二百多年前,清朝的乾隆年间,有人在山东省嘉祥县发现了掩埋于淤土之下的石质结构的建筑群,随即清理出大量的石刻画像。从碑文上看,这是东汉桓帝时期,属于本地一个武姓家族墓地的石刻建筑群----武氏祠堂。<BR><BR> 武氏祠石刻画像无疑是汉代社会生活的缩影,它也是中国所发现的最早的有关汉代以前上古时期人物形象的实物证据。<BR>在大量的平面石刻像中,有伏羲女娲,三皇五帝等上古人物,也有夏禹夏桀,孔夫子秦始皇等圣贤和暴君。<BR><BR> 石刻像中,夏朝的始祖禹王头戴斗笠,肩扛木耒,行色匆匆,一付救民于水火之中的贤明圣主形象;而画像中的末代帝王夏桀则是脑满肠肥,生活荒淫,以女人为坐骑。<BR><BR> 现在,这两幅石刻画像几乎成了夏王朝国君的标准画像广为流传。虽然这些画像的象征意义远多于其考古价值,但是这毕竟是1800多年前的古人留给我们的唯一有关夏王朝的有形材料。<BR><BR><FONT color=#008000>[采访北大考古系主任,夏商周首席专家李伯谦:<BR> 根据司马迁的《史记》的夏本纪,夏朝应该有着400多年的历史。那么,在考古学上怎么来寻找夏王朝的遗迹,这个(问题)本来很早以前学者就已经开始注意,但很长时间以来一直没有找到。当然这个原因可能有很多。一个原因可能就是和自然环境变化有关。譬如说关于洪水的传说。夏代大禹治水,这个大家都知道,是不是因为当时发了大水,把夏人活动的遗迹盖掉了、冲掉了?当然这也可能是个原因。]</FONT><BR><BR> 传说中的夏人活动范围主要集中在黄河中下游地区,夏王朝可以说是在与黄河水灾的不断搏斗中建立起来的。3000多年来,摇摆不定的黄河多次泛滥,几次改道,整个黄河中下游地区被黄河冲带下来的泥沙层层覆盖,为后人寻找夏人的踪迹带来了重重困难。<BR><BR><FONT color=#008000>[采访夏商周首席专家李伯谦:<BR> 在殷商废墟到郑州商城发现以后,从考古学上来讲,很自然的就提出来了(一个问题):因为在郑州找到了商代前期的都城,那么再往上找,比郑州(商城)早、比仰韶文化、龙山文化晚的,处于中间的遗迹,会不会就是夏代遗迹呢?所以我想一个可能就是有自然环境的原因,再一个可能就是我们不认识的原因。特别是夏代按照司马迁讲的,应该已经有了文字,但我们现在发现的早于郑州商城的,包括仰韶文化和龙山文化这些阶段的文字都还没有得到公认。所以这也可能是原因之一。但是毕竟司马迁的〈〈史记〉〉夏本纪是有所本的。]</FONT><BR><BR> 现代中国,几乎所有的专家学者都认可中国历史上夏王朝的存在,但是,我们不得不承认,直到20世纪50年代以前,中国的第一个王朝还只是存在于史书典籍里,夏王朝的都邑、活动区域等重要内容缺乏实物证明。没有考古学依据的王朝是难以让世界所承认,当然也无法科学地推算出夏王朝的年代框架,让世人所信服。<BR><BR>(片花)<BR> 事实上,在20世纪30年代,中国考古学家似乎找到了与夏文化有关联的遗迹。1930年由梁启超次子,曾在美国学习考古学和人类学的梁思永先生主持了在古称东夷的山东龙山镇城子崖进行的发掘。遗址中首次发现了既不同于仰韶彩陶文化,而地层年代又早于当时正在发掘的河南安阳殷墟商文化的一种独特的"黑陶文化"。<BR><BR> 城子崖遗址出土的轮制陶器漆黑光亮,有的陶器薄如蛋壳。"黑陶文化"在当时被认为是起源于东方而与仰韶彩陶文化不同系统的遗存。不久即依照其发现之地的地名龙山镇,被命名为龙山文化。<BR><BR> 虽然城子崖遗址所处的地理位置与史书中早期夏人的活动区域有一定差异,人们还不能将城子崖遗址和夏王朝直接联系,但是这足以证明,在黄河流域找到了和夏王朝时代相近并且具有早期国家形态的邦国的城池遗址,增强了中国学者寻找夏文化的信心。<BR><BR>(片花)<BR> 在中国传统的地理堪舆观念中,天圆地方。