碳十四可信吗? — 再思放射性鉴年法 (一)

(A) 导论

1896年, 法国三个科学家Becquerel、P. Cuvrie和M. Cuvrie发现地壳内一些化学元素如铀(U, Uranium)、镭(Ra, Radium)、钍(Th, Thorium)有助于鉴定地球年龄, 从此开始了使用化学元素辐射法鉴定物年的年龄. 1947年, 美国芝加哥大学核能研究所的科学家利比(Willard F. Libby, 1908-1980), 凭着化学元素辐射功能的理论, 发明了碳十四(碳14 或 C-14)鉴定年代方法, 掀起了一个簇新鉴年代的浪期. 利比于1960年获得诺贝尔化学奖(那时他转往加州理工学院), 自此以后, 利比所提倡的碳十四鉴定年代法, 几乎垄断了世上鉴年法的局面, 世人视之为不可摇动的确据.[1]

马有藻博士评论道: “现代人读到由铀变铅, 或由碳十四变成碳十二鉴定年代法时, 首一感觉是这些科学鉴年法是确立不移的真理, 不能推翻. 这先入为主的理念极难改变过来, 再经传媒的推广, 市面鲜有用另类计算法报导, 难怪世人以讹传讹, 习非成是的思想牢牢藏在脑中, 甚难突破.”[2] 但实际上, 许多熟悉碳十四鉴年法的科学家都知道, 此测量法在计算超过5千年以前的东西之年龄就不准确了, 因为这测量法的原理和假设存有很大缺陷.

(B) 碳十四计算法的原理

放射性元素如铀、铷、钾经若干年后, 便“腐化”(蜕变)成另一不含放射性质的元素, 这种关系通称“母子”关系(注: 英文书多用“母女”). “母”是原来的放射元素, “子”是不含放射性质的元素, 如下表:

放射性元素 (母)	经历 (半衰期)	变成不放射元素 (子/女)
铀 (U238)	4.5 by	铅 (Pb206)
铷 (Rb87)	4.6 by	锶 (Sr87)
钾 (K40)	1.7 by	氩 (A40)
碳14 (C14)	5730年	碳12 (C12)

* by = billion years, 即10亿年 (故4.5 by = 45亿年)

马有藻指出, 就如上图所显示的, 铀(100%)经过4.5by (即45亿年, 半衰期)不见了50%铀, 再经4.5by由不见50%铀, 即是过了9by后, 铀只得25%, 而子(铅)的含量相对是: 100%铀®0%铅; 50%铀¬®50%铅; 25%铀®75%铅. 科学家认为(假设)这比例是恒常不变的. 根据这样的推论, 他们若在一块石头(或其他物体)内找寻“母子”的含量(如铀和铅), 从它们含量多少便可算出母或子的年纪来.[3]

(C) 碳十四计算法的缺陷

(C.1) 碳十四计算法的推论

曾任华盛顿大学生化系及化学系研究员的苏绯云博士指出, 生化学家在实验室研究生物年代, 很信任碳十四计算法(或作: 碳14测年法/鉴年法). 譬如他们找到一些含碳的东西, 如木头、骨头等, 就计算其中碳十四与碳十二的比例. 正常的碳是碳十二(C-12), 放射性的碳是碳十四(C-14). 在今天的环境中, 碳十四与碳十二的比例大约是1:1,000,000,000,000. 许多碳十二才有一个碳十四.

动物活时, 需要吃喝、呼吸, 体内与周围环境的碳不断交流, 因此碳十四与碳十二的比例, 在体内和在环境中, 应该是一样的. 但动物死后, 体内的碳十四因为是放射性的, 所以遗骸中碳十四愈来愈少. 我们拾到一根骨头, 可以测试其中碳十四与碳十二的比例(现在我们把C14/C12暂时只称C14的量[碳十四量], 方便我们沟通). 若我们的样本有10个碳十四, 今天外面的环境有20个, 则推论是这个动物已死去5千多年. 因为由20变10, 少了一半, 而碳十四之半衰期(half-life)是5千多年.[4]

(C.2) 碳十四计算法的问题

针对以上的推论, 苏绯云博士一针见血地评论道: “你看这结论有问题吗? 有的, 因为动物死时, 环境中的碳十四不一定等于今天环境中的碳十四. 那么, 当时环境中的碳十四有多少呢? 没有人知道.”

她解释说: “用碳十四计算年龄的方法, 是从1955年开始, 距今不到50年.[5] 所以, 即使距今100年的环境中有多少碳十四, 我们也无从知道. 假若我们假设过去的环境中的碳十四和今天一模一样, 那么结论就可能错了. 因那动物活着时, 也许环境只有11个碳十四, 那么那骨头中的碳十四, 是从11减至10, 而不是从20减至10. 那动物便没死了5千年之久.”

