Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://chronos.msu.ru/old/RPUBS/sklyarov_menu_radiougolnogo.htm
Дата изменения: Fri Dec 6 19:08:13 2013
Дата индексирования: Fri Feb 28 20:42:34 2014
Кодировка: Windows-1251

Поисковые слова: дендрохронология
Андрей Скляров

 

А.Скляров

Чего изволите-с?..

Меню радиоуглеродного датирования и дендрохронологии.

"Поднимаю гирю - совершаю работу по преодолению гравитации;

опускаю - ту же работу совершает гравитация. Энергия гири

не изменилась... Почему же я при этом устаю?.."

Из "парадоксов" теории и практики

* * *

Не столь обязательное, но все-таки полезное, почти лирическое введение

Мне с детства нравилось экспериментировать. Так и хотелось все "пощупать собственными руками"...

Может быть именно поэтому судьба занесла меня как-то в область экспериментальной физики. И еще в незапамятные т.н. "застойные годы" на лабораторных работах в институте пришлось столкнуться с тем, что в реальной науке имеют место два очень разных подхода к экспериментальным исследованиям.

Подход первый ("на заказ").

Одна преподавательница, дама средних лет, постоянно требовала от нас (студентов) предъявлять ей лишь такие результаты экспериментов, где погрешность не превышала бы нескольких процентов. Не приведи Господь (хоть я в него и не верю), представить ей результаты, разброс которых был бы процентов десять!.. А уж разброс процентов в двадцать и более трактовался ей просто как плохая подготовка к эксперименту и небрежное его проведение, - что, конечно же, беспощадно каралось оценкой.

Но какое оборудование может быть в учебном заведении?.. Явно: весьма далекое от совершенного (хотя нам на наш институт - Московский физтех - было грех жаловаться; во многих других дело обстояло значительно хуже). Естественно, что большинство лабораторных работ исполнялось что называется "на левой коленке".

И как быть в подобной ситуации бедному студенту, которого оценка, конечно же, интересует куда больше, нежели "переоткрытие" давно известных зависимостей и величин?.. Понятное дело, что "плохие" результаты отправлялись в корзину, а более-менее близкие просто "подтягивались" к тому, что следовало из теории, за счет некоторых "корректировок" протоколов испытаний. Все равно эти протоколы никто не проверял...

Полное господство девиза: "Нужен результат?.. Будет вам результат!"

Подход второй ("поиск истины").

На следующем курсе даму сменил молодой и энергичный преподаватель. Его предъявление результатов с разбросом в несколько процентов просто приводило в ярость, и выработанная привычка к "корректировке" дорого нам обошлась...

Логика его сводилась к следующему.

Погрешность в 2-3% обеспечивают лишь самые лучшие лаборатории мира. Погрешность в 5-10% - отличный результат, если его действительно удается обеспечить. Результат эксперимента - состоявшийся факт, сколь бы далек от теоретически расчетного значения он не оказался. Поэтому на имевшемся оборудовании студенты могут получать разброс хоть в 200, хоть в 300 процентов. Это - не важно. Важно: уметь объяснить полученный результат, найти причины погрешности, предложить способы ее уменьшения и определить практический предел этого уменьшения, исходя из конкретных условий эксперимента.

Как видите, данные два подхода к эмпирическому исследованию отличаются в корне...

Учебное заведение, конечно, - лишь учебное заведение... Но, как выяснилось в дальнейшем, в нем нам ясно продемонстрировали все то, что происходит и в реальной "взрослой" жизни.

Казалось бы: один из ведущих институтов космической отрасли (уже не образовательный!); современнейшее оборудование; установки, "пожирающие" столько энергии, сколько производит ДнепроГЭС; высочайшая ответственность за объективность результата... Но и здесь, как обнаружилось, находят себе место оба подхода. Более того, они "гармонично" сочетаются.

Когда требуется отладить работу экспериментальной установки, разобраться в методике получения необходимых объективных данных, - используется второй из перечисленных подходов - подход "поиска истины". Самого себя ведь обманывать не будешь, - результат есть результат. Да и остается все "внутри", - "сор из избы" не выносится...

Иное дело, когда речь идет о выполнении "внешнего" заказа (да еще связанного с живыми деньгами)!.. Какой же заказчик будет оплачивать сумасшедший разброс данных, даже если этот разброс имеет место быть в реальности?.. Вот и процветал здесь первый подход - подход "на заказ". "Неудачные" эксперименты шли в корзину, а заказчик получал то, что хотел...

(Автору пришлось однажды столкнуться даже с таким фактом. Через лет двадцать уже рутинной работы по налаженной процедуре исследования вдруг выяснилось, что один из основных энергетических параметров вследствие погрешностей технологии измерения систематически завышался на 30%. "Методисты" это обнаружили в процессе перехода на более точное измерительное оборудование. Но выводы "методистов" были отправлены в самый дальний ящик стола, поскольку никто бы не решился признаться внешнему заказчику и кормильцу, что тот на протяжении стольких лет получал заведомо ошибочный результат... Благо: ошибка не вела к катастрофическим последствиям, а только создавала излишний "запас прочности", вылетавший, правда, государству "в копеечку".)

