Глава 1
Хронологическая проблема древней и средневековой истории.
16. Критический анализ радиоуглеродного метода датирования
Данный раздел написан по нашей просьбе А.С.Мищенко - доктором физико-математических наук, профессором механико-математического факультета МГУ, сотрудником Института математики им. В.А.Стеклова, Российской Академии Наук, лауреатом Государственной Премии Российской Федерации 1996 года, специалистом в области топологии и геометрии, функционального анализа, дифференциальных уравнений и приложений.
16.1. Первоначальная идея У.Ф.Либби
Чтобы ярче высветить проблемы, с которыми сталкивается сегодня применение радиоуглеродного метода в археологии, полезно для начала вернуться от наших дней - назад, в 50-е и 60-е годы и посмотреть, на каком же фундаменте было возведено здание историко-археологических приложений радиоуглеродного метода. Дело в том, что на первых шагах, при создании метода возникли естественные трудности. Как показывают приведенные выше примеры, многие из них НЕ УСТРАНЕНЫ
ДО СИХ ПОР И ТОЛЬКО УСУГУБЛЯЮТСЯ. См. также недавно вышедшую в Германии книгу [1038] и публикацию [1491]. Поэтому полезно вновь четко указать на эти проблемы, чтобы привлечь внимание ФИЗИКОВ к необходимости заново проанализировать основы археологических приложений этого метода. Особенно в свете того, что нам становится известным о скалигеровской хронологии. Идея радиоуглеродного метода принадлежит У.Ф.Либби [1250]. "Вскоре после окончания второй мировой войны американец Уилард Фрэнк Либби опубликовал открытие, стяжавшее ему мировую славу и ныне увенчанное Гугенгеймовской и Нобелевской премиями. Изучая взаимодействие искусственно получаемых нейтронов с атомами азота, Либби пришел к выводу (1946 г.), что в природе должны происходить такие же ядерные реакции, как в его опытах; нейтроны, выделяющиеся под воздействием космических лучей в атмосфере Земли, должны поглощаться атомами азота, образуя радиоактивный изотоп углерода - C14. Этот радиоактивный углерод примешивается в небольшом количестве к стабильным изотопам углерода C12 и C13, и вместе с ними образует молекулы углекислого газа, которые усваиваются организмами растений, а через них и животных, в том числе человека. Они должны быть как в тканях, так и в выделениях живых организмов. Когда удалось (1947 г.) уловить слабую радиоактивность зловонных испарений метана у сточных вод Балтиморы, это явилось первым подтверждением догадки Либби. Затем была установлена радиоактивность растущих деревьев, морских раковин и пр. (1948-1949 гг.). Как и всякий радиоактивный элемент, радиоактивный изотоп углерода распадается с постоянной, характерной для него скоростью. Поэтому его концентрация в атмосфере и биосфере непрерывно убывала бы (по Либби, вдвое за каждые 5568 лет), если бы убыль не пополнялась столь же непрерывно новообразованием C14 в атмосфере. Сколько убывает, столько и прибывает.
Но в эту удивительную взаимоуравновешенность и соразмерность природы врезается аккорд дисгармонии. Его вносит смерть. После смерти организма новый углерод в него уже не поступает (из воздуха - в тело растения, с питанием - в тело животного) и уменьшение концентрации C14 не восполняется - радиоактивность мертвого органического тела (трупа, древесины, угля и т.п.) неудержимо падает - и что самое важное - со строго определенной скоростью!
Значит, достаточно измерить, насколько уменьшилась удельная радиоактивность умершего организма по сравнению с живыми, чтобы определить, как давно этот организм перестал обновлять свои клетки - как давно срублено дерево, подстрелена птица, умер человек. Конечно, это нелегко: радиоактивность природного углерода очень слаба (даже до смерти организма - ОДИН АТОМ C14 НА 10 МЛРД. АТОМОВ НОРМАЛЬНОГО УГЛЕРОДА). Однако Либби разработал средства и приемы измерения и пересчета - так появился радиоуглеродный метод определения возраста древних объектов" [390], с.52-53.
Рассмотрим теперь основы этой методики. См., в частности, [390], [391], [1250], [1080], [986], [110], [1081], [1082], [1480], [414], [1431], [1432], [1433], [1025], [1124], [1473], [567], [480], [478].
16.2. Физические основы радиоуглеродного метода
Космические лучи, проходя через атмосферу Земли, порождают нейтроны. Плотность потока нейтронов изменяется с высотой в атмосфере. Результаты измерения плотности этого потока с помощью шаров-зондов изображены на рис.1n1.72
(рис.56), см. кривую А. Измерения производились в штате Нью-Джерси США и относятся к периоду до 1955 года. Максимальное количество нейтронов находится на высоте примерно 40 тысяч футов (12 километров). Вблизи же поверхности Земли плотность потока нейтронов уменьшается до нуля. Отсюда можно сделать два вывода.
