Методы статистического анализа исторических текстов (часть 1) - Анатолий Фоменко
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
C14 → N14 + (beta)^- (4)
Период полураспада равен примерно 5600 лет, так что 1 % радиоуглерода распадается примерно за 80 лет. Отсюда легко определить, что равновесное количество C14 на Земле составляет примерно 60 тонн, с ошибкой плюс-минус 25 %, то есть от 45 до 75 тонн.
Образовавшийся радиоуглерод перемешивается в атмосфере, поглощается океанами и усваивается организмами. Сфера распространения углерода называется обменным углеродным резервуаром. Он состоит (см. [228], с. 30) из атмосферы, биосферы, поверхностных и глубинных океанических вод. См. рис. 1.59. Числа на этом рисунке обозначают количество углерода в той или иной части обменного резервуара. Содержание углерода в атмосфере принято при этом за 1. Выход углерода из обменного резервуара в результате отложения осадков на дно океана на рис. 1.59 не отражен. «Под радиоуглеродным возрастом подразумевается время, прошедшее с момента выхода объекта из обменного фонда до момента измерения C14 в образце» [25], с. 32.
16.2.3. Гипотезы, лежащие в основе радиоуглеродного метода
Теоретическая идея измерения радиоуглеродного возраста очень проста. Для этого достаточно знать:
1) содержание радиоуглерода в объеме в момент выхода объекта из обменного фонда,
2) точный период полураспада радиоуглерода C14.
После этого, взяв достаточный объем образца, следует измерить количество радиоуглерода в настоящий момент и простым вычитанием и делением вычислить время, которое прошло с момента выхода объекта из обменного резервуара до момента измерения. Однако, на практике эта внешне простая идея встречается со значительными трудностями. Сразу отметим, что любое УМЕНЬШЕНИЕ относительного количества C14 в силу тех или иных причин приводит к «УДРЕВНЕНИЮ образца».
16.2.4. Момент выхода объекта из обменного резервуара
Итак, во-первых, что значит «момент выхода объекта из обменного резервуара»? ПЕРВАЯ ГИПОТЕЗА Либби состоит в том, что этот момент совпадает с моментом смерти объекта. Не говоря уже о том, что момент смерти может отличаться от момента, интересующего историков (например, кусок дерева из гробницы фараона может быть срублен значительно раньше времени постройки гробницы), ясно, что отождествление момента выхода объекта из обменного резервуара с моментом смерти верно только «в первом приближении». Дело в том, что после смерти объекта ОБМЕН УГЛЕРОДОМ НЕ ПРЕКРАЩАЕТСЯ. Он лишь замедляется, приобретая другую форму, и это обстоятельство необходимо учитывать. Известно (см. [25], с. 31) по крайней мере три процесса, протекающие после смерти и приводящие к изменению содержания радиоуглерода в организме:
1) гниение органического образца,
2) изотопный обмен с посторонним углеродом,
3) абсорбция углерода из окружающей среды.
М.Дж. Эйткин пишет: «Единственно возможный тип разложения — это образование окиси или двуокиси углерода. Но ЭТОТ ПРОЦЕСС НЕ ИМЕЕТ ЗНАЧЕНИЯ, так как он связан только с УХОДОМ УГЛЕРОДА» [228], с. 149. По-видимому, здесь М.Дж. Эйткин имеет в виду, что поскольку окисление изотопов углерода происходит с одинаковой скоростью, оно не нарушает процентного содержания радиоуглерода. Однако в другом месте он пишет: «Хотя C14 в химическом отношении идентичен C12, его больший атомный вес непременно проявляется в результате процессов, имеющих место в природе. Механизм обмена между атмосферным углекислым газом и карботаном океана обусловливает несколько большую (на 1,2 %) концентрацию C14 в карбонатах; наоборот, фотосинтез атмосферной углекислоты в растительном мире Земли приводит К НЕСКОЛЬКО МЕНЬШЕЙ (в среднем на 3,7 %) концентрации С14 в последнем» [228], с. 159.
Крег (см. [252], а также [228], с. 143) приводит следующую таблицу распределения углерода и радиоуглерода в различных частях обменного резервуара:
Колич. углерода, триллионы тонн / Эффект разделения для C14
Атмосфера……………………..0,64…………1,037
Биосфера Земли (живая)………….0,30…………1,000
Гумус…………………………1,10…………1,000
Биосфера моря………………….0,01…………1,024
Растворенные в море органические вещества…………..2,72…………1,024
Неорганические вещества в море…..35,40………..1,049
Следовательно, МЕНЬШЕ ВСЕГО РАДИОУГЛЕРОДА В БИОСФЕРЕ И ГУМУСЕ И БОЛЬШЕ ВСЕГО В НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВАХ И МОРСКОЙ ВОДЕ.
Нам неизвестно, каково различие в скорости окисления изотопов углерода при процессах гниения, но выше приведенные данные заставляют полагать, что это различие должно быть вполне заметно. Во всяком случае, ПРОЦЕСС ОКИСЛЕНИЯ УГЛЕРОДА ЯВЛЯЕТСЯ ОБРАТНЫМ ПРОЦЕССОМ К ПРОЦЕССУ ЕГО ФОТОСИНТЕЗА ИЗ АТМОСФЕРНОГО ГАЗА, И ПОТОМУ ИЗОТОП С14 ДОЛЖЕН ОКИСЛЯТЬСЯ БЫСТРЕЕ (С БОЛЬШЕЙ ВЕРОЯТНОСТЬЮ), ЧЕМ ИЗОТОП C12. СЛЕДОВАТЕЛЬНО, В ГНИЮЩИХ (ИЛИ ГНИВШИХ) ОБРАЗЦАХ КОНЦЕНТРАЦИЯ РАДИОУГЛЕРОДА C14 ДОЛЖНА УМЕНЬШАТЬСЯ. ТЕМ САМЫМ, ЭТИ ОБРАЗЦЫ СТАНОВЯТСЯ «БОЛЕЕ ДРЕВНИМИ», ЧЕМ ОНИ ЯВЛЯЮТСЯ НА САМОМ ДЕЛЕ. Это — один из механизмов, приводящий к «старению образцов». И как мы видели на конкретных примерах из предыдущего раздела, такое «старение» действительно наблюдается и приводит к сильному искажению радиоуглеродных датировок.
