断地轰击。科尔夫发现同位素 ，不断地由宇宙射线的中子与大气的 原子核（具有7个质子和7个中子的稳定的氮原子核）碰撞产生 ^[5] 。以这种方式产生的 稳定地衰减，从而导致不稳定的 与稳定的 最终 形成固定比率 ^[6] 。

当时在芝加哥大学的威拉得·利比（Willard Libby，1908－1980），读了科尔夫的文章后，灵机一动，想出了一个聪明的方法：即使用 与 的比率去测量有机材料，进而推溯其形成之年代。有了这个“后见之明”，也许你现在可以看得出这是如何做到的？

植物，通过呼吸进二氧化碳，不断地以一个固定比率吸收 与 原子核，而这个比率正是由大气中这两种同位素的比率决定。动物，通过吃植物或其他动物，也在其体内含有固定比率的 与 原子核。但当树木或动物死亡时，它们不再吸收环境中的碳原子核。从那时起，

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