1) Нейтроны возникают в атмосфере, в области стратосферы, то есть представляют собой вторичные частицы космического излучения, возникающие при прохождении первичных космических лучей через атмосферу.
2) Все эти нейтроны быстро вступают в ядерные реакции, так что до поверхности Земли доходит лишь ничтожное их количество.
На рис.1n1.72(рис.56) в виде кривой В приведена зависимость потока нейтронов на высоте 30 тысяч футов от геомагнитной широты [986], с.139. Измерения проводились до 1955 года. Выявляющаяся на рис.1n1.72(рис.56) (кривая В) зависимость плотности потока нейтронов (незаряженных частиц) от геомагнитной широты заставляет думать, что первичные частицы космического излучения, породившие нейтроны, являются частицами заряженными, отклоняемыми магнитным полем Земли. Существенно, что плотность потока нейтронов на широте 50 градусов, - широта Парижа, Праги, Киева, Харькова, - В ТРИ РАЗА БОЛЬШЕ плотности этого потока на широте 20-30 градусов, - берег Красного моря, северный берег Африки.
Число нейтронов в минуту, возникающих в земной атмосфере, равно приблизительно 6x1020 нейтронов/мин. с ошибкой плюс-минус 25 процентов [986], с.139. Таким образом, каждую минуту на Земле возникает от 4,5x1020 до 7,5x1020 нейтронов. Эти нейтроны сталкиваются с атомами атмосферного азота, кислорода и вступают с ним в ядерную реакцию. Считается, что вероятность взаимодействия нейтрона с атомом азота в тысячи раз больше, чем с атомом кислорода [986], с.139-140. При малых энергиях нейтронов ("тепловые нейтроны") превалирует реакция с образованием радиоактивного углерода С14:
N14 + n ----> С14 + H1 (1)
Сечение этой реакции составляет около 1,7x10-24. См. [986], с.140. Быстрые нейтроны могут вызывать еще два типа реакций:
N14 + n ----> B11 + He4 (2)
N14 + n ----> C12 + H3 (3)
Однако по сравнению с сечением реакции (1) их сечения очень малы. А при реакции (3) образуется тритий H3, который распадается с периодом полураспада 12,5 лет, превращаясь в стабильный изотоп гелия He3. Считается, что скорость образования трития H3 составляется 1% от скорости образования С14.
М.Дж.Эйткин в своей монографии "Физика и археология" пишет: "Сравнительно небольшое число нейтронов достигает поверхности Земли... и РЕЗОННО ПРЕДПОЛОЖИТЬ (? - А.Ф.), что каждый нейтрон, рождаемый космическими лучами, создает атом радиоуглерода; следовательно, скорость образования нейтронов равна скорости образования радиоуглерода. Это составляет примерно 7,5 кг. радиоуглерода в год" [986], с.104. Радиоуглерод C14 распадается по формуле:
C14 ----> N14 + β- (4)
Период полураспад равен примерно 5600 лета, 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 из атмосферы, биосферы, поверхностных и глубинных океанических вод, см. рис.1n1.73
(рис.57). 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.1n1.73(рис.57) не отражен. "Под радиоуглеродным возрастом подразумевается время, прошедшее с момента выхода объекта из обменного фонда до момента измерения C14 в образце" [110], с.32.
16.3. 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".
16.4. 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. Известны, [110], 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" [986], 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 сообщает: "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 карбонатом 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 C14 в последнем" [986], с.159.
Крег приводит следующую таблицу распределения углерода и радиоуглерода в различных частях обменного резервуара [1080], а также [986], с.143.
| Колич.углерода, триллионы тонн |
Эффект разделения для C14 |
|
| Атмосфера Биосфера Земли (живая) Гумус Биосфера моря Растворенные в море органические вещества Неорганические вещества в море |
0,64 0,30 1,10 0,01 2,72 35,40 |
1,037 1,000 1,000 1,024 1,024 1,049 |
Следовательно, МЕНЬШЕ ВСЕГО РАДИОУГЛЕРОДА В БИОСФЕРЕ И ГУМУСЕ И БОЛЬШЕ ВСЕГО В НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВАХ И МОРСКОЙ ВОДЕ.
В книге [110] не обсуждается вопрос о том, 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 C14 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 искажающему подлинную картину "СТАРЕНИЮ ОБРАЗЦОВ". И как мы видели на конкретных примерах из предыдущего раздела, такое "старение" действительно наблюдается и приводит к весьма 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" [110], 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 (?!- Авт.) древесина в большинстве случаев достаточно надежны" [110], 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" [986], 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 "надежно подтверждает историческую хронологию".