Другие возможности обмена углерода между образцами и обменным резервуаром, по-видимому, ВООБЩЕ ТРУДНО КОЛИЧЕСТВЕННО УЧЕСТЬ. Считается, что «наиболее инертно обугленное органическое вещество и древесина. У известной части костей и карбонатов раковин, наоборот, часто наблюдается изменение изотопного состава» [25], с. 31. ПОСКОЛЬКУ УЧЕТ ВОЗМОЖНОГО ОБМЕНА УГЛЕРОДА, ТАКИМ ОБРАЗОМ, ПРАКТИЧЕСКИ НЕРЕАЛЕН, ТО ПРИ ИЗМЕРЕНИЯХ ЕГО ФАКТИЧЕСКИ ИГНОРИРУЮТ. Стандартные методики радиоуглеродных измерений обсуждают в лучшем случае лишь способы очистки образца от постороннего радиоуглерода и причины возможного загрязнения образца. Например, С.В. Бутомо ограничивается утверждением, что «обугленное органическое вещество и ХОРОШО СОХРАНИВШАЯСЯ (?! — А.Ф.) древесина в большинстве случаев достаточно надежны» [25], с. 31.
М.Дж. Эйткин к этому добавляет, что «при работе с любым образцом надо тщательно очистить его от чужеродных корешков и волокон, а также обработать кислотой, чтобы растворить всякие осадочные карбонаты. Для удаления гумуса можно промыть образец в щелочном растворе» [228], с. 149.
Обратим внимание, что важный вопрос: не меняет ли эта «химическая очистка» содержания радиоуглерода, — в то время даже не ставился. А ведь именно в те годы и было заявлено, что радиоуглеродный метод «подтверждает историческую хронологию».
16.2.5. Изменение содержания радиоуглерода в обменном фонде
ВТОРАЯ ГИПОТЕЗА Либби состоит в том, что содержание радиоуглерода в обменном резервуаре НЕ МЕНЯЕТСЯ СО ВРЕМЕНЕМ. Эта гипотеза, конечно, также НЕВЕРНА, и эффекты, влияющие с течением времени на изменение содержания радиоуглерода в обменном фонде, необходимо учитывать. Из приведенных выше оценок общего объема радиоуглерода на Земле вытекает, что в современном образце один атом радиоуглерода приходится на 0,8×1012 атомов обыкновенного углерода. Это означает (см. [228], с. 143), что в одном грамме природного углерода происходит В СРЕДНЕМ 15 РАСПАДОВ В МИНУТУ. Поэтому, если в момент смерти объекта содержание радиоуглерода в обменном резервуаре отличалось от современного на 1 %, то при расчете возраста такого образца, возникнет ошибка примерно в 80 лет, 2 % дадут ошибку в 160 лет, и т. д. (!). Отклонение на 10 % дает ошибку в возрасте на 800 лет, а при еще бóльших отклонениях линейный закон нарушится и отклонение, скажем, в 20 % приведет к ошибке в определении возраста не на 1600 лет, а уже на 1760 лет и т. д. Содержание радиоуглерода в древних образцах в момент их выхода из обменного резервуара не может быть определено иначе, как сравнением с содержанием радиоуглерода в современных образцах, и учетом ряда эффектов, влияющих на изменение содержания радиоуглерода в образцах с течением времени. М.Дж. Эйткин указывает следующие известные эффекты, влияющие на содержание радиоуглерода в обменном резервуаре.
а) Изменение скорости образования радиоуглерода, в зависимости от изменения интенсивности космического излучения.
б) Изменение размеров обменного резервуара.
в) Конечная скорость перемешивания между различными частями обменного резервуара.
г) Разделение изотопов в обменном резервуаре.
М.Дж. Эйткин справедливо отмечает, что «ОПРЕДЕЛЕННЫЕ ДАННЫЕ, КАСАЮЩИЕСЯ ПУНКТОВ (А) И (Б), ТРУДНО ПОЛУЧИТЬ ИНЫМ СПОСОБОМ, КРОМЕ ИЗМЕРЕНИЙ НА ОБРАЗЦАХ, ДОСТОВЕРНО ДАТИРОВАННЫХ ДРУГИМИ МЕТОДАМИ» [228], С.153. Таким образом, вскрывается исключительно важное обстоятельство. Оказывается, для правильной градуировки «радиоуглеродной шкалы» физикам была нужна посторонняя, достоверная информация об исторических датах. Доверившись историкам, они брали даты из учебников по истории и хронологических таблиц. Но в таком случае получается, что физиков ввели в заблуждение. С самого начала в фундамент радиоуглеродного метода была заложена все та же скалигеровская хронология исторических образцов. Ее перестройка неизбежно изменит по меньшей мере некоторые фундаментальные предпосылки, лежащие в основе радиоуглеродного датирования.