“还有一个可能的例外,” 她继续写道, “有些生物能分辨碳十四和碳十二, 它们拒绝吸收碳十四. 这样, 它们尚活的时候, 体内的碳十四就比外界环境中的碳十四少, 若我们把它死时体内的碳十四量(碳十四与碳十二的比例, 即C14/C12. 下同), 看作与今天环境中的碳十四量一样, 岂不是差之毫厘, 谬之千里吗? 甚至还活着的生物也可能被算出已死千年了!”

苏绯云指出, 今天我们信任碳十四, 是因为在实验室做研究时, 有个起点计算. 我们知道开始时有多少个碳十四. 可是若在外面拾来一根骨头, 以碳十四计算它的年龄, 就只能将现今环境中C14的量, 当作那动物的开头, 其实不知真正的开头. 那么, 结论怎能正确? 幸好, 我们可以借助树木的年轮作研究. 树木多是一年一个年轮, 有时一年两个, 有时两年一个, 相差不远, 不会相差几万倍. 今天最老的树是4千多年, 只要它仍活着, 就可计算其年份. 最中心的年轮是4千多年前生的, 我们可以用年轮来对照一下. 所以, 4千多年内的东西, 以碳十四方法计算, 结果也许不错. 再早的就无法测知了.[6]

(C.3) 碳十四计算法的假设

马有藻也指出以碳十四鉴年法的问题. 他写道: “表明看来, 放射性元素定年法似乎准确及可靠, 其实这种计时法有甚可质疑之处, 因为所有放射性元素鉴年法均建立在一些基本假设上, 只是很少科学家告诉你这些基本假设是什么. … 这样的计算是建立在三个假设之上: (1) 假设石头里的放射元素是由100%开始的; (2) 假设石头里的铀变铅的速度没有改变; (3) 假设石头里的铀或铅没有“逸走”(leach out). 可是这些假设是不正确的.” 马有藻接着列出原因:

1) 因为世界上从来没有100%放射性元素(例如100%纯铀(pure uranium), 故此有谁知道石头里的铀是由100%开始呢? 事实上, 有甚多石头本身有铅在内, 反而没有半点铀的痕迹(有“子”没有“母”), 此点进化论学者兼美国地质学会主笔赛德曼教授(Prof. David Seidemann)也承认(马有藻指出, 这可能是神创造矿物时, 他将铅置在石头内).

2) 石头内“铀变铅的速度永恒不改”亦是一个假设, 因为石头在露天风霜雨侵、地震尘灰、各种天气的变化、或在水平线高达1千尺、在深海1万尺不同地点、太阳光的强弱及一些世界性的灾祸, 必大大影响放射性元素的蜕变速度率. 这点多位进化论的学者(如F. Juenemann、W. Beck、K.L. Currie等)都在他们的著作内也不得不承认.

3) 石头内的放射性元素物母或子不可能没有逸走, 因为风雨的侵蚀、冷热的改变、水灾旱灾、大气压的变动等皆使母子元素的原子成分消减, 所以由铀变铅的方法(其他方法类同)是常不正确的. 有人将热滚水不停地浇在一块坚如铁钢的花岗岩(granite)上, 经过4小时, 发现其内80%的钾已逸走. 水力学权威莫里斯博士(H. M. Morris)说石头在巨大水压下, 其内的矿物不断流失. 所以石块年纪若上百万年如进化论所言, 岂非所有矿物全部“逸走”?!

4) 1973年, 加拿大阿尔伯达省(Alberta)的Grande Praire小镇、草原圣经学院附近, 一大树林旁边的高压电缆突然断掉, 电缆电殛泥土数小时之久. 电源渗入泥土里, 将泥土中的矽(“硅”[silicon]的旧称)溶解, 随即将树根“化石化”. 根据里贾纳大学(University of Regina)科学家用钾变氩法鉴定树龄, 报告是超乎百万年(原来高热足使放射性元素失去原有的“报龄技能”).

马有藻总结道: “以上所说部分指出使用放射性元素鉴定年代法是基于假设才成立的(假设是未经证实的看法, 编者按). 假设建在假设上不是产生理论, 而是更大的假设.”[7]

(C.4) 灭世洪水影响碳十四计算法

圣经中记载洪水曾经灭世, 这对世界的生态产生很大影响. 苏绯云指出, 如果圣经创世记第6至9章记载洪水灭世之事是事实, 则最老的生物应该是有4千多年; 因为洪水时所有生物(除了鱼类)都被淹没. 洪水前后的世界应该截然不同. 也许洪水前碳十四很少.