* * *

В первое время, когда знакомишься с "официальной" литературой по истории и археологии, доминирует определенное доверие к приводимой в книгах информации. Да и как же иначе?.. Серьезные люди, посвятившие свою жизнь любимому делу, профессионально восстанавливают прошлое человечества. И в "помощниках" у них современные методы исследования и оснащенные лаборатории. Чего же сомневаться в их выводах?!.

Когда встречается фраза типа "находка датирована с помощью радиоуглеродного метода таким-то возрастом плюс-минус столько-то лет", редко возникает сомнение в достоверности данных по "таким-то" и "столько-то". Читатель, глубоко не вдающийся в тонкости метода, вряд ли усомнится в прочитанном.

Однако современное состояние истории и археологии характеризуется тем, что уже далеко не все так идеально вписывается в единую официально утвержденную картинку. Постепенно накапливаются артефакты, которые никак не хотят укладываться в ее прокрустово ложе. И вот тут-то, с некоторого момента некоторые "детали" начинают резать глаз.

Сначала, встречая цифры типа 2675+50 год до н.э. или 4530+170 год до н.э., испытываешь восхищение перед современными научными методами исследования (погрешность составляет всего чуть более 1% в первом случае и 2,5% во втором!). Но когда на подобную датировку накладываются факты, никак не вписывающиеся в стройную "академическую" картину, постепенно накапливается подозрение в том, что столь точный результат, по меньшей мере "приукрашен", а датировка носит черты исполнения "на заказ", а не "поиска истины". И тут возникает желание разобраться в достоверности подобной точности.

* * *

Попутное замечание.

Я абсолютно не являюсь сторонником г-на Фоменко, сводящего официально принятый вариант истории к некоему "всемирному заговору фальсификаторов". Как не являюсь и сторонником креационистов, пытающихся втиснуть историю Земли и человечества в узкие рамки Библии. Скорее наоборот... И хотя некоторые данные этих направлений я использую далее, среди моих целей нет задачи сжать или растянуть временную шкалу, а есть лишь желание применить второй из упомянутых подходов к эмпирическому исследованию (подход, условно названный "поиском истины"), - т.е. просто понять реальное положение дел.

* * *

 

 

 

Теория метода радиоуглеродного датирования

Одним из основных химических элементов круговорота веществ в биосфере Земли является углерод, который встречается в виде трех изотопов: 12С, 13С, 14С. В атмосфере углерод присутствует в основном в виде углекислого газа. Есть и другие соединения, но их уровень незначителен по сравнению с СО2. Львиная доля углерода приходится на изотоп 12С. На изотоп 13С приходится примерно 0,1%, а доля 14С - 1,18.10-12.

Интересующий нас далее изотоп 14С образуется в верхних слоях атмосферы из азота воздуха под воздействием космических лучей по реакции:

14N + n R 14C + p+

Из атмосферного воздуха изотоп 14С в процессе обмена веществ попадает в биосферу Земли. При этом основным каналом поступления 14С в живые организмы является фотосинтез растений, а далее - по пищевой цепочке - он попадает в организм животных. Через биосферу и непосредственно из атмосферы (хотя и менее интенсивно) 14С попадает в почву и воду океанов.

Если изотопы 12С и 13С являются устойчивыми, то 14С радиоактивен и с течением времени распадается по реакции:

14С R 14N + e- + n

Данная реакция (как и другие реакции радиоактивного распада) характеризуется зависимостью:

А/А0 = exp (-t/T)

где А0 - концентрация 14С в некотором образце в начальный момент времени; А - концентрация 14С в момент времени t; Т - период полураспада, равный для радиоуглерода величине 5730+40 лет.

Именно это свойство нестабильности и "склонности" к распаду и используется в радиоуглеродных методах исследования, которые можно разделить на задачи двух видов (это деление нам понадобится в дальнейшем).

Первый вид - прямая задача.

Если известно время t, т.е. если известен возраст образца, то по текущему содержанию 14С (и вышеприведенной зависимости) можно определить содержание радиоуглерода в образце в начальный момент времени, т.е. во время t назад.

Взаимосвязь содержания радиоуглерода в биосфере и атмосфере Земли позволяет далее определять содержание 14С в атмосфере планеты в прошлом, а через него и изменения различных факторов, влияющих на процесс образования 14С (магнитного поля Земли, солнечной активности, мощности потока космических лучей и т.д. и т.п.).

Но, несмотря на всю увлекательность данного направления исследований, мы на них здесь не будем останавливаться, поскольку нас будет интересовать другой вид задачи.

Второй вид - обратная задача.

Если известно начальное содержание 14С в образце, то, измерив его содержание в текущий момент времени, по той же вышеприведенной зависимости можно определить возраст образца. И здесь открываются привлекательные перспективы для археологов и историков.

В силу важности соответствующих задач Либби, первым применивший радиоуглеродный метод к датированию образцов еще 60 лет назад, был даже удостоен Нобелевской премии...

Но, как говорится: гладко было на бумаге, да забыли про овраги...

Теория - это одно, а практика - совершенно другое. И вслед за первыми успехами метода радиоуглеродного датирования последовали и его неудачи. Начали обнаруживаться серьезные расхождения между известным возрастом (определенным другими методами) образцов и радиоуглеродным возрастом этих же образцов; радиоуглеродные измерения давали противоречивые результаты и т.д. и т.п. Все это заставило исследователей всерьез потрудиться над усовершенствованием самой методики радиоуглеродного датирования.

Дело в том, что для возможности определения возр