16.5. 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 0,8x1012 атомов обыкновенного углерода. Это означает, что в одном грамме природного углерода происходит В СРЕДНЕМ 15 РАСПАДОВ В МИНУТУ [986], с.143. 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 больших 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" [986], 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 из 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.
Далее, существуют, кстати сказать, еще два современных эффекта, изменяющих нынешнюю концентрацию радиоуглерода. Это - увеличение содержания радиоуглерода вследствие экспериментальных взрывов термоядерных бомб и уменьшение этого содержания (так называемый "эффект Зюсса") за счет сжигания ископаемого топлива, - нефти и угля, содержание радиоуглерода в которых, вследствие их древности, должно быть ничтожно. Изменение скорости образования радиоуглерода, см. пункт (а), пытались оценить многие авторы. Так например, Крауэ исследовал "исторически надежно датируемые материалы" и показал, что существует корреляция между ошибкой радиоуглеродного датирования и изменением магнитного поля Земли [1082], а также [110], с.29. Для сравнения там же приведены результаты измерений годичных слоев секвойи [110], с.29; [1480].
Считается, что удельная активность по отношению к средней менялась с 600 года н.э. по настоящее время в пределах плюс-минус 2%, причем максимальные изменения происходили каждые 100-200 лет [110]. И вновь мы видим, что при создании "радиоуглеродной шкалы" использовались материалы, датируемые по скалигеровской хронологии вплоть до 600 года н.э., а может быть и "более ранние". Но мы уже знаем, что доверять этой хронологии ранее XIII-XIV веков никак нельзя. Физики вновь были введены в заблуждение, доверившись скалигеровской хронологии.
ИТАК, В ФУНДАМЕНТЕ РАДИОУГЛЕРОДНОГО ДАТИРОВАНИЯ В НЕЯВНОЙ ФОРМЕ ЛЕЖИТ ВСЕ ТА ЖЕ ОШИБОЧНАЯ СКАЛИГЕРОВСКАЯ ХРОНОЛОГИЯ. Чтобы "отвязать" от нее основы радиоуглеродного датирования, придется опереться лишь на действительно надежно датируемые исторические объекты. Но, как мы теперь понимаем, возраст таких надежных объектов не может быть больше 500-600 лет, поскольку они распределены на интервале от нашего времени вниз лишь до XIV века н.э. Таким образом, ВСЮ РАБОТУ ПО КАЛИБРОВКЕ РАДИОУГЛЕРОДНОГО МЕТОДА НАДО ПРОДЕЛАТЬ ЗАНОВО. И заранее совсем неясно - в каким результатам придут физики.
"По-видимому, изменения космического излучения происходили и раньше, но ввиду кратковременности значение этих флуктуаций ТРУДНО УЧИТЫВАТЬ. На основании совпадения вычисленного значения удельной активности углерода, а также на основании сходимости возраста морских осадков, определенного по независимым друг от друга углеродному и иониевому методам, можно считать, что интенсивность космического излучения за последние 35000 лет была постоянной в пределах плюс-минус 10-20%" [110], с.29. Напомним, что "постоянство" в пределах 20% означает ошибку в определении возраста образца на 1760 лет! По сравнению с 35000 лет это, конечно, не столь существенно. Но для вопросов, например, "античной" истории, это - очень большая флуктуация дат. И мы уже приводили примеры расхождений на ОДНУ-ДВЕ ТЫСЯЧИ лет между результатами радиоуглеродного датирования и скалигеровской хронологией "античности". Так что указываемые физиками возможные колебания на плюс-минус 20% - это не теория, а реальность.
В Америке, - то есть в регионах, удаленных от "классической античности", - дендрологи Аризонского университета открыли на востоке штата Калифорнии в районе Белых гор насаждения сосны остистой (Pinus aristata) возрастом более 4000 лет. Там же удалось найти и сухостой этого же вида деревьев, простоявших мертвыми по несколько тысяч лет [414], с.6. Считается, что в результате перекрестной датировки, то есть наложения во времени на живые деревья образцов сухих деревьев, удалось составить дендрохронологическую шкалу протяженностью в 7117 лет [1431], [1432], [1433]. Однако, эта американская дендрохронологическая шкала, - даже если она верна, - ничем не может помочь европейской и азиатской "античной" дендрохронологии, о чем мы уже рассказали выше.