圣经说: “当挪亚六百岁, 二月十七日那一天, 大渊的泉源都裂开了, 天上的窗户也敞开了, 四十昼夜降大雨在地上”(创7:11-12). 苏绯云认为这情况可从美国华盛顿州圣海伦(St. Helen)火山爆发了解一样: 1980年5月18日是个大晴天, 万里无云, 但火山爆发时, 附近下了很多雨. 原因是火山爆发时(“大渊的泉源都裂开了”, 创7:11; 笔者注: 有学者认为创世记的“大渊泉源裂开”可指海底火山爆发), 地下水和熔浆等一同爆涌, 山上的雪变成水气, 喷涌至7、8万英尺高空, 冷却后, 聚在爆上高空的火山灰上. 火山灰是被爆炸成为“灰”的石头, 必就是细小的火山玻璃片, 这些细小的玻璃片就成了凝结点, 水气凝成水点(“天上的窗户也敞开了”, 创7:11), 因此火山附近倾盆大雨(“降大雨在地上”, 创7:12).

苏绯云推论说: “由此看来, 洪水前与洪水后地面的情况也必发生很大变化. 从宇宙光引至中子碰撞氮气(Nitrogen)而成的碳十四, 在洪水后也许增加了, 因此洪水前的生物死时体内的碳十四就比现在环境中的碳十四少得多. 虽然这也是假设, 却是合理的推论.” 她表示, 用碳十四鉴年法, 有以下几点须知:

1) 只有含碳的东西, 如木头、骨头等, 才可应用此法. 石头或已化成石头的“化石”, 不能用此法.

2) 因碳十四的半衰期是5千多年, 故不能推得太远, 顶多不过10个半衰期 — 5万年. 因此不能推算百万、千万、万万年的结果.

3) 碳十四鉴年法假定过去与现在环境中的碳十四不变, 又假定环境已有足够时间达到平衡, 这些假定都是根据进化论, 认为地球已存在极长的时间.(我在大学时, 课本说是26亿年, 现在一般相信是46亿年). 所以用现在环境中量到的碳十四, 当作该生物刚死时的体内含碳十四量, 就会算出很长的年龄来.

4) 有些生物拒绝吸收碳十四, 那么, 就算它还活着, 也可能算出来死了几千年.[8]

(D) 其他放射性元素计算法的缺陷

另外一个鉴年法是“放射性元素计算法”. 所谓“放射性元素”, 是指有些元素会自然变成另一种东西, 最普通的是钾(K, Potassium)会变成氩(Ar, Argon), 于是钾四十(K-40)就叫做放射性元素. 研究石头中有多少个钾四十, 有多少氩, 便可计算这石头的年龄.

这计算法可靠吗? 苏绯云评论说: “这计算法看来很简单, 由一样东西变成另一样, 但所得结果未必正确. 我举一个例: 在你进来时, 看见我在看书第1千页; 你想知道我已在这里看书多久了, 于是坐下来看我阅读的速度. 你观察我1分钟看1页, 于是你推算我在此已看了1千分钟书. 但这算法不可靠. 为什么? 因为也许有些是空页或插图, 有些我随便翻翻, 或不专注,做了别的事. 你现在的观察当然是正确的, 但你只能观察我现在的速度, 无法观察过去. 现在的速度, 不等于过去的速度.”

放射性元素鉴年法所应用的“半衰期”是什么? 苏绯云解释道: “例如本来有100个钾原子, 经过若干时间剩下一半(50个), 再经过同等时间, 再剩下一半的一半(25个), 如此类推, 这时间就叫半衰期. 比方‘半衰期’是45亿年, 过了45亿年, 100个变了50个; 再过45亿年, 指剩下25个. 试想, 若半衰期过去与现在不一样, 所计算出来的年份就不能准确了.

“再说, 即使速度不变, 我是否真的读了1千分钟呢? 如果我不从第1页开始读, 而是一打开就看第1千页, 若你以为我已看了1千分钟, 其实我刚进来, 只一秒钟, 那岂非错了6万倍?同样, 如果我们没有观察过那块石头最初是怎样, 实在很难推知它存在多久. 再说, (这放射性元素鉴年法)计算时, 是假设石头是在一个封闭系统里(close system), 没受过外界影响, 没其他因素加入或流出; 然而我们又怎知道(没其他因素加入或流出)呢? 我们并非从石头最初形成就看着它啊.”

