Nükleer Fiziğin Neden Olduğu Arkeolojik Devrim - 17.000 yıl önce Lascaux Mağaralarından Konuşmak
Lascaux Mağarası
Yazan: Xu Yihong (A. Zee)
Çeviri: Lin Hai (Tsinghua Üniversitesi)
Düzeltme: Chimu
Geçenlerde eşim ve oğlumla Fransa'daki meşhur Lascaux mağarasını ziyaret ettik. Bu muhteşem mağara duvar sanatını 7.000 yıldan daha uzun bir süre önce izlemek hayranlık uyandırıyor! Hayır, yakından hissetmeye çalıştım, o zamanlar bu yetenekli sanatçıların hayatının nasıl olduğunu.
Lascaux Mağara Resimleri
Lascaux Mağaraları 1940 yılında dört genç tarafından keşfedildi. Bu sansasyonel haber, ziyarete gelen sonsuz bir turist akışına neden oldu. Turistlerin nefesi mantarların büyümesini teşvik eder ve bu mantarların istilası, duvar resimlerinin tahrip olma riskini doğurur. 1963'te Fransız Kültür Bakanı ve ünlü yazar André Malraux mağarayı kapattı ve artık halka açmadı. Sonraki yıllarda, Fransız hükümeti mağaraların çeşitli taklitlerini yaptı. En sonuncusu, Aralık 2016'da halka açılan Lascaux 4'tür. Bu, Lascaux Mağaralarındaki her kayayı ve duvar resimlerini doğru bir şekilde taklit eden en son yüksek teknoloji ile yaratılmış bir mucizedir.
Lascaux Mağaraları Arkeolojik Alanı
Lascaux mağara resimleri hakkında konuşulacak pek çok büyüleyici yön var. Burada nükleer fizik ile ilgili bir konuya odaklanacağım.
İlk olarak, bazı temel ilkeleri tartışıyoruz. Çekirdek, belirli sayıda proton (proton) ve nötrondan (nötron) oluşur. Çekirdeğin etrafında dönen bazı elektronlar (elektronlar) vardır. Elektron sayısı proton sayısıyla tamamen aynı olmalıdır, çünkü elektronların negatif yüklerinin sayısı ve protonların pozitif yüklerinin sayısı birbirini iptal eder. Adından da anlaşılacağı gibi nötronlar elbette elektriksel olarak nötrdür.
Özellikle karbon çekirdeğinin 6 proton ve 6 nötron içerdiği (6 + 6 = 12) kaydedilir. Doğal olarak oluşan karbon çekirdeklerinin büyük çoğunluğu bu "normal" forma sahiptir. Bununla birlikte, bir veya iki daha fazla nötron içeren bazı karbon çekirdekleri de vardır ve bu formlara izotop denir. İzotop 6 proton ve 7 nötron (6 + 7 = 13) içerirken, izotop 6 proton ve 8 nötron (6 + 8 = 14) içerir. Elektriksel nötrlük gerekliliği nedeniyle, her üç karbon formunun da çekirdeğin etrafında dönen altı elektrona ihtiyaç duyduğunu lütfen unutmayın. Önemli bir nokta, elementlerin kimyasal özelliklerinin tamamen elektronlara bağlı olması, dolayısıyla yukarıdaki üç karbon izotopunun aynı kimyasal özelliklere sahip olmasıdır. Bir karbon atomunun görüntüsü, bir elektron bulutu ile çevrili küçük bir atom çekirdeğidir. Başka bir atom bir karbon atomuyla etkileşime girdiğinde, bu atom, karbon çekirdeğinde kaç nötron bulunduğunu umursamaz: iki atomun etkileşimi iki elektron bulutu tarafından belirlenir.
Ve çekirdek kararlı. Ancak çekirdek kararlı değildir, çünkü mutsuz gibi görünen ve sonunda kendini ayarlayacak olan "fazlalık" bir nötron biriktirmiştir. İşte önemli bir konu - kuantum fiziği olasılıksaldır. Belli bir çekirdeğin ne zaman çürüyeceğini tahmin edemeyiz, çok sayıda çekirdek verildiğinde, çekirdeğin bu yarısının ne zaman bozulacağını ancak tahmin edebiliriz. Bu süreye "yarı ömür" (yarı ömür) denir, örneğin yarı ömür yaklaşık 5730 yıldır.
Bu arada, bazı kararsız çekirdekler saniyenin trilyonda biri gibi son derece kısa yarı ömürlere sahipken, diğerleri yüz milyonlarca yıllık son derece uzun yarı ömürlere sahiptir. Bu nedenle, bir ipucu almalısınız: neden insan arkeolojisi ile ilgili? Bu keşif ve uygulaması bizim için şanslı.
Yukarıdakilerin tümü temel nükleer fiziktir. Hikayemiz Serge Korff (1906-1989) ile başlıyor. Bir Rus asilzadesinin akademik ailesinde doğdu ve ardından Amerika Birleşik Devletleri'ne göç etti. Princeton Üniversitesi'nde lisans ve yüksek lisans eğitimini tamamladıktan sonra Corff, 1940'larda üst atmosferdeki kozmik ışınları ölçmeye başladı. Okuyucular, dünyanın uzaydan gelen bu atom altı parçacıklar tarafından sürekli olarak bombalandığını bilebilirler, buna "kozmik ışınlar" denir. Korff, izotopların sürekli olarak atmosferik çekirdeklerle (7 proton ve 7 nötron içeren kararlı bir nitrojen çekirdeği) kozmik ışınlardan nötronların çarpışmasıyla üretildiğini keşfetti. Bu şekilde üretilen kararlı zayıflama, sonunda sabit bir kararsız ve kararlı oranına yol açar.