中岳嵩山,古称崇山,嵩山和附近洛、伊流域在中国古代人的心目中一直被认为是天下之中。设在这里用来观天测地的古观象台的延用历史可以追溯到商周时期,《史记》称夏、商、周三代王朝都活动在黄河与支流洛河所形成的这片区域。<BR><BR> 利用古文献提供的线索,从考古学的角度寻找到夏人的遗迹,是科学推断夏王朝年代框架的第一步。<BR><BR> 1959年,原中国科学院考古研究所研究员徐旭生先生率队调查"夏墟",也就是寻找有关夏的遗址,在北靠黄河邙山,东邻中岳嵩山的偃师二里头村一带发现了分布广泛的古代遗址,随即进行了发掘,由此拉开了从考古学角度对夏王朝文化进行探索的序幕。<BR><BR><FONT color=#008000>[采访夏商周首席专家李伯谦:<BR> 特别是1959年,当时已经60多岁的徐绪生先生带着一群年轻人到河南西部去调查夏墟。夏墟就是夏王朝都城遗址的废墟。在偃师就找到了二里头遗址。尽管当时他们认为二里头遗址 可能不是夏代都城,而可能是商朝早期的都城西蕃,但经过我们几十年来社会科学院考古所在那儿的发掘,经过许多专家们的研究,现在基本上有个共同的看法:那里应该是个夏代的都城遗址。]<BR></FONT><BR> 40多年来,历经多次发掘,现已基本探明了遗址的规模,对地层作出了考古学分期和文化分类,为夏商周断代工程中有关确定夏王朝年代框架的目标打下了考古学基础。<BR><BR> 1961年找到了大面积殿堂式建筑的夯土建筑基址,被命名为二里头一号宫殿。从建筑基址的规模上看,它决不是普通的民宅,是象征权利或具有祭祀作用的宫殿或宫庙式建筑。<BR><BR> 殿堂式建筑,大规模青铜器铸造和礼器等基本要素的存在,显示二里头遗址应该是当时的帝王之都,中国学术界基本认同和接受二里头文化与历史上的夏王朝有直接的关联,在这里可以找到夏王朝的年代信息。<BR><BR> 这里是距二里头遗址6公里的另一处都城遗址,从正在发掘的情况看,夯筑的高台和台阶轮廓清晰可见,成排的立柱坑还可以在高台的地面上分辨出来,这无疑也是具有宫殿或宗庙性质的建筑。正在清理的是被称为偃师商城3号宫殿的建筑基址。<BR><BR> 偃师商城遗址是1983年发现的,经过近20年的勘探发掘,已探明和确定这是一个面积达200万平方米的具有都邑性质的商代早期城池。<BR><BR> 一个王朝的都邑不论时间和地点上都和和另一个王都的都城紧密相连,这决不是一种巧合。<BR><BR><FONT color=#008000>[采访杜金鹏:<BR> 偃师商城作为一座商代早期的城址,它不仅是对商代考古有着重要的意义,而且对于夏代考古也有重要意义。从地理位置上来讲,它与著名的偃师二里头遗址相距只有6公里。偃师商城的年代研究可以作为当前夏商周断代工程的一个支点。也就是说,夏商之间年代的划分在很大程度上取决于偃师商城的年代研究。另一个支点当然就是商周之间(年代)的划分。关于夏商之际年代的划分,我们近两年来就是奔着这个目标在偃师商城进行着一系列的考古发掘工作。]</FONT><BR><BR> 照此分析,偃师商城开始修建的年代应该就是夏王朝灭亡的年代。<BR><BR> 这是偃师商城西城墙的中部,1997年的春夏,在偃师商城西城墙夯土基础的下面,发现了一段宽度比大城墙窄的小城墙遗迹,从地层关系推断,这是一段早于偃师商城的城墙遗址,偃师商城的修建年代在这里可以找到线索。<BR><BR><FONT color=#008000>[采访王学荣:<BR> 1997年通过我们论证发现在偃师商城范围内还有一所小城。发掘证明:大城是在小城的基础上扩建而成的。从考古学文化特征及年代分析,我们认为小城的始建年代晚于二里头夏文化第三期。它代表了最早的商文化。因此,小城的出现是夏商王朝交替的标志。]</FONT><BR><BR> 考古工作者在此处代表不同时期的地层中,采集了大量的含碳样品,希望得到偃师商城开始修建的绝对年代。<BR><BR>(片花)<BR> 事实上二里头遗址和偃师商城的考古发掘只能提供解决夏王朝中晚期和结束时间的线索,对夏王朝的起始点还得另找出路。<BR><BR> 当我们将目光从被称为中土的河南西部的河洛地区稍稍地扩展一点, 1976年在距离二里头遗址直线距离约50 公里,中岳嵩山的南麓一处被称为王城岗的高地上,考古工作者找到了一处从考古学分期上讲年代早于二里头时期的龙山时代的古代城池。<BR><BR> 近似方形的土筑城墙,被认为是后来中国特有的方形城制的原始形态,城内大量的祭祀坑表明,这里不是属于普通人的居住群落。<BR><BR><FONT color=#008000>[采访安金槐:<BR> 登封王城岗的发掘和禹县瓦店的发掘都是根据文献记载,说夏王朝曾经在那里建过都。特别是登封王城岗,据文献记载,夏禹,第一个王,曾经在那里建过都。文献记载说夏代在这里建过都,而我们到这里来找,也正好找到相当于龙山文化晚期的遗址。那么一般人都认为二里头(遗址)是夏代的东西,是夏代的都城所在地。但是夏代据文献记载有四、五百年了,你要是光看二里头,也不过只有200多年。这样中国的历史就不一致了:文献记载说有400多年,你现在说只有200多年,而且二里头(遗址)的东西经过我们碳14化验,都是时间很短的,这证明在龙山文化之前还有跟二里头文化相接的夏代早期的阶段。]</FONT><BR><BR> 在史书中,曾有多处记载夏禹居阳城,而阳城又靠近嵩山。这一切似乎都显示着王城岗遗址和夏朝禹王时期的阳城有着某种关系。<BR><BR><FONT color=#008000>[采访李泊谦:<BR> 就在龙山的王城岗古城的东边,不太远,经发掘发现一个战国时期的古城。战国时期的古城出土了有“陶文”,上头写着“阳城仓器”,那就证明了至少在战国时期的古人心目当中,他们认为这个地方就叫“阳城”。因此说根据文献记载说“禹居阳城”可能就是王城岗龙山城这个地方,也不是一点道理也没有的。]</FONT><FONT color=#ff0000><BR></FONT><BR>(片花)<BR> 1997年底,夏商周断代工程专家组成员和全国著名的考古学家云集豫西,对王城岗、二里头、偃师商城等有关夏王朝的考古遗址和遗物进行了全面的考察,首次对有关夏文化的遗址作了考古学的年代分期,将一系列处于不同区域,但是有着前后传承、相互关联的遗址、地层,按照时间的顺序串联起来:<BR><BR> 1、 王城岗和禹县瓦店遗址相当于夏王朝开始时期;<BR><BR> 2、 二里头遗址相当与夏王朝的中晚期; <BR><BR> 3、 偃师商城小城的始建年代对应夏商两个王朝的年代分界。<BR><BR><BR>(片花)<BR> 1960年的诺贝尔化学奖授予了一位美国的化学家威拉德。利比,以奖励他所发明的利用放射线同位素碳来测定古代遗物年代的方法。这就是在现代考古上应用最广泛的碳14测年法。<BR><BR> 碳14是存在于大气中的一种微量的碳放射性同位素,在大气中的含量基本上保持恒定。碳14通过光合作用被植物吸收,动物都直接或间接地依赖植物生存,因此所有生物体内都含有碳-14。在死亡之前,生物体所含的所有碳元素中碳-14的比例和大气中的一样。但是生物一旦死亡,停止与大气交换,生物体所含的所有碳元素中,碳-14就按衰变规律减少,因此,我们可以通过测量生物残骸中的放射性碳元素的数量,经过比较,来确定生物死亡的时间。由于在考古地层中很容易找到含碳的生物体残骸,如:木炭、种子、动物的遗骨等,这种方法为古代遗址遗物的年代测定带来了很大方便。<BR><BR><FONT color=#008000>[采访仇士华:<BR> 我们需要做夏商周断代工程,就需要碳14有两个方面的条件成熟:一个就是碳14的精度。要发展高精度,现在有两种方法都可以达到:一种是老的常规性方法。