他的死亡本身也是極不尋常的。米奇利患脊髓灰質(zhì)炎變成跛子以后,發(fā)明了一個(gè)機(jī)械裝置,利用一系列機(jī)動(dòng)滑輪自動(dòng)幫他在床上抬身或翻身。1944年,當(dāng)這臺(tái)機(jī)器啟動(dòng)的時(shí)候,他被纏在繩索里窒息而死。
要是你對(duì)確定事物的年齡感興趣,20世紀(jì)40年代的芝加哥大學(xué)是個(gè)該去的地方。威拉德·利比快要發(fā)明放射性碳年代測(cè)定法,使科學(xué)家們能測(cè)出骨頭和別的有機(jī)殘骸的精確年代,這在過(guò)去是辦不到的。到這個(gè)時(shí)候,可靠的年代最遠(yuǎn)只達(dá)埃及的第一王朝--公元前3000年左右。例如,誰(shuí)也沒(méi)有把握說(shuō)出,最后一批冰蓋是在什么時(shí)候退縮的,法國(guó)的克羅馬農(nóng)人是在過(guò)去什么時(shí)候裝飾拉斯科山洞的。
利比的方法用途很廣,他因此獲得了1960年的諾貝爾獎(jiǎng)。這種方法基于一種認(rèn)識(shí):生物內(nèi)部都有一種碳的同位素--名叫碳-14,生物一死,該同位素馬上以可以測(cè)定的速度開(kāi)始衰變。碳-14大約有5 600年的半衰期--即任何樣品消失一半所需的時(shí)間--因此,通過(guò)確定某種特定的碳樣的衰變程度,利比就可以有效地鎖定一個(gè)物體的年代--雖然是在一定限度以內(nèi)。經(jīng)過(guò)八個(gè)半衰期以后,原先的放射性碳只剩下%。這個(gè)量太小,無(wú)法進(jìn)行可靠的測(cè)算,因此碳-14年代測(cè)定法只適用于年代不超過(guò)4萬(wàn)年左右的物體。
有意思的是,隨著這項(xiàng)技術(shù)的廣泛使用,有些疵點(diǎn)也日漸顯露出來(lái)。首先,人們發(fā)現(xiàn),利比公式里有個(gè)名叫衰變常數(shù)的基本成分存在3%的誤差。而到了這個(gè)時(shí)候,全世界已經(jīng)進(jìn)行了數(shù)千次計(jì)算??茖W(xué)家們沒(méi)有修正每個(gè)計(jì)算結(jié)果,而是決定保留這個(gè)不準(zhǔn)確的常數(shù)。"這樣,"提姆·弗蘭納里說(shuō),"你只要把今天見(jiàn)到的每一個(gè)以放射性碳年代測(cè)定法測(cè)定的年代減去大約3%。"問(wèn)題沒(méi)有完全解決。人們又很快發(fā)現(xiàn),碳-14的樣品很容易被別處的碳污染--比如,一小點(diǎn)兒連同樣品一起被采集來(lái)的而又沒(méi)有被注意到的植物。對(duì)于年代不大久遠(yuǎn)的樣品來(lái)說(shuō)--年代小于大約2萬(wàn)年的樣品--稍有污染并不總是關(guān)系很大,而對(duì)于年代比較久遠(yuǎn)的樣品來(lái)說(shuō),這有可能是個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題,因?yàn)榻y(tǒng)計(jì)中的剩余原子數(shù)實(shí)在太少了。借用弗蘭綱納里的話來(lái)說(shuō),在第一種情況下,就像是1 000美元里少數(shù)1美元;而在第二種情況下,就像是僅有的2美元里少數(shù)了1美元。
而且,利比的方法是以如下假設(shè)為基礎(chǔ)的,即大氣里碳-14的含量以及生物吸收這種物質(zhì)的速度,在整個(gè)歷史進(jìn)程中是始終不變的。事實(shí)并非如此。我們現(xiàn)在知道,大氣里碳-14的數(shù)量變化不定,取決于地球的磁場(chǎng)能否有效地改變宇宙射線的方向;在漫長(zhǎng)的時(shí)間里,變化的幅度可能很大。這意味著,有些以碳-14年代測(cè)定法測(cè)定的年代要比別的這類年代更無(wú)把握。在比較缺少把握的年代當(dāng)中,有人類首次抵達(dá)美洲前后這一段時(shí)期的年代。這就是為什么那個(gè)問(wèn)題老是爭(zhēng)論不休的原因之一。
最后,也許有點(diǎn)兒出人意料的是,計(jì)算結(jié)果可能由于表面看來(lái)毫不相干的外因--比如動(dòng)物的飲食結(jié)構(gòu)--而完全失去意義。最近有個(gè)案例引起了廣泛激烈的爭(zhēng)論,即梅毒究竟起源于新大陸還是舊大陸。赫爾的考古學(xué)家們發(fā)現(xiàn),修道院墳地里的修道士患有梅毒。最初的結(jié)論是,修道士在哥倫布航行之前就已經(jīng)患上了梅毒。但是,該結(jié)論受到了質(zhì)疑,因?yàn)榭茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn),他們吃了大量的魚(yú),這會(huì)使他們骨頭的年代看上去比實(shí)際的要古老。修道士可能患有梅毒,但究竟是怎么患上的,什么時(shí)候患上的,問(wèn)題似乎容易解決,卻依然沒(méi)有解決。
由于碳-14年代測(cè)定法的缺點(diǎn)加起來(lái)還真不少,科學(xué)家們發(fā)明了別的辦法來(lái)測(cè)定古代物質(zhì)的年代,其中有發(fā)熱光測(cè)定法和電子自旋共振測(cè)定法。前者用來(lái)測(cè)定存留在泥土里的電子數(shù);后者以電磁波轟擊一件樣品來(lái)測(cè)定電子的振動(dòng)。但是,即使用最好的方法,你也無(wú)法測(cè)定20萬(wàn)年以上的東西的年代,也根本無(wú)法測(cè)定巖石那樣的無(wú)機(jī)物質(zhì)的年代。然而,若要確定我們這顆行星的年齡,這當(dāng)然是必不可少的。
測(cè)定巖石年代的問(wèn)題在于,世界上幾乎人人都一度不抱希望。要不是出了一位決心很大的、名叫阿瑟·霍姆斯的英國(guó)教授,這項(xiàng)探索很可能會(huì)完全停頓下來(lái)。
無(wú)論在克服困難方面,還是在取得的成就方面,霍姆斯都很有英雄氣概。20世紀(jì)20年代,正當(dāng)他的事業(yè)進(jìn)入全盛期的時(shí)候,地質(zhì)學(xué)已經(jīng)不再吃香--物理學(xué)是那個(gè)時(shí)代的熱門(mén)科學(xué),資金嚴(yán)重缺乏,尤其在它的精神誕生地英國(guó)。多少年來(lái),他是達(dá)勒姆大學(xué)地質(zhì)系的惟一人員。為了進(jìn)行測(cè)定巖石年代的工作,他常常不得不借用或拼湊設(shè)備。有一次,為了等校方為他提供一臺(tái)簡(jiǎn)單的加法機(jī),他的計(jì)算工作竟然耽擱了1年時(shí)間。有時(shí)候,他不得不完全停止學(xué)術(shù)工作,以便掙錢(qián)來(lái)養(yǎng)家糊口--一度在紐卡斯?fàn)栭_(kāi)了個(gè)古董店,有時(shí)候他連地質(zhì)學(xué)會(huì)每年5英鎊的會(huì)費(fèi)也繳不起。
霍姆斯在研究工作中使用的方法,在理論上其實(shí)并不復(fù)雜,直接產(chǎn)生于歐內(nèi)斯特·盧瑟福于1904年最初發(fā)現(xiàn)的那個(gè)過(guò)程,即,有的原子以一種可以預(yù)測(cè)的比率從一種元素衰變成另一種元素,因此這個(gè)過(guò)程可以用來(lái)當(dāng)時(shí)鐘。要是你知道鉀-40要經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間才變成氬-40,并且測(cè)定樣品里這兩種元素的量,你就可以得出那種物質(zhì)的年代。霍姆斯的貢獻(xiàn)在于,以測(cè)定鈾衰變成鉛的比率來(lái)測(cè)定巖石的年代,從而--他希望--能測(cè)定地球的年齡。