Происхождение человечества

Природный углерод на Земле состоит из атомов разного веса. Почти 99 % углерода имеет вес 12, это самый стабильный углерод. Но около одного процента — углерод с весом 13, но тоже стабильный. Остальные изотопы — радиоактивные. Самый распространенный из них с весом 14. Его несколько миллиардных долей процента, а период полураспада 5730 лет. Образуется он в верхних слоях атмосферы, где атомы азота, самого распространенного вещества воздуха, подвергаются бомбардировке космическими лучами. Затем в результате ядерной реакции азот превращается в углерод-14 или по-научному С-14. Приток углерода и его распад определяет его текущее наличие в атмосфере. Затем углерод в виде углекислого газа поглощается растениями и остается в них. Там баланс С-14 уже не поддерживается за счет космических лучей ионосферы. Остается ему только распадаться и уменьшаться с течением времени. И дальше следует самое сильное предположение, на котором базируется метод: интенсивность космических лучей не менялась последние 40 000 лет! Это утверждение приблизительно так же верно, как предположение, что один из спутников Сатурна состоит из фруктового мороженого. После этого вообще можно было бы забыть про метод радиоактивного углерода, если бы не наличие нелепостей в каждом его следующем шаге.

Предположим, что нам удалось измерить количество радиоактивного углерода в древнем образце. А с чем же сравнить это количество? С количеством его в настоящее время, — отвечают нам специалисты. Опять смешно. Космические лучи обнаружили в 1957 году, когда запустили первый спутник Земли, а до того, начиная с 1944 года, испытывали и испытывали атомное оружие. Тысячи взорванных бомб и сотни постоянно работающих атомных реакторов не могли не сказаться на современном уровне радиоактивных веществ в атмосфере. Это тоже никто не оценивал, как и интенсивность облучения Земли из космоса. (Последний вопрос мы еще затронем в дальнейшем).

Но и на этом не заканчиваются беды метода радиоактивного углерода, а можно сказать — только начинаются. Вот вы обнаружили какой-то чурбачок на раскопках и несете его для радиоуглеродного анализа. Что надо сначала сделать ученым? Выделить чистый углерод химическим путем. Методы химии, к сожалению, традиционно страдают очень низкой точностью. Ошибки химиков обычно десятки процентов. Справедливости ради замечу, что сейчас с введением электронных весов и других электронных помощников для химиков точность увеличилась, но все старые данные, ставшие классикой, никуда не годятся.

Затем выделенный чистый углерод отправляется, говоря языком физиков, на детектор бета-частиц. Бета-частицы — это просто электроны, такие же, как те, которые рисуют картинку на экране телевизора. Физики придумали удобную шкалу измерения их скорости. Скорость электронов измеряется напряжением, которое пролетел электрон, когда он ускоряется. В телевизоре к трубке приложено 20 киловольт, значит, энергия электронов — 20 кэВ. Так вот, те электроны, которые вылетают в результате распада С-14, имеют энергию 155 кэВ. Не много. Как электроны в 20 кэВ легко застревают в экране телевизора, не пробивая его, так и электроны из углеродного образца далеко не летят. Образец должен быть очень тонким, иначе часть электронов застрянет в самом образце и не дойдет до детектора. При этом очень важна равномерность толщины. Если, например, у вас стол с прибором стоит не очень ровно, то образец будет лет на сто старше.

Но и это не все! Физики фиксируют количество распадов за определенное время. Распады происходят стохастически, и тут действуют законы статистики. Как уже говорилось, образец тонкий и небольшой, период полураспада — тысячи лет, содержание миллиардные доли процента. События распада измеряются единицами. А закон статистики говорит, что ошибка при таких измерениях оценивается квадратным корнем от количества зафиксированных событий. Например, событий сто — это значит ошибка десять процентов. Событий десять — ошибка тридцать три процента.

И последнее.

Для улучшения статистической погрешности надо увеличивать время измерений. Не говоря о том, что это просто дорого и неудобно при длительных измерениях. Накапливаются другие ошибки — сбои аппаратуры и космические лучи, самые мощные из которых пробивают земную атмосферу и защиту детектора. Падают они как редкий дождь. Первый раз я увидел это на лабораторной работе по ядерной физике. В искровой камере постоянно вспыхивали разряды от пролетающих частиц. Красота! Теперь такое показывают только на дискотеках. А что делать! Мы живем под дождем радиации.

В оправдание физиков я готов сказать, что большинство из них давало археологам ответы примерно в таком виде: возраст образца 1000 плюс-минус 1000 лет. Что на общечеловеческом языке соответствует примерно: возраст не знаю.