科學聖經人生
石頭的年齡
蘇緋雲博士

石 頭 的 年 齡 怎 麼 算 呢 ? 當 你 到 各 大 公 園 旅 遊 的 時 候 , 你 可 能 會 像 我 一 樣 , 到 處 讀 公 園 �� 的 展 覽 牌 。 這 些 展 覽 告 訴 我 們 各 景 點 的 名 稱 和 特 色 , 也 常 常 告 訴 我 們 某 些 山 的 年 齡 ─ 常 是 百 萬 , 千 萬 , 萬 萬 或 幾 十 億 年 。 這 些 “ 年 齡 ” 可 靠 嗎 ? 怎 麼 算 的 ?

不 少 人 說 : 「 我 知 道 , 是 用 碳 十 四 法 算 的 。 」 就 如 有 一 次 , 我 們 去 黃 石 公 園 玩 , 旅 途 上 見 到 些 賣 化 石 的 商 店 , 我 們 停 下 來 買 化 石 。 我 們 買 了 一 些 盒 子 上 寫 著 「 五 萬 萬 」 年 的 化 石 。 我 問 老 闆 : 「 這 五 萬 萬 年 是 用 什 麼 方 法 算 出 來 的 ? 」 兩 間 商 店 的 老 闆 都 回 答 : 「 用 碳 十 四 的 方 法 。 」 雖 然 當 時 我 沒 有 當 面 告 訴 他 們 , 但 是 他 們 的 回 答 都 是 錯 的 。 因 為 “ 碳 十 四 法 ” 不 能 給 我 們 萬 萬 年 , 連 百 萬 年 也 不 可 能 , 最 多 可 以 給 我 們 九 萬 年 ; 但 是 還 沒 有 找 到 九 萬 歲 的 東 西 , 所 有 被 測 驗 的 東 西 , 包 括 煤 碳 和 鑽 石 , 都 沒 有 九 萬 歲 , 以 後 會 更 仔 細 的 談 “ 碳 十 四 法 ” 。

一 般 人 以 為 “ 碳 十 四 法 ” 被 用 來 測 驗 石 頭 的 年 齡 , 其 實 不 是 的 。 “ 石 頭 的 年 齡 ” 計 算 法 之 一 是 用 其 他 “ 放 射 性 元 素 ” 去 測 驗 的 。 一 方 面 , 碳 十 四 是 碳 元 素 之 一 , 顧 名 思 義 , 只 有 含 碳 的 東 西 才 能 測 出 有 多 少 碳 ; 另 一 方 面 , 因 為 碳 十 四 法 只 能 測 到 萬 年 , 不 能 測 出 更 長 的 時 間 , 因 此 對 那 些 要 求 石 頭 億 萬 年 老 的 人 , 並 沒 有 什 麼 用 。

到 底 石 頭 有 多 老 ? 其 實 只 有 一 個 方 法 可 以 告 訴 我 們 任 何 東 西 的 準 確 年 齡 , 那 就 是 歷 史 的 方 法 。 有 目 擊 者 看 見 它 的 出 生 , 計 算 它 出 生 之 後 到 如 今 過 了 多 少 時 間 , 才 真 正 知 道 它 的 年 齡 。 其 他 的 方 法 都 是 推 論 的 , 推 論 之 中 比 較 可 靠 的 是 類 似 的 歷 史 記 載 , 比 如 說 , 歷 史 上 我 們 見 過 好 幾 位 小 孩 , 從 出 生 到 十 歲 。 當 我 們 見 到 一 位 新 的 小 孩 的 時 候 , 我 們 可 以 用 以 前 見 過 的 孩 子 作 參 考 , 猜 猜 這 新 的 小 孩 幾 歲 。 我 們 自 己 有 四 位 兒 女 , 也 見 過 其 他 的 小 孩 , 這 給 我 一 些 參 考 。 當 我 在 機 場 見 到 不 認 識 的 孩 子 的 時 候 , 我 就 用 頭 腦 �� 存 著 的 參 考 , 猜 猜 那 孩 子 的 年 齡 。 當 然 我 猜 得 不 一 定 準 確 , 但 也 錯 不 了 太 多 。 我 猜 一 個 孩 子 是 一 歲 左 右 , 不 會 錯 到 那 �� 去 , 多 數 時 候 他 真 的 是 一 歲 左 右 。