它发展得比较成熟,它的仪器的稳定性也很好,测出来的精度很高,但它所用的样品量比较大。后来发现比较先进的核物理方法就是加速器质谱,它是属于原子素的,碳14原子素。所以它的效率就大大提高了。]</FONT><BR><BR> 常规碳14测定方法经过多年的发展进步,精度越来越高,但是常规的碳14测定,通常要求3-10克的含碳样品,因此,要求被测样品有一定的数量,其应用受到一定限制。<BR>加速器质谱是20世纪70年代末发展起来的一种现代核分析技术,只要有相当于常规碳14测年样品数量的千分之一,也就是毫克级的样品,就能用来测年。另外,加速器质谱测年的效率高,一份样品只需数十分钟。特别适合于测定珍贵的甲骨、遗址中残留的种子、碳屑等数量不多的样品。<BR><BR><FONT color=#008000>[采访首席专家仇士华研究员:<BR> 另外一个条件就是过去的碳14年代不能代表日历年代,原因是大气里的碳14水平是变化的。我们计算碳14是用统一的标准,这个统一的标准就不能代替大气里变化的标准。这个问题只有(通过)建立高精度的树轮校正曲线才能解决。86年以来国际上就公布了比较好的高精度树轮校正曲线。树轮是每年长一轮的,一棵树(的树轮)就可以把它的年龄说清楚。不但一棵树可以,而且可以把古老的树衔接起来,一直到过去八千年、一万年都可以做到。而我们把这些树轮拿来做碳14测定,这样树轮的年龄代表的年代同碳14测定的年龄就可以对应起来。因此我们现在测定一个碳14年代,就可以在树轮校正曲线上找到一个对应的树轮年代。]</FONT><BR><BR> 作为科技测年的重要手段,从1996年开始,夏商周断代工程为碳14测年技术投入了相当的资金和力量。包括对社科院考古所常规碳14测年实验室、北京大学的常规碳14和AMS加速器质谱仪实验室进行全面的设备更新和技术改造。<BR><BR> 改造后的三个实验室相互进行了测量精度的对比测试。<BR><BR> 北京大学AMS加速器质谱仪实验室还特别邀请国外同行对改造后的设备运行状况进行评估。<BR><BR><FONT class=wen color=#008000>[采访郭之虞教授:<BR>包括我们在国内和常规碳14的一些方法的比对,也包括我们安排的和国际上一些知名的、最好的加速器质谱实验室进行的比对,这些比对都是用的盲检,就是说事先样品的年龄互相并不知道,测出来的结果多少就是多少。北大的常规碳14的测量、考古所的碳14常规测量、以及我们北大的加速器质谱实验室的碳14测量的结果一致性都非常好,和加拿大多伦多大学的加速器质谱实验室进行的碳14样品比对,结果也非常好。]</FONT><FONT color=#008000><BR></FONT><BR> 1998年三个实验室陆续调试完毕,投入工作。从各考古遗址中不同地层采集的系列碳样被送到这些实验室里测定年代,有的碳样还采取常规法和加速器质谱法这两种不同方式分别测定,以确保数据的准确。<BR><BR> 在公元前500多年的时候,也就是距夏王朝的灭亡不过800多年,中国古代的大学者、大圣人孔夫子就对夏王朝史料证据的缺乏而感到茫然,曾经发出:“夏礼吾能言之,杞不足证也……”的叹息。<BR><BR> 公元2000年后的今天,经过中国学者的不懈努力,争议中的夏王朝已经渐渐露出地面,历史研究与现代技术的结合使我们能够从时间和空间上基本把握夏王朝的发展脉络。
放射性核素衰变的速度不随地球上的物理条件而变化,这提供了一种天然的时间标准。虽然目前也有研究说明一些核素的半衰期与核素的化学环境有关〖因为所处的化学环境不同,核外电子的能级就不一样,这可以影响原子核的超精细结构,从而影响到半衰期;不过,由于这个效应是很微弱的,对核素的半衰期影响不会有数量级的不同,所以,现代放射性核素计时仍然是一种用于测定年代的先进手法之一。〗。核素年龄鉴定法广泛用于地层、岩石、矿物和陨石年龄的测定。它给地球化学和宇宙学的研究提供了一项很重要的手段。