В [414], на стр.7 приведен график соотношения возрастов, определенных дендрохронологическим и радиоуглеродным методами на основании результатов измерений более 300 образцов. Если считать возраст образца, определенный дендрохронологическим методом, абсолютно достоверным (что, как мы уже говорили, неверно), то максимальная ошибка определения возраста радиоуглеродным методом составляет:
| возраст дендрохронологический |
возраст радиоуглеродный |
ошибка |
| 300 500 800 1500 1900 2700 4000 5000 |
30 250 900 1600 2100 2400 3500 4300 |
-270 -250 +100 +100 +200 -300 -500 -700 |
и далее ошибка возрастает с обратным знаком.
Эти американские данные можно следующим образом интерпретировать. Содержание радиоуглерода в американской сосне остистой по отношению к содержанию радиоуглерода в ней же в настоящее время следующим образом распределялось во времени:
| годы | содержание радиоуглерода |
| 1965 1700 1500 1200 100 -700 -2000 -3000 |
1 1,035 1,031 0,988 0,975 1,038 1,063 1,100 |
Далее авторы [414] на стр.7 пишут: "Установлено, что вариации C14 имеют глобальный характер, то есть одновременны на всей планете". Аргументы не приводятся. Поэтому уместно спросить: на каком основании гипотезы, выдвинутые при анализе лишь американского материала, причем взятого из достаточно небольшой и весьма специфической географической области, - распространяются на всю планету?
Авторы [414] далее делают вывод, - на основании приведенных различий в возрасте по двум методам: дендрохронологическому и радиоуглеродному, - что это различие является результатом вариации содержания радиоуглерода ВО ВРЕМЕНИ в обменном резервуаре. Но ведь можно сформулировать и другую, конкурирующую гипотезу. Заключающуюся в том, что после образования годичных колец, в растущем дереве ПРОДОЛЖАЕТ ПРОИСХОДИТЬ ОБМЕН УГЛЕРОДОМ. В работе [414] эта гипотеза даже не рассматривается!
Далее, в [414], с.4 приведена построенная в [1025] схема соответствия между историческими датами Древнего Египта и "условными" датами по радиоуглероду, и сравнения этих же дат с памятниками Европы. Пишут так: "Из этой схемы видно, что, например, даты римского периода почти совпадают, а даты раннединастического периода отличаются на 500-700 лет" [414], с.7. А ведь с другой стороны мы уже привели выше данные, показывающие, что радиоуглеродное датирование по крайней мере некоторых "древне"-египетских образцов дает на самом деле ПОЗДНЕСРЕДНЕВЕКОВЫЕ даты.
В 1964 году Кигоши в Японии провел точные измерения концентрации C14 в годичных кольцах старой криптомерии, возраст которой 1890 лет [567], с.172. Эти данные опять-таки мало что могут дать для европейской дендрохронологии и европейской радиоуглеродной шкалы. Оказалось, что результаты этого исследования несколько отличны от результатов, полученных на небольшом участке американского континента, но показывают, что концентрация радиоуглерода в районе 1000 года примерно на 2% ниже современной [567]. По-видимому, этот вывод относится лишь к какому-то небольшому району в Японии? Изменение обменного резервуара, см. выше пункт (б), определяется, в основном, колебаниями уровня океана. Либби утверждал, что снижение уровня моря на 100 метров уменьшает размеры резервуара на 5% [986], с.157. А если при этом за счет понижения температуры, скажем, из-за оледенения, уменьшилась концентрация растворенного карбоната, то общее уменьшение углерода в обменном фонде могло доходить до 10% . Надо отдавать себе отчет в том, что тут речь идет о неких гипотезах, реальная проверка которых сегодня чрезвычайно затруднена. И неизбежно опирается, в свою очередь, на другие гипотезы. Столь же трудно проверяемые.
В отношении скорости перемешивания, см. пункт (г), имеющиеся данные несколько противоречивы. Например, Фергюссон на основании исследования радиоактивности годичных колец деревьев (опять-таки небольшого района на земной поверхности) полагает, что перемешивание идет довольно быстро, и что среднее время, в течение которого молекула углекислого газа находится в атмосфере до перехода в другую часть резервуара, составляет не более семи лет [986], с.158. С другой стороны, во время испытаний водородных бомб образовалось около полутонны радиоуглерода, что мало влияет на общую массу радиоуглерода в 60 тонн. Тем не менее, в 1959 году активность образцов УВЕЛИЧИЛАСЬ НА 25 ПРОЦЕНТОВ, А К 1963 ГОДУ УВЕЛИЧЕНИЕ ДОСТИГЛО ДАЖЕ 30 ПРОЦЕНТОВ. Это свидетельствует в пользу гипотезы МАЛОЙ ПЕРЕМЕШИВАЕМОСТИ.
