耶穌的裹尸布與粒子加速器

余　剛

意大利的都靈大教堂，因為珍藏有一件絕世圣物而名傳遐邇。這就是相傳公元一世紀(jì)耶穌遇難后包裹尸體的布幅。

棘手的難題

這塊裹尸布，用亞麻織成，長約4.3米，供放在一個精致的盒子里，終年擺在教堂的圣壇上。

早在1357年，這塊裹尸布在法國的一個教堂中展示，轟動了整個宗教界。此后600多年來，它一直受到虔誠信徒們的頂禮膜拜。后來，才輾轉(zhuǎn)傳至都靈大教堂。雖然有不少人，包括某些有名的大主教在內(nèi)，對這塊裹尸布先后產(chǎn)生過種種懷疑和提出過許多異議，認(rèn)為它只不過是一件中世紀(jì)時由好事者精心偽造出來的贗品，根本就不可信。但是，這塊布上印有明顯的傷痕，連釘在手腕上的釘子和長矛刺進(jìn)肋部的地方都留下了斑斑的血跡，同《福音》書中所描述的耶穌受難時的情景非常吻合。加上王公貴族一直對它奉若神明，至使許多懷有強(qiáng)烈宗教信仰的忠實信徒深信不疑，把它奉為至高無上的圣物，不許有一絲一毫的褻瀆和不敬。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是考古技術(shù)的進(jìn)步，促使不少人要求對這塊布進(jìn)行分析鑒別。但是，由于不允許對它作破壞性取樣，所以目前的考古技術(shù)也無能為力。

至19世紀(jì)90年代，教堂才允許人們保持一定的距離對它拍照；直到1973年才同意從布上取下少量樣品進(jìn)行實驗研究。

碳14斷代的困難

對于含碳有機(jī)物亞麻的年齡測定，人們自然想到碳14測定法。

碳14測定年代的原理，是根據(jù)含碳有機(jī)體停止與大氣交換后(對于動、植物來說就是死亡后)，剩余的碳14含量來計算年代的。因為有機(jī)體與大氣進(jìn)行碳元素交換時，大氣中含有碳14的比例與有機(jī)體中的碳14比例有一定的關(guān)系，有機(jī)體死亡后交換平衡被破壞了，有機(jī)體內(nèi)的碳14就不斷發(fā)生衰變而減少；碳14的半衰期為5730年，即它在有機(jī)體殘骸內(nèi)每經(jīng)5730年后減少一半。依此類推，生物體死亡的年代就可以得到。

問題是怎樣測量物體剩余的碳14含量?傳統(tǒng)的方法是把樣品碳化后，制成氣體(如乙炔)或液體(如苯)，再用閃爍探測器測量其中碳14的衰變率。碳14每次衰變放出一個β粒子，因此設(shè)法測量出單位時間內(nèi)樣品放射的β粒子數(shù)，就能知道衰變率，從而推算出樣品的年代。不過，因碳14在地球上含量極少，它在碳元素中占的比例只有10的負(fù)12次方，而且每分鐘僅發(fā)生13.5次衰變(每克)，即平均每分鐘放出13.5個β粒子，數(shù)量十分微少，加上儀器的探測效率又不是百分之一百，所以實際上能測到的β粒子數(shù)還迭不到這個水平。

在實際的測量工作中，因為一個生物體死亡后埋葬時間越久遠(yuǎn)，碳14衰變率將越來越小，放出的β粒子數(shù)就更少；所以要準(zhǔn)確測量它，需要很長的時間或者大量的碳。實驗表明，測量距今五千到一萬年的樣品，如果要達(dá)到統(tǒng)計誤差只有1％的精度，至少需要測量1萬個p粒子，那就意味著要純碳1～10克(實際標(biāo)本量更要大)，連續(xù)計數(shù)1.5～15小時以上。

由此可見，盡管碳14測定年代法可以用來斷定含碳有機(jī)物的年代，但對于不允許提供更多樣品的耶穌裹尸布來說，它也無能為力。

加速器的協(xié)助

針對上述問題，人們對碳14方法提出重大改革，摒棄了測量碳樣品中β衰變的方法，改為直接計數(shù)樣品中的碳14原子。只要使碳14原子氣化和電離，并使碳14離子加速后，就可能進(jìn)行直接計數(shù)，而樣品只需少量就成。

人們考慮的是應(yīng)用粒子加速器協(xié)助。因為加速器可以使粒子獲得比質(zhì)譜儀所能提供的高得多的能量，一旦讓這些離子獲得很大的能量，即使是像碳14和氮14那樣荷質(zhì)比相同的離子，也會由于具有不同的電離率而在穿透另一種被電離物質(zhì)時反映出不同的能力(即穿透距離有長有短)。美國加利福尼亞大學(xué)的勞倫斯實驗室在加速器中用氙氣作為介質(zhì)，因為氮14對氙氣的電離率大，它被加速而獲得的能量全部花在電離氙氣上，因此沒有能力穿透氙氣層，而碳14對氙氣的電離率小，加速后獲得的能量沒有花在電離氙氣時喪失精光，所以依靠這些能量可以穿過氙氣層。這樣，設(shè)置在氙氣密室之后的計數(shù)系統(tǒng)所記錄下來的，自然全是碳14離子的了。

另外，如果采用串聯(lián)式范德格拉夫加速囂，就不需要氙氣密室這樣一類離子甄別器了，因為這種加速器加速的只是碳14而不加速氮14。因此，對測定年代來說，它更加簡便、優(yōu)越。

幾乎無損的鑒別

在鑒定珍貴文物的技術(shù)中，通常采用各種物理和化學(xué)分析方法來研究古代文物中物質(zhì)的成份和結(jié)構(gòu)狀態(tài)，或探測它有否修補(bǔ)拼接，從而估計它的真?zhèn)危蛲茢嗨哪甏?。但迄今為止，所有的方法都不夠完備，要么需要取一定?shù)量的樣品，這是文物保存中最忌諱的；要么只能提出一些疑點。并不能區(qū)別真?zhèn)?；要么就是不能測定年代，或測不到比較精確的年代。目前正在研究中的加速器測定文物年代的方法，也許是最理想的方法之一了。它與傳統(tǒng)的測量放射性衰變率方法相比，樣品數(shù)量只需原來的一千分之一，只要幾毫克的樣品就成，可以做到幾乎無損。而它的精確度相當(dāng)高，例如距今5000年的樣品，用傳統(tǒng)的碳14方法測得的年代，誤差約150年，用加速器協(xié)助直接計數(shù)測得的誤差只有10年。這種新技術(shù)使碳14測4定年代方法可測的最長年限(目前為4萬年)擴(kuò)大到10萬年左右。新技術(shù)測量花費的有效時間，可大大縮短。

美國羅徹斯特大學(xué)的高夫在1979年宣稱，他們應(yīng)用串聯(lián)式范德格拉夫加速器技術(shù)，可以做到僅用裹尸布上的一根20厘米長的亞麻線，就能對裹尸布的年代進(jìn)行鑒別，其精確度為誤差±150年，甚至還可以更精確些。無論什么時候，只要有標(biāo)本，都可以進(jìn)行試測。

不要很久，只要有關(guān)當(dāng)局同意提供一根亞麻線，這塊神秘的布究竟是何物，就將真相大白了。

[責(zé)任編輯]林京