苏绯云指出, 基于上述三个假设, 放射性元素鉴年法并不准确. 只要三个假设中有一个不准确, 计算出来的年份就不准确了, “例如圣海伦火山于1980年爆发后, 1986年出现一个新的小山头(熔岩), 这事距今仅15年(注: 她写此文章于2001年), 我们看见它的出现, 可是有人用放射性元素计算, 得出结果是距今35万年.”[9] 真是错得离谱!

(E) 总结碳十四鉴年法的缺陷

像一般放射性元素鉴定年龄的原理, 碳十四鉴年法是基于上述“很有问题的三个基本假设”, 导致“缺陷也纷纷呈现”. 马有藻列出以下种种的“缺陷”:

1) 碳十四鉴年法理论上在6万年便完全从有机体内消失, 而在1万5千年龄的有机体里也探测不到它的存在, 所以其可靠性便减少甚多. 因此, 若有人说某石块经碳十四鉴年法验出若干千万年, 请不要相信.

2) 碳十四测量法不可检验石块的年代, 因为石块里没有碳十四/十二的存在(非有机体).

3) 大气层因甚多因素而影响碳十四的产生, 如空气污染、气候改变、位置高低(高空、低空、高山、山下)、人口密度、太阳强弱、地球磁场、地区环境(城市郊外)等, 以致有机体吸收碳十四的速度也锐减, 导致有机体的年纪比实际年纪更老.

4) 挪亚洪水前大气层中有水罩层(water canopy)吸收太阳光, 使太阳光子与氮(N, Nitrogen)中子碰撞机会不如洪水后, 导致碳十四产量不多(相对来说, 空气干燥, 产量便多), 被有机体吸收相对也减少了, 所以有机体死后所显示的年龄比实际的年龄为大.

5) 理论上, 碳十四经5730年(衰变期)便减掉一半, 衰变成碳十二, 但这衰变速率并非恒久不变. 比如洪水前地球磁力较强, 因此碳十四衰变成碳十二比较快速, 有机体内的碳十四和碳十二的含量便显示较年老(如洪水前人寿远超今天).

6) 北卡罗来纳州立大学(North Carolina State University)生物学教授David Plaistea表示市内机场附近的大树林, 经碳十四鉴年法显出约有1万年(因为受航机喷气所污染). 如果碳十四鉴年法是正确的, 那么1万年前这城市根本不存在, 而这些大树林的树苗还未长出来呢!

7) 科学创造论协会一次列出“用碳十四鉴定400种动植物及原油均出大错”的名单, 例如同一只动物, 不同的骨头便有不同年纪. 同一棵树木、同一块石头, 不同部分却显出差距很大的年纪(见该协会季刊6/74及12/83).

8) 美国加州(California)一群科学家利用碳十四鉴年法测定活蜗牛外壳的年龄, 测量结果发现这只活蜗牛已有(活了)2万7千年![10]

基于碳十四鉴年法有以上的种种缺陷, 当报章或其他传媒报导某个物件(特指化石)有超过几十万、几百万、几千万, 甚至几万万(上亿)年时, 我们万不可马上接受, 要问是用什么方法鉴定它的年纪; 若是用放射性元素鉴年法(一般都是采用此法), 我们就有绝对理由去怀疑那年龄的准确性和可靠性了. 总括而言, 诚如宇宙物理学家艾迪(John Eddy)所说: “如果碳十四能支持我们的论据, 还要看看历史文墨的辅证, 否则只能将碳十四当作脚注(意谓只作参考而已, 而非全面接受, 编者按).”[11]

[1] 马有藻著, 《鲜为人知的地球年》(美国荣主出版社, 2004年), 第28-29页. 此书误述利比“于1956年获得诺贝尔物理奖”(可能是打字错误), 就此于上文纠正.

[2] 同上引, 第29页.

[3] 同上引, 第30-31页.

[4] 苏绯云著, 《科学与真理》(香港湾仔: 香港创世科学会, 2003年), 第9页.

[5] 利比(W. F. Libby)于1947年发明了碳十四鉴年法, 但此测量法于1955年才逐渐多被使用, 1960年起则正式普遍广用. 苏绯云所著的《科学与真理》出版于2003年, 但她写上述文章是在2001年以前, 从1955年起至2001年只有46年, 所以她说“距今不到50年”.

[6] 苏绯云著, 《科学与真理》, 第9-11页.

[7] 马有藻著, 《鲜为人知的地球年》, 第32-37页.

[8] 苏绯云著, 《科学与真理》, 第11-12页.

[9] 同上引, 第12-14页.

[10] 马有藻著, 《鲜为人知的地球年》, 第38-42页.

[11] 同上引, 第42页.