O zamanlar, Chicago Üniversitesi'nden Willard Libby (1908-1980), Corff'un makalesini okuduktan sonra bir beyin fırtınası fikrine sahipti ve akıllıca bir yöntem buldu: yani, organik malzemelerin oranını kullanmak ve ölçmek. Ve sonra oluşum çağına geri dönün. Bu "geriye bakış" ile, belki şimdi bunun nasıl yapıldığını görebilirsiniz?
Bitkiler karbondioksiti soluyarak çekirdeği sabit bir oranda sürekli olarak emer ve bu oran bu iki izotopun atmosferdeki oranıyla belirlenir. Hayvanlar, bitkileri veya diğer hayvanları yiyerek vücutlarında sabit oranda çekirdek içerirler. Ancak ağaçlar veya hayvanlar öldüğünde, artık çevredeki karbon çekirdeklerini emmezler. O andan itibaren çekirdek vücutta çürümeye başladı ve göreceli olarak giderek azaldı. Her 5730 yılda bir çekirdek sayısı yarıya inecek.
Organik materyal numunesinin atom çekirdeğine oranını ölçerek, karşılık gelen bitki veya hayvanın ne kadar zaman önce öldüğünü anlayabiliriz. Bu flört veya radyokarbondlamanın doğuşudur. Arkeolojide çığır açan bir devrime yol açtı.
17.000 yıllık Lascaux Mağaralarına baktığımızda, yaklaşık 2 milyon yıl önce Afrika kıtasında eski insanların bir şekilde ortaya çıktığını ve modern insanların yaklaşık 60.000 yıl önce göç etmeye başladığını hatırlayalım. Diğer kıtalara. Yazılı ve kaydedilmiş insanlık tarihi 4.000 veya 5.000 yıl önce ortaya çıktı.
Radyokarbon tarihleme teknolojisinin arkeoloji üzerindeki etkisi çok büyük. Libbynin harika fikri uygulanmadan önce, arkeologların yazılı tarihi kayıtlar olmadan örnekleri doğru bir şekilde tarihlendirmeleri daha da zor olacaktı. Özellikle arkeologlar dünyanın farklı yerlerindeki olayları karşılaştırmak istediklerinde daha önce büyük zorluklar yaşadılar, ancak neyse ki çekirdeğe oran dünyanın her yerinde hemen hemen aynı ve bu da arkeolojik ölçüm teknikleri veriyor. Çığır açan gelişme. Libby 1960 yılında Nobel Ödülü'nü kazandı ve konuşmasında Corff'un önemli katkısından minnetle bahsetti.
Nobel Ödüllü Willard Libby
Lascaux Mağaralarına geri dönersek, birçok bulmaca hala var. Örneğin, bu resimler birkaç yıl içinde birkaç sanatçı tarafından mı yoksa birkaç kuşak sanatçı tarafından birkaç yüzyıl içinde mi tamamlandı? Birisi daha doğru bir buluşma tekniği icat etmek veya geliştirmek için başka bir akıllı fikir ortaya çıkana kadar beklemeliyiz.
Lascaux Mağara Resimleri
Son olarak, rahat bir şekilde bitirelim! İngilizcede "flört" kelimesinin başka bir anlamı olduğu için - hatta ana anlamı, erkekler ve kadınlar arasında tarih olmak, okuyucuları "radyokarbon randevusu" hakkında bir şaka uydurmaya teşvik etmek istiyorum.
Notlar:
1. https://www.google.com/search?q=Lascaux+cave
2. Örneğin, ressamlar, çeşitli hayvanları duvar resimlerinde tasvir etmek için takdire şayan sanatsal yetenekler kullanırlar. Ancak tuhaf olan, tarih öncesi sanatın aksine, yalnızca tek, oldukça kaba bir insan portresi vardır ve bu portre bir kuş kafasına sahiptir ve hatta bir kişiyi tasvir etmeyebilir.
3. Burada nasıl bozulduğu umurumuzda değil. Bunu merak eden okuyucular şu temel anlayışı yapabilirler: "Fazlalık" bir nötron (nötron) kendisi bir protona (proton) dönüşür ve bu süreçte bir elektron (elektron) ve bir antinötrino ( antineutrino). Yani aslında bir nitrojen çekirdeği olan 7 proton ve 7 nötron içeren bir çekirdek vardır.
4.http: //www.nytimes.com/1989/12/02/obituaries/serge-korff-physicist-dies-at-83-pioneer-in-cosmic-ray-research.html
5. Okuyucunun burada yer alan ayrıntılı nükleer fizik sürecini önemsemesine gerek yoktur. Temel olarak, gelen nötron, 6 proton ve 8 nötron içeren, dönüştürülecek bir protonu yok eder.
6. Buradaki tartışma için onu görmezden gelebiliriz.
7. Radyoaktif karbonun kısaltması.
8. Tabii ki hikayeyi basitleştirdim. Radyokarbon tarihlemesini yararlı bir teknik haline getirmek için çeşitli detayların yapılması gerekir. Örneğin, dünyanın değişen manyetik alanı kozmik ışınların girişini etkilediğinden, çekirdeğe oranı tamamen sabit değildir. Tüm değişiklikler dikkate alınmalıdır. Eski numunelerin modern karbonla kirlenmesi, çözülmesi gereken başka bir sorundur.
Bu makale, Bay Sai'nin WeChat herkese açık hesabından (Kimlik: bilim adamları) yetkilendirilerek yeniden basılmıştır.
Düzenleme: huashan
En Yeni 10 Popüler Makale
Görüntülemek için başlığa tıklayın