Полное перемешивание воды в Тихом океане происходит, по оценке Зюсса, примерно за 1500 лет, а в Атлантическом океане, по оценкам Э.А.Олсон и У.С.Брекер, - за 750 лет [480], с.198. Но на перемешивание воды в океане сильно влияет температура. Увеличение скорости перемешивания поверхностных и глубинных вод на 50% приведет к снижению концентрации радиоуглерода в атмосфере на 2% . 16.6. Вариация содержания радиоуглерода в живых организмах
ТРЕТЬЯ ГИПОТЕЗА Либби состоит в том, что содержание радиоуглерода в организме ОДНО И ТО ЖЕ ДЛЯ ВСЕХ ОРГАНИЗМОВ ПО ВСЕЙ ЗЕМЛЕ, то есть не зависит, например, от ШИРОТЫ и породы растения. С целью проверить эту гипотезу, Андерсон (Чикагский университет), проведя тщательные измерения, получил, что НА САМОМ ДЕЛЕ СОДЕРЖАНИЕ РАДИОУГЛЕРОДА, КАК И СЛЕДОВАЛО ОЖИДАТЬ, КОЛЕБЛЕТСЯ [480], с.191.
-----------------------------------------------------------------------
Образцы Геомагнит- Число распадов в
ная широта минуту на 1 грамм
-----------------------------------------------------------------------
Белая ель (Юкон)......................60 град.с.ш. 14,84 +/- 0,30
Норвежская ель (Швеция)...............55 град.с.ш. 15,37 +/- 0,54
Ель обыкновенная (Чикаго).............53 град.с.ш. 14,72 +/- 0,54
Ясень (Швейцария).....................49 град.с.ш. 15,16 +/- 0,30
Листья жимолости (США)................47 град.с.ш. 14,60 +/- 0,30
Сосновые ветки (США, 3,6 км.
над уровнем моря).....................44 град.с.ш. 15,82 +/- 0,47
Вереск (Северная Африка)..............40 град.с.ш. 14,47 +/- 0,44
Дуб (Палестина).......................34 град.с.ш. 15,19 +/- 0,40
Неизвестное дерево (Иран).............28 град.с.ш. 15,57 +/- 0,31
Ясень манчжурский (Япония)............26 град.с.ш. 14,84 +/- 0,30
Неизвестное дерево (Панама)...........20 град.с.ш. 15,94 +/- 0,51
Древесина "хлорофора эксуельса"
(Либерия).............................11 град.с.ш. 15,08 +/- 0,34
Стеркулия (Боливия, 2,7 км.
над уровнем моря).....................1 град с.ш. 15,47 +/- 0,50
Эбеновое дерево (Маршальские о-ва)....0 град. 14,53 +/- 0,60
Неизвестное дерево (Цейлон)...........2 град.ю.ш. 15,37 +/- 0,49
Эвкалипт (Австралия)..................45 град.ю.ш. 16,31 +/- 0,43
Тюлений жир (Антарктида)..............65 град.ю.ш. 15,69 +/- 0,30
--------------------------------------------------------------------
Таким образом, современная активность радиоуглерода в зависимости от географического расположения и породы дерева меняется от 14,03 (вереск в Северной Африке) до 16,74 (эвкалипт в Австралии) распада в минуту. Это дает отклонение содержания радиоуглерода от среднего значения на плюс-минус 8,5% . Либби пишет: "На протяжении 10 лет, прошедших с тех пор, эти данные не были опровергнуты. Исключения составляют лишь районы развития карбонатных пород, где поверхностные воды растворяют и уносят значительное количество древнего углерода и понижают тем самым содержание углерода-14 по сравнению со средним значением, характерным для системы атмосфера-биосфера-океан в планетарном масштабе. Правда, такие случаи встречаются относительно редко (? - Авт.) и легко могут быть учтены" [480].
16.7. Выводы
Подведем некоторые итоги. Таким образом, реальная активность древних образцов может отличаться от некоторой средней величины по следующим причинам.
1) Изменение активности древесины во времени: плюс-минус 2% .
2) Изменения интенсивности космических лучей (теоретическая оценка): плюс-минус 20 % .
3) Кратковременные изменения солнечной активности: плюс 2% .
4) Увеличение перемешивания воды в мировом океане: минус 2% .
5) Колебания концентрации радиоуглерода в зависимости от местоположения и породы дерева: плюс-минус 8,5% .
6) Изменения содержания радиоуглерода в образце за счет гниения: ? (неизвестно).
7) Изменения содержания радиоуглерода в образце в процессе его химической очистки: ? (неизвестно).
8) Изменение содержания радиоуглерода в обменном фонде за счет вымывания карбонатных геологических пород: ? (неизвестно).
9) Изменение содержания радиоуглерода за счет крупных вулканических выбросов карбонатов во время извержений: ? (неизвестно). Эта причина может существенно исказить радиоуглеродные датировки в окрестностях, близких к вулканам. Например, в Италии, где есть вулканы Везувий и Этна.