石 頭 呢 ? 如 果 我 們 沒 有 見 到 石 頭 出 生 , 又 從 它 出 生 計 算 到 如 今 , 我 們 就 不 可 能 有 它 的 準 確 年 齡 。 又 如 果 我 們 沒 有 見 過 很 多 石 頭 出 生 的 歷 史 , 也 不 能 有 歷 史 作 為 參 考 去 猜 某 塊 石 頭 的 年 齡 。 因 此 , 要 知 道 沒 有 歷 史 記 載 的 石 頭 的 年 齡 實 在 不 容 易 , 也 很 難 準 確 。 從 有 歷 史 的 石 頭 看 “ 放 射 性 元 素 測 算 法 ” 帶 給 我 們 很 大 的 疑 惑 , 比 如 , 知 道 歷 史 的 火 山 岩 , 用 “ 放 射 性 元 素 測 算 法 ” 得 到 的 年 齡 是 三 十 億 年 , 其 實 歷 史 上 只 是 二 百 年 。 為 什 麼 有 這 麼 大 的 差 異 呢 ? 因 為 這 方 法 事 實 上 是 有 某 些 假 設 的 , 如 果 這 些 假 設 不 是 事 實 的 話 , 算 出 來 的 結 果 可 能 就 不 對 了 。

基 本 上 “ 放 射 性 元 素 測 算 法 ” 是 用 一 塊 石 頭 樣 本 , 將 它 磨 碎 , 計 算 這 樣 本 中 有 多 少 母 元 素 , 多 少 子 元 素 , 再 根 據 現 在 母 元 素 變 成 子 元 素 的 速 度 去 計 算 , 看 看 母 元 素 需 多 少 年 才 會 變 成 這 些 子 之 素 。

讓 我 用 個 很 簡 單 的 方 法 來 說 明 : 比 如 說 , 我 在 這 房 間 看 書 , 你 進 來 的 時 候 我 在 看 第 1000 頁 。 你 進 來 之 後 算 我 看 書 的 速 度 , 發 現 我 一 分 鐘 看 一 頁 。 那 麼 你 還 沒 有 進 來 之 前 我 已 經 在 這 房 間 多 少 分 鐘 ?

如 果 你 的 回 答 是 1000 分 鐘 , 這 是 一 般 科 學 家 的 回 答 ( 記 得 嗎 ? 科 學 家 也 是 人 , 和 你 我 一 樣 , 有 自 己 的 意 見 ) 。 你 想 我 在 這 房 間 是 不 是 確 定 是 1000 分 鐘 ? 可 不 可 能 事 實 上 我 在 這 �� 只 有 一 分 鐘 ? 或 是 一 秒 鐘 , 而 你 進 來 時 我 確 實 在 看 第 1000 頁 ?

在 講 座 上 , 當 我 問 : 「 有 沒 有 人 不 同 意 1000 分 鐘 的 結 論 ? 」 一 定 有 人 表 示 不 同 意 , 那 麼 我 就 問 : 「 為 什 麼 你 不 同 意 我 在 這 房 間 一 定 是 1000 分 鐘 ? 」 一 定 有 人 說 : 「 你 從 那 一 頁 看 起 ? 」 也 一 定 有 人 說 : 「 你 是 不 是 每 頁 都 看 ? 」 或 「 你 有 沒 有 停 下 來 ; 出 去 吃 飯 ; 看 快 或 看 慢 ? 」 意 思 是 , 你 還 沒 有 進 來 之 前 我 從 那 一 頁 看 起 , 你 不 知 道 , 因 為 你 沒 有 觀 察 ; 我 看 的 速 度 快 或 慢 ? 你 也 不 知 道 , 因 為 你 沒 有 觀 察 。 科 學 是 需 要 觀 察 的 , 但 你 不 在 埸 , 無 從 觀 察 。 還 有 , 你 還 沒 進 來 之 前 我 有 沒 有 把 書 翻 到 後 面 或 翻 到 前 面 , 你 也 不 知 道 , 因 為 你 不 在 埸 , 不 能 觀 察 。

當 我 們 用 這 簡 單 的 方 法 來 解 釋 好 像 高 深 莫 及 的 “ 放 射 性 元 素 測 算 法 ” 時 , 你 很 容 易 就 發 現 這 算 法 很 有 問 題 , 因 為 你 很 容 易 看 到 三 個 假 設 :

第 一 , 假 設 我 從 書 的 第 一 頁 看 起 。

第 二 , 假 設 我 看 書 的 速 度 持 恆 不 變 , 一 分 鐘 一 頁 。

第 三 , 假 設 沒 有 其 他 因 素 把 書 翻 來 翻 去 。

這 三 個 假 設 必 需 全 部 是 事 實 , 那 1000 分 鐘 的 結 論 才 有 價 值 。 只 要 其 中 一 個 假 設 不 是 事 實 或 不 知 道 是 不 是 事 實 , 那 1000 分 鐘 的 結 論 也 就 沒 有 價 值 !

同 樣 的 , 在 使 用 “ 放 射 性 元 素 測 算 法 ” 時 , 假 設 石 頭 出 生 時 只 有 母 元 素 , 沒 有 子 元 素 ( 比 如 : 只 有 鉀 , 沒 有 氬 ) 。 這 假 設 是 事 實 嗎 ? 我 們 若 沒 有 在 石 頭 出 生 時 去 測 量 它 那 時 有 多 少 母 元 素 , 多 少 子 元 素 , 我 們 就 無 從 知 道 開 始 時 有 多 少 母 和 子 元 素 ( 在 我 們 的 比 喻 中 , 不 知 道 開 始 看 書 是 從 第 幾 頁 看 起 ) 。

第 二 假 設 : 假 設 母 元 素 變 子 元 素 的 速 度 是 持 恆 的 。 問 題 是 , 我 們 研 究 放 射 性 元 素 也 只 不 過 百 年 , 就 算 在 這 百 年 中 我 們 觀 察 的 銳 變 速 度 ( 半 衰 期 ) 都 是 一 樣 的 , 我 們 是 否 那 麼 大 膽 , 肯 定 這 速 度 在 過 去 幾 十 億 年 都 是 一 樣 的 ? ( 在 我 們 的 比 喻 中 , 你 進 房 間 之 後 我 一 分 鐘 看 一 頁 , 你 是 否 可 以 肯 定 你 沒 進 來 之 前 , 我 也 是 一 分 鐘 看 一 頁 ? ) 事 實 上 , 有 一 些 證 據 告 訴 我 們 這 速 度 可 能 以 前 比 現 在 快 。

第 三 假 設 : 假 設 沒 有 外 來 因 素 改 變 母 元 素 或 子 元 素 的 量 。 比 如 , 石 頭 �� 的 鉀 有 沒 有 被 洗 掉 或 從 外 界 流 進 來 ; 石 頭 �� 的 氬 氣 , 有 沒 有 被 外 界 影 嚮 或 增 加 或 減 少 。 ( 我 們 的 比 喻 中 , 書 頁 有 沒 有 其 他 因 素 翻 前 翻 後 ) 。 石 頭 在 它 環 境 中 , 是 否 可 能 �� 面 的 元 素 受 到 環 境 的 影 嚮 呢 ?

基 於 這 些 基 本 上 的 假 設 , 我 們 只 能 說 這 所 謂 “ 絕 對 年 齡 計 算 法 ” 一 點 也 不 絕 對 。 當 我 們 看 到 公 園 或 博 物 館 的 展 覽 , 告 訴 我 們 這 些 石 頭 有 多 少 億 年 老 的 時 候 , 我 們 必 須 問 : 這 是 事 實 或 是 某 些 人 的 意 見 ?

昨 天 發 生 了 一 件 有 趣 的 事 情 : 我 們 全 家 一 起 團 聚 , 也 是 慶 祝 我 倆 結 婚 四 十 週 年 。 之 後 有 一 天 在 大 兒 子 和 媳 婦 家 , 我 們 建 議 他 們 倆 口 子 出 去 一 下 , 我 們 照 顧 兩 個 孫 兒 ; 另 一 天 在 大 女 兒 家 , 同 樣 建 議 給 女 兒 和 女 婿 。 他 們 倆 口 子 出 去 的 時 候 , 我 倆 和 兩 個 孫 兒 玩 。 我 丈 夫 見 到 女 兒 買 了 未 種 的 花 , 又 見 到 已 預 備 好 的 泥 土 , 就 說 : 「 我 知 道 女 兒 要 把 花 種 在 那 �� 。 」 於 是 他 就 和 孫 女 去 種 花 , 吃 早 飯 的 時 候 才 知 道 原 來 那 預 備 好 的 泥 土 已 撒 了 種 , 是 女 兒 給 她 女 兒 觀 察 種 子 怎 樣 長 出 來 的 實 驗 。 孫 女 ( 四 歲 ) 說 她 有 告 訴 祖 父 “ �� 面 有 種 子 ” , 但 祖 父 以 為 深 知 女 兒 的 心 意 , 雖 然 聽 到 , 卻 不 加 思 想 , 不 以 為 孫 女 在 講 有 意 思 的 話 。 當 然 , 那 些 剛 發 芽 的 種 子 下 落 不 明 了 , 他 們 在 談 論 這 事 時 , 孫 女 對 祖 父 說 : 「 你 要 用 你 的 頭 腦 , 不 要 浪 費 你 的 頭 腦 ! 」

童 言 無 忌 , 卻 是 金 石 良 言 ! 讓 我 們 用 我 們 的 頭 腦 , 不 要 浪 費 我 們 的 頭 腦 。 慎 思 明 辨 , 人 家 的 結 論 是 事 實 或 只 是 某 些 人 的 意 見 ?