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，對這塊裹尸布先后產生過種種懷疑和提出過許多異議，認為它只不過是一件中世紀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。

隨著科學技術的發展，特別是考古技術的進步，促使不少人要求對這塊布進行分析鑒別。但是，由于不允許對它作破壞性取樣，所以目前的考古技術也無能為力。

至19世紀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行實驗研究。

碳14斷代的困難

對于含碳有機物亞麻的年齡測定，人們自然想到碳14測定法。

碳14測定年代的原理，是根據含碳有機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。因為有機體與大氣進行碳元素交換時，大氣中含有碳14的比例與有機體中的碳14比例有一定的關系，有機體死亡后交換平衡被破壞了，有機體內的碳14就不斷發生衰變而減少；碳14的半衰期為5730年，即它在有機體殘骸內每經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，因此設法測量出單位時間內樣品放射的β粒子數，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12次方，而且每分鐘僅發生13.5次衰變(每克)，即平均每分鐘放出13.5個β粒子，數量十分微少，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，碳14衰變率將越來越小，放出的β粒子數就更少；所以要準確測量它，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，如果要達到統計誤差只有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(實際標本量更要大)，連續計數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，就可能進行直接計數，而樣品只需少量就成。

人們考慮的是應用粒子加速器協助。因為加速器可以使粒子獲得比質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的勞倫斯實驗室在加速器中用氙氣作為介質，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，設置在氙氣密室之后的計數系統所記錄下來的，自然全是碳14離子的了。

另外，如果采用串聯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、優越。

幾乎無損的鑒別

在鑒定珍貴文物的技術中，通常采用各種物理和化學分析方法來研究古代文物中物質的成份和結構狀態，或探測它有否修補拼接，從而估計它的真偽，或推斷它的年代。但迄今為止，所有的方法都不夠完備，要么需要取一定數量的樣品，這是文物保存中最忌諱的；要么只能提出一些疑點。并不能區別真偽；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。它與傳統的測量放射性衰變率方法相比，樣品數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。而它的精確度相當高，例如距今5000年的樣品，用傳統的碳14方法測得的年代，誤差約150年，用加速器協助直接計數測得的誤差只有10年。這種新技術使碳14測4定年代方法可測的最長年限(目前為4萬年)擴大到10萬年左右。新技術測量花費的有效時間，可大大縮短。

美國羅徹斯特大學的高夫在1979年宣稱，他們應用串聯式范德格拉夫加速器技術，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，只要有標本，都可以進行試測。

不要很久，只要有關當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。

[責任編輯]林京