Кроме того, не следует забывать ошибку в датировке, происходящую от разрыва во времени между, например, повалом дерева и использованием его древесины в исследуемом предмете или строении. Наконец, следует учитывать неточность принятой величины периода полураспада C14, - в последнее время ИСПРАВЛЕННОЙ ПОЧТИ НА 10 ПРОЦЕНТОВ, - и ошибки экспериментального измерения радиоактивности образца (учет фона и т.п.). Мы не обсуждаем здесь эти ошибки, - для уменьшения которых физики положили немало сил, - поскольку после всего того, что теперь стало известно, нам представляется бессмысленным точно измерять величину, теоретическая НЕКОНТРОЛИРУЕМАЯ ОШИБКА которой может достигать, скажем, скромно, 10 процентов. ПРИ САМОМ ОПТИМИСТИЧЕСКОМ ПОДСЧЕТЕ ПОЛУЧАЕТСЯ, ЧТО НЕПРЕДСКАЗУЕМАЯ ОШИБКА В РАДИОУГЛЕРОДНОМ ДАТИРОВАНИИ МОЖЕТ ДОСТИГАТЬ ПЛЮС-МИНУС 1200 ЛЕТ.
Поэтому весьма странным выглядит благодушный вывод Б.А.Колчина и Я.А.Шера: "Подводя итог краткому обзору исследования вековых вариаций C14, следует отметить, что они не только не подрывают доверия к радиоуглеродной хронологии, а наоборот - увеличивают ее точность (?! - Авт.)" [414], с.8. Более реальной точки зрения придерживается другой специалист по радиоуглеродным датировкам - С.В.Бутомо: "Ввиду ЗНАЧИТЕЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ удельной активности C14 радиоуглеродные даты ОТНОСИТЕЛЬНО МОЛОДЫХ ОБРАЗЦОВ (ВОЗРАСТА ДО 2000 ЛЕТ) НЕ МОГУТ БЫТЬ ПРИНЯТЫ В КАЧЕСТВЕ ОПОРНЫХ ДАННЫХ ДЛЯ АБСОЛЮТНОЙ ХРОНОЛОГИЧЕСКОЙ ШКАЛЫ" [110], с.29. А ведь с точки зрения "античности", в том числе и "древней" истории Египта, именно такие, сравнительно молодые по отношению к ГЕОЛОГИЧЕСКИМ временны'м масштабам, образцы и представляют большой интерес. Таким образом, некоторые специалисты по радиоуглеродному методу открытым текстом признают, - правда, в специальной научной литературе, - что применение радиоуглеродного метода, в его современном состоянии, к датировке образцов возраста около 2 тысяч лет или менее, представляется весьма сомнительным.
Мы могли бы закончить на этом обзор по радиоуглеродному методу датирования, если бы не существование критики в адрес этого метода со стороны археологов и ряд странностей в поведении самих специалистов по радиоуглеродному методу. Некоторые примеры мы уже приводили выше. Первое, что бросается в глаза, это полная уверенность авторов в незыблемости исторических датировок. Пишут так: "Возрасты образцов, насчитывающих до 5000 лет, хорошо (?! - Авт.) согласуются с историческими оценками" [986], с.155. После всего того, что нам теперь становится известно, такие утверждения звучат по меньшей мере странно.
Либби писал: "Были предприняты дальнейшие исследования с образцами известного возраста... Результаты... охватывают истекший период в 5000 лет... Таким образом, общая надежность радиоуглеродного метода твердо доказана" [986], с.135. Как мы уже демонстрировали, внедренный в общественное сознание миф о "совпадении" скалигеровской хронологии и радиоуглеродной хронологии покоится на весьма зыбких основаниях и при более близком знакомстве с предметом обнаруживает свою несостоятельность. Напомним здесь еще раз слова самого Либби по этому поводу: "Одно из исключений выявилось тогда, когда мы вместе со специалистами известного Института ориенталистики Чикагского университета работали над материалами огромной коллекции, собранной Джеймсом Х.Брэстедом в Египте, и вдруг обнаружилось, что третий объект, который мы подвергли анализу, оказался современным! Это была одна из находок коллекции, которая считалась, помнится, принадлежащей V династии. Да, это был тяжелый удар" [478], с.24. Как мы уже говорили, этот объект был тут же объявлен "подлогом". Об этом "курьезе" Либби сообщил. А о скольких "курьезах" он не сообщил?
Как мы уже продемонстрировали, калибровка радиоуглеродного метода была в значительной степени основана на скалигеровской хронологии. Желательно, наконец, проверить, МОЖНО ЛИ СДЕЛАТЬ РАДИОУГЛЕРОДНЫЙ МЕТОД ДАТИРОВАНИЯ НЕЗАВИСИМЫМ ОТ ПИСЬМЕННЫХ ИСТОЧНИКОВ.
Либби, приведя таблицу современной активности углерода в различных породах, заявляет следующее: "Было показано, что нет сколько-нибудь значительных различий между исследованными образцами, собранными на различных широтах от полюса до полюса" [480], с.191.
Но позвольте! Ведь разброс составляет плюс-минус 8,5% , то есть БОЛЕЕ 700 ЛЕТ. Как же тогда можно пятью страницами ниже утверждать, что "вычисленное нами содержание углерода хорошо согласуется с ожидаемой величиной. Расхождение сводится только к допустимым ошибкам отсчета" [480], с.196. Быть может, Либби был уверен, что читатели не поинтересуются подробностями таблицы Андерсона? Тот же Либби говорит: "Наши выводы могли бы оказаться неверными, если бы ошибки измеренных величин, самых разных по своему существу, - интенсивности космических лучей, скорости перемешивания и глубины океанов, были бы взаимосвязаны. Но поскольку этого нет, мы полагаем, что большая ошибка маловероятна" [480], с.193.
Нам неясно, о какой малой вероятности здесь идет речь, поскольку величина интенсивности космических лучей, скорость перемешивания и другие физические величины, влияющие на первоначальное содержание радиоуглерода в образце в момент его выхода из обменного резервуара, - ВСЕ ЭТИ ВЕЛИЧИНЫ НЕ ЯВЛЯЮТСЯ СЛУЧАЙНЫМИ ВЕЛИЧИНАМИ, НАПРОТИВ, ОНИ ПРИНИМАЛИ ВПОЛНЕ ОПРЕДЕЛЕННОЕ ЗНАЧЕНИЕ. Если мы этих значений не знаем, а выбираем из какого-то интервала допустимых значений, то ОШИБКА ДАТИРОВАНИЯ РАДИОУГЛЕРОДНЫМ МЕТОДОМ БУДЕТ СЛАГАТЬСЯ ИЗ СУММЫ (!) ВСЕХ ОШИБОК, ПОЛУЧИВШИХСЯ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ВСЕХ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ДЛЯ ОБРАЗЦА.
Либби пишет: "Несмотря НА ОГРОМНУЮ РАЗНИЦУ в интенсивности космических лучей на разных географических широтах (они значительно интенсивнее в северных и южных широтах, чем на экваторе), СЛЕДУЕТ ОЖИДАТЬ (? - Авт.), что радиоактивный углерод РАВНОМЕРНО распределен по всей планете" [478], с.23. Между прочим, указанный эффект может приводить к "более древней" датировке образцов, например, в Египте.
Далее Либби пишет: "Совпадение возраста сердцевины с возрастом дерева показывает, что в сердцевине гигантской секвойи жизненные соки не находятся в химическом равновесии с клетчаткой и другими молекулами дерева. Иными словами, углерод центральной части древесины отложился там около 3000 лет назад, хотя само дерево было срублено всего несколько десятков лет назад!" [480], с.195. Но уже через три года после этих слов Зюсс исследовал радиоактивность годичных колец и обнаружил отклонение радиоуглеродных дат от дендрохронологических, и пришел к выводу... - как бы Вы думали, наверное, что первоначальная гипотеза Либби неверна? Вовсе нет. Зюсс заявил, что в древности содержание радиоуглерода было выше, чем в настоящее время. Это порочный круг.
Аналогичный пример приводит и Л.С.Клейн [391]. Либби доказывает сначала достоверность радиоуглеродного метода с помощью исторической хронологии "Древнего" Египта, но когда в контрольных измерениях обнаружились расхождения, то Либби тут же предположил ошибочность египетской хронологии для этих образцов [391], с.104. Точно так же, Либби сначала подтверждал радиоуглеродный метод дендрохронологией, а в случае расхождений объяснял их тем, что древесные кольца могут образовываться по нескольку в год. Впрочем, не только Либби страдает отсутствием логики, когда ее присутствие ему невыгодно.
Открываем статью Колчина и Шера [414] и читаем: "Следовательно, даты, которые были вычислены в предположении неизменности содержания C14 в атмосфере сейчас и в древности, нуждаются в уточнении. Но значит ли это, что они недостоверны? Уместна такая аналогия" [414], с.6. Далее говорится о том, что расстояние от Земли до Луны вычислялось в несколько этапов, причем на каждом из этапов это расстояние вычислялось все с большей точностью. Так, мол, и в радиоуглеродном методе дополнительные поправки только позволяют улучшать точность измерений. Может быть, в теории дело так и обстоит. Но в этой же статье мы с удивлением читаем на странице 4, что "период полураспада C14 - 5570 плюс-минус 30...", а на странице 8, что "было решено (? - Авт.), что более вероятное значение периода полураспада следует считать 5730 плюс-минус 40 лет". Вот так уточнение. Эта поправка составляет 160 лет!
