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科学家使用称为 放射测年法的技术估算岩石﹑化石和地球的年代。许多人被引导相信,放射性测年法已经证明地球有几十亿年之久。这引起许多基督徒重新评估圣经的创造记录,特别是创世记第一章中 “日”一词的意义。当我们特别集中注意这种特别形式的放射性测年法(碳测年法)的时候,我们就会明白碳测年法强有力地支持年轻的地球。
基础
在我们详细探讨如何使用放射测年法之前,我们需要回顾一些来自化学的初步概念。想想原子是物质的基本模块。原子是由更小的粒子组成的。它们称为质子﹑中子和电子。质子和中子组成了原子的中心(核子),电子形成核子周围的外壳。
原子核中质子的数目决定了元素类型。例如,所有的碳原子都有6个质子,所有的氮原子都有7个质子,所有的氧原子都有8个质子。原子的类型不同,核子里中子的数目因特定的原子类型而变化。那么,一个碳原子可能有6个中子,或7个中子,可能或8个中子—但它总是有6个质子。 “同位素”是一种元素几个不同形式中的任一个,每个形式有不同的中子数。
某些元素中有些同位素是不稳定的。它们在称为 “放射性衰变”的过程中会自然改变成另一种原子。既然这一过程是以已知的速率发生的,那么科学家试图用它像 “钟”一样了解岩石或化石是在多长以前形成的。放射测年法有两种主要的应用。一种是使用碳 -14测定化石(曾经存活的生物)的年代,另一种是用来测定岩石的年代和地球的年龄。
碳 -14测年法
碳-14(14C)也被称为放射性碳。有人声称它是可靠测年法, 它确定化石年代达到5万至6万年之间。如果这种说法是真实的,那么年轻地球(大约6千年)的圣经记录是有疑问的。因为几万年的14C年代是普遍的。
当科学家对数据的解释与经文清楚的意思不一致的时候,我们绝不应该重新解释圣经。神明白自己要表达什么,而且他对科学的理解是无误的,而我们的理解是有误的。那么我们绝不应该认为更改他的话语是有必要的。创世记第一章定义创造的日是按照字面解释的日( “日”一词与数目一起在旧约中总是意指正常的日, “有早晨,有晚上”进一步定义日为按照字面解释的日)。既然圣经是神默示的话语,那么我们应该问以下几个问题来检查14C测年法标准解释的有效性:
对数据的解释是来自经验性的观测科学,还是对过去事件的解释(历史科学)?
在测年法中含有任何假设吗?
14C测年法所提供的年代与我们所观察到的一致吗?
所有科学都接受14C测年法是可靠和准确的吗?
所有的放射性测年法都使用现在的科学程序解释过去所发生的事件。这里所用的程序不是没有疑问。世俗的(进化论的) 世界观解释宇宙和世界有数十亿之久。圣经教导年轻的宇宙和地球。科学支持哪一种世界观?难道碳-14能解决哪一种世界观更准确吗?
使用碳-14测年法常常受人误解。 碳-14主要用来测定曾经存活的生物(有机体)。它无法被用来直接测定岩石的年代。可是,它可以被用来对某些有机体, 如钻石(钻石包含碳-14)的时间。因为碳-14的衰变率很快,它只能测定几千年范围的年代,而不是几百万年。
碳会自然产生三种不同的类别(同位素): 12C﹑13C和14C。
碳-14被用来测年的原因是它很不稳定(放射性),而12C和13C是稳定的。放射性的意思是碳-14会随着时间的过去衰变(放射出射线),于是变成不同的元素。在此过程期间(称为 “β衰变”),碳-14原子中的中子会转变成质子。因着失去一个中子和得到一个质子,碳-14被变成氮-14(14N = 7个质子和7个中子)。
如果碳-14不断地衰变,地球最终会消耗所有的碳-14吗?答案是否定的。碳-14不断被增加到大气层中。从外太空来的宇宙射线(包括高水平的能量) 撞击地球上空的大气层。这些宇宙射线与大气层中的原子发生碰撞,使它们产生分裂。来自这些碎片原子的中子与氮-14原子(大气层主要是由氮和氧组成的)发生碰撞,把它们转变成碳-14。
一旦碳-14产生,它就会与大气层中的氧结合(12C表现像14C。一样,也会与氧结合)产生二氧化碳(CO2)。因为CO2会与植物混合(意思是我们吃的食物包含12C和14C),所以12C和14C在所有的活生物中应该有同样的比率,正如在我们呼吸的空气中一样)。
碳-14测年过程是怎么工作的?
一旦活生物死亡,测年过程就会开始。只要有机体仍然活着,它就会继续吸引14C;可是,当它死亡的时候,它就会停止。既然14C是放射性的(衰变为氮-14),死亡有机体中14C的数目会随着时间的过去变得越来越少。因此,测年的过程包含测定14C数目(衰变后仍然存在的部分)。科学家现在使用一种称为 “加速器质量光谱仪”(AMS)的装置来确定14C到12C的数目,这增加假定的准确率到8000年左右。为了实际地对年代作出测量,我们也需要了解其它的事情,其中两件事情包括以下的问题:
14C衰变有多快?
当生物死亡时它里面14C数目是多少?
放射性元素的衰变率可以根据半衰期来描述。原子的半衰期是指样本中半个原子衰变所用去的时间。 14C的衰变期是5730年。例如, 开始(在时间 “零”时)装满14C原子的罐子在5730年结束时(一个半衰期)会有一半的14C原子和一半的14N原子。在11460年结束时(二个半衰期), 罐里会有1/4的14C原子和3/4的14N原子。
既然14C的半衰期是已知的(它衰变的速率),那么惟一留待确定的部分是化石中14C开始的数目。如果科学家知道生物死时其中本来所含的14C数目,他们就可以测定现在的数目,然后计算多少个半衰期已经过去。
既然没有人测定过生物死时14C的数目,科学家就需要找到一种确定多少14C已发生衰变的方法。要做到这一步,科学家使用了碳的主要同位素—称为碳-12(12C)。因为12C是稳定的碳同位素,所以它会仍然恒定不变;然而,生物死后其中所含的14C数目会减少。所有的活生物 都是从食物和呼吸中得到碳 (14C和12C)。因此,活生物中 14C和12C的比率与大气层中一样的。这个比率会使每30亿个碳-12原子产生一个14C原子。科学可以使用这一比率确定14C开始的数目。
当有机体死亡的时候,这一比率(1比1012)会开始改变。 12C的数目会仍然不变,但是14C的数目会变得越来越少。比率越小,有机体死亡的时间越长。以下的图表显示了使用这一比率所估测的年代。
14C残余的 12C残余的 死亡的年数
百分比 百分比 比率 半衰期的数目 化石的年代
100
100
1比1012
0
0
50
100
1比2×1012
1
5730
25
100
1比4×1012
2
11460
12.5
100
1比8×1012
3
17190
6.25
100
1比16×1012
4
22920
3.125
100
1比32×1012
5
28650