碳定年法
- 前提
碳定年法――它是什么和作用原理
碳定年法的作用原理是：碳是大气、地球、海洋和任何生物体内大量存在的自然元素。碳-12是最常见的同位素，约1兆碳原子中只有一个碳-14。在上层大气中当氮-14（N-14）由于宇宙射线轰击发生改变就产生碳-14（一个质子被中子所代替，有效地将氮原子变成碳的同位素）。这种新的同位素被叫做“放射性碳”，因为它具有放射性，不过没有危险性。它自然是不稳定的，一段时间后会自发衰变为氮-14。半个放射性碳的样本要衰变成为氮大约要有5，730年。其余的碳的一半的衰变又要经过5，730年，再剩下的碳的一半又再要5，730年，依此类推。半个样本衰变的时间被成为“半衰期”。
放射性碳氧化（即与氧结合）并通过呼吸饮食等过程进入生物圈。在动植物的生命过程里，其组织中自然地纳入大量存在的碳-12同位素，同时也纳入这种极其稀有的放射性同位素，其比例约和两者在大气中的比例是一样的。当生物死亡时，它不再消耗放射性碳，而已经在它体内的碳-14会持续衰变为氮。所以，如果我们发现一个死亡生物遗体内的碳-12和碳-14的比例是应有比例的一半（即：一个碳-14比两兆碳-12，而不是一比一兆），我们就可以认为这个生物死了约5，730年（因为一半的放射性碳没有了，应该是用了5，730年衰变为氮）。如果比例是应有比例的四分之一（一比四兆），我们就认为这个生物死了11，460年（两个半衰期）。经过大约10个半衰期后，剩下的放射性碳的数量就少到无法测量了，因此这种方法不适用于推断60，000年前死去的标本年代。它的另一个局限是这种技术只能用于有机材料，如骨骼、肌体或树木。它不能直接用作测定岩石。
碳定年法：前提
碳定年法是一种基于以下三项参数的定年技术：
- 不稳定的碳-14同位素衰变为稳定的无放射性的氮-14同位素的速度，
- 在既定标本中碳-12和碳-14的比率，
- 以及在标本死亡时大气中碳-12和碳-14的比率。
碳定年法：争议
对于碳定年法的争议主要由于以下两个原因：第一，它的先决条件是一系列不确定的假设。例如，我们必须假设衰变的速度（即5，730年的半衰期）在无法观测的过去是恒定的。然而，有确定证据表明在无法观测的过去，放射性衰变是大大加速的1。我们还必须假定大气中碳-12和碳-14的比率在整个无法观测的过去是恒定的（所以我们才能知道标本死亡时的比率）。但是我们知道，“放射性碳的形成比它的衰变要快28-37%” 2，这就意味着它未曾达到平衡，也就意味着现在的比率高于无法观测到的过去的比率。我们还知道工业革命期间由于工厂二氧化碳排放的急剧增长造成这个比率下降。这种人为的浮动不是自然现象，但它表明浮动是有可能的，而且自然灾变时期对地球的影响也可能大大影响这个比率。火山喷发的二氧化碳也可能同样显著地降低这个比率。如果这样测算的话，在剧烈火山活动期间生存或死亡的标本看起来会比其实际年代久远。这个比率还会受到大气中产生碳-14的速度的影响，因为进入地球大气的宇宙射线的数量会影响碳-14产生的速度。进入地球大气的宇宙射线的数量本身也要受到地球磁场偏转宇宙射线的影响。过去140年进行的精确测量表明了地球磁场力量的稳步衰减。这就意味着放射性碳的产生曾有稳步的增长（而这会提高比率）。
最后，这种定年方法颇受争议还因为所测出的年代常常极不相符。例如，“迪玛（1977年发现的一个著名的小猛犸象）的一部分测出是40，000RCY（放射碳年），而另一部分是26，000 RCY，而就在它旁边发现的木头的时间是9，000-10，000 RCY。（沃尔特•布朗，《世界之初》，2001年，176页）
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