М.Дж.Эйткин пишет: "Важной характеристикой всех методов является их выход, то есть доля углерода в оригинальном образце, преобразуемого в газовую фазу. Было бы желательно иметь 100-процентный выход, чтобы устранить всякую возможность того, что C14 переводится в газ с большей вероятностью, нежели C12, или наоборот" [986], с.168. Кроме того, читаем: "Недостаток синтезов последних состоит в том, что только 10% углерода образца переводится в бензол; это повышает вероятность ошибки, связанной с разделением изотопов" [986], с.17. Вроде бы, автор отчетливо понимает необходимость учитывать во всех химических реакциях эффект разделения изотопов. Но, с другой стороны, в разделе 6.3, обсуждая вопросы пригодности образца для измерений, М.Дж.Эйткин пишет: "Древесный уголь и хорошо сохранившаяся древесина считаются наилучшими образцами: обмен в них маловероятен (? - Авт.), а единственно возможный тип разложения - это образование окиси или двуокиси углерода. Но этот процесс не имеет значения, так как он связан только с уходом углерода" [986], с.149. Но ведь существует разделение изотопов! Следовательно, в процессе гниения содержание радиоуглерода в образце может измениться!
Совершенно непонятным для нас остается такое беспечное отношение некоторых специалистов к эффектам, существенно меняющих результаты измерений. Ряд таких эффектов мы уже приводили в общем списке. Мало того, что имеются влияния, оценить которые действительно затруднительно в настоящее время. НО ВЕДЬ РЯД ОБСУЖДАЕМЫХ В ЛИТЕРАТУРЕ ЭФФЕКТОВ МОГУТ БЫТЬ С ПОМОЩЬЮ ЭКСПЕРИМЕНТОВ ПРОВЕДЕНЫ И ЧИСЛЕННО ОЦЕНЕНЫ. НЕ СУЩЕСТВУЕТ, НАПРИМЕР, ПОДРОБНОЙ СВОДКИ АКТИВНОСТИ СОВРЕМЕННЫХ РАЗЛИЧНЫХ ЖИВЫХ (И НЕЖИВЫХ) ОБРАЗЦОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ:
1) ШИРОТЫ,
2) ДОЛГОТЫ,
3) БЛИЗОСТИ К ТЕМ ИЛИ ИНЫМ ГЕОЛОГИЧЕСКИМ И ГЕОГРАФИЧЕСКИМ ОБРАЗОВАНИЯМ НА СУШЕ И В ОКЕАНЕ,
4) ВЫСОТЫ НАД УРОВНЕМ МОРЯ,
5) КЛИМАТА и т.п.
БЕЗ ТАКОГО АНАЛИЗА ВООБЩЕ НЕПОНЯТНЫ БЕЗАПЕЛЛЯЦИОННЫЕ ЗАЯВЛЕНИЯ О ЯКОБЫ НЕЗАВИСИМОСТИ АКТИВНОСТИ ОБРАЗЦОВ ОТ МЕСТА ИХ ОБНАРУЖЕНИЯ И ДРУГИХ ХАРАКТЕРИСТИК.
Итак, приходится признать следующее.
1) Радиоуглеродный метод в его современном состоянии обладает точностью в плюс-минус 1000-2000 лет на образцах, возраст которых оценивается не более тысячи лет. Поэтому пока непригоден для датировки исторических образцов возраста 2000 лет и менее. То есть, метод пока мало что может сказать о хронологии событий последних двух тысячелетий.
2) Радиоуглеродный метод нуждается, как минимум, в повторной градуировке, без опоры на скалигеровскую хронологию.
3) Другие физические методы датировки еще более грубы и следовательно пока ничего не могут сказать о датировке объектов возраста 2000 лет и менее.
4) Собственно археологические методы, без опоры на хронологию письменных источников, не дают абсолютных дат. И лишь в редких случаях эти методы могут определить относительную хронологию некоторых находок.
5) Скалигеровская хронология явно или неявно проникла в градуировки шкал археологических методов и даже физических методов, в том числе и в радиоуглеродного метода. Это тем более ставит под вопрос применимость метода в его современном виде для датирования исторических объектов.
6) Как признают некоторые археологи (см. выше), бытует глубоко порочная практика предварительного ознакомления физических лабораторий, датирующих образцы радиоуглеродным методов, с априорным мнением археологов о приблизительном возрасте находки.
