СКОЛЬКО ЛЕТ НАХОДКЕ?

Найденные археологами костные останки, образцы древней техники и предметы быта мало что значат для науки, если нельзя определить их возраст. Поэтому датировка находок — одна из важных задач археологии. Специалисты различают два вида датировки: относительную и абсолютную.

При относительной датировке находку соотносят с другими связанными с ней предметами или событиями. Например, при раскопках в каком-то слое земли нашли каменные орудия определённого типа, а в слое, находящемся глубже, — орудия иного типа. Ясно, что более глубокий слой древнее расположенного выше. Значит, и орудия в нём старше. Такой способ датировки называют стратиграфией (от лат. stratum — «слой» и греч. «графо»). Суть ещё одного способа относительной датировки — типологического — довольно проста: если в разных местах найдены предметы одного типа, то и возраст их примерно одинаков. Существуют и иные методы относительной датировки.

Много сил положили учёные на разработку способов абсолютной датировки. Известны дендрохронологический, термолюминесцентный, археомагнитный, обсидиановый, радиоуглