在新疆乌鲁木齐自然博物馆展厅里有十几具古尸展出。最吸引人的是那具在罗布泊西部楼兰遗址中发现的女尸。这位青年女子仰面平卧,全身裹着十分粗糙的平纹毛布。她头戴尖顶毡帽,脚穿翻毛皮制鞋,大眼睛、高鼻梁,金色的长发散披肩上,面孔十分俊秀。

关于这具古尸的年代的确定,有过一场有趣的争论。物理学家确定这具女尸有6000年的历史，这立即引起历史学家的怀疑。他们认为古楼兰国的历史记载没有这么长,6000年前也不可能有毛织物、皮制鞋和其他的那些随葬品!历史学家认为楼兰女尸不会超过3000年。

物理学家怎么能知道古尸的年代呢?原来,物理学家利用一种特殊的时钟-放射性碳14时钟。它是考古上应用最广泛的一种测定年代的方法。最早读懂这时钟的人是利比,他在1949年公布第一批用碳14确定的年代数据,轰动了整个考古学界和地质学界。

原来,在地球周围存在宇宙射线,宇宙射线是来自宇宙空间的高速粒子流。粒子的能量很高,同地球大气发生作用产生中子,中子再同大气中普通氮发生核反应,产生放射性同位素碳14,它的质子数和普通碳的一样为6个,但是多两个中子,加起来是14。原子是由原子核和电子组成的,原子核又是由质子和中子组成的。同一种元素的原子核具有相等的质子数质子带有正电,质子数决定了元素的性质。但是科学家发现质子数相同的元素的中子数却不一定相等。我们把这种质子数相同而中子数不同的元素称为同位素。也就是说它们位于元素周期表的同一个位置上,化学性质相同,但是原子核里的中子数不同。

碳14与氧结合形成CO2(二氧化碳)混入大气中,通过光合作用被植物吸收成为养料。由于动物都直接或间接地依赖植物生存,最终所有生物体内都含有碳14生物在死亡之前身体中碳14的浓度与当时大气中的碳14浓度保持着平衡。所谓平衡是指碳12和碳14的比例同自然界中两种碳的比例是一致的。生物体内大量的是碳12,碳14很少,在活植物里碳14和碳12数量的比值为10。在动植物死亡以后,由于它们的生命结束了就终止了与外界的物质交换,放射性碳14便不再有补充。体内保存下来的碳12很稳定,不会发生变化,而碳14却要不停地放出射线,变为非放射性的普通氮(原子量14),其半衰期为5700年。不同的放射性同位素衰变率不同,一半原子衰变完毕所需要的时间叫做这种原子的半衰期。假如种原子的半衰期是一年,那么到一年底,1000个原子就剩下500个,在第二年底只剩下250个。因此只要测出标本中碳14减少的程度,就可以推算出死亡的年代。利用这种办法就可以测定古生物的年代。

古楼兰女尸就是利用上述方法来确定其年代的。是不是物理学家搞错了?物理定律是经过无数实验检验过的,不会有错。

进一步的研究发现,原来是取样的问题。为了保持古尸的完整,第一次是取她的棺木测定的,古楼兰的气候干燥,树木放倒后千年不朽。制作棺材所用的木板是陈年老木。所以年代提前了。

而第二次为了核校,是取女尸身上的毛布测定的。提供羊毛的羊的年代与少女死亡的年代相近。

中国社会科学院考古研究所实验室对古尸重新进行测定,确认为2185年左右,和历史的记载吻合。

大自然中还存在许多放射性时钟。例如火山爆发形成的岩石,岩石中有少量铀包藏在里面,铀是一种放射性元素它将稳定地衰变,而衰变形成的铅会沉积在原来的地点。岩石凝固以后时间愈长,沉积的铅相对于剩下的铀的数量愈多,其岩石的年代越久。

雨水里含有氢的同位素氚,氚是大气在宇宙射线的作用下形成的。氚能衰变,所以测定水中氚的含量就能知道是多久以前的雨水。有趣的是,用这种办法能确定陈年老酒的年代,含氚少的葡萄酒就定是老酒。