放射性核素衰变服从衰变规律:N=Noe^(-λt),t=(1/λ)×ln(No/N)=τ×ln(No/N)……①。
其中,λ是衰变常数,τ是核素的平均寿命,λ=ln2/T≈0.693/T;T是核素的半衰期。
早期核素测量的时候,原子核的数量是一个很难测量的数据,所以定义放射性核素的活度A=λN,代入①式可得:t=ln(Ao/A)T/ln2。不过现在有超灵敏质谱仪,已经可以直接测量样本的原子核数量[1]。
一、利用碳-14测定年代:
宇宙射线中的中子与大气中的大量存在的稳定核素氮-14发生N(n,p)C反应能够产生碳-14,而碳-14又会发生半衰期T=5730年的β衰变变成氮-14,由此构建一个核素平衡。碳-14与氧气反应生成的二氧化碳被生物圈接收,活体生物体内的碳-14与碳-12浓度比例是一定【经测定,碳-14的同位素丰度为1.2×10^(-12)】的,只有当生物死亡后,碳循环中断,碳-14逐渐衰变至没有。在化石标本中采样测量碳-14的丰度,与1.2×10^(-12)比较,即可计算出生物生活的年代。
比如:一个化石样品含有碳-14的丰度是4.3×10^(-13),则可计算出该化石活体生活的年代距今t=ln(No/N)T/ln2=ln[1.2×10^(-12)÷4.3×10^(-13)]×5730÷ln2≈8483.9861年。
用碳-14测定年代应该注意以下几个问题:
⒈标本采集与处理:
用作测定年代的碳标本必须满足如下三点要求:
⑴标本确实来源于碳循环,在停止碳循环前,标本中碳-14丰度比活度(A=λN,原子核数量,早期核测量没有很好的计数器,所以都用活度来替代原子核数量。)与现代碳-14丰度比活度相等;
⑵停止碳循环后,没有经历过任何次生性变化,始终保存其原生性质;
⑶标本在研究对象中具有真正的代表性。
可以测定的标本有动植物残骸、原生无机碳酸盐、生物碳酸盐及其有机沉积物、土壤以及含碳古遗物。所有标本在加工制成测量样品之前都需要经清洗,绝对禁止有现代碳和其它不同年代碳的污染。
⒉现代碳标准的确定:
碳-14的比活度不是一个恒定的值【对于用超灵敏质谱仪[2]测定的时候,相当于就是说碳-14原子核数量不恒定。】,产生这种情况的原因是:
⑴自然界存在碳的同位素浓集效应,处于不同化学环境的碳中的碳-14含量并不完全一致;
⑵人类的活动改变了大气中二氧化碳的碳同位素组成,如矿物燃料的大量使用,使碳-14含量降低了1~4%〖因为化石燃料中的碳-14浓度因为衰变变少了,燃烧这种燃料的时候,产生的二氧化碳中的碳-14要比直接烧新砍伐的木柴要少。〗,另外就是大气层中的核反应使得植物中的碳-14含量增加了50%左右,这就需要制定一个统一的标准,才能获得可供比较的年代数据。
1959年国际会议确认美国国家标准局制定的草酸作为现代碳的标准物质,并以1950年放射性的95%作为现代碳的标准放射性。
⒊树轮校正:
为了校正因⒉中所说的误差,可以采用树轮校正法:
树木生长的年轮正确反映了树木的生长年代,树轮与碳-14测定的年龄是有一定差别的,大约每2000年会差出150年的样子。树木的年龄越老,年轮与碳-14测定的年龄相差越大,最多偏离可达800多年。因此,对那些需要精确年代数据的标本,必须采用树轮校正。
碳-14放射性计数方法所能测出的标本,其年代不能超出30000年。因为年代到达30000年后,标本中每克碳中碳-14的计数已不到1cpm【放射性强度测量单位,意即每分钟探测到的衰变数;同样的还有cps,每秒钟探测到的衰变数。】;不过,如果是用超灵敏质谱仪,则测定的年代可以稍微更久远一点,可以测量约停止碳循环100000年左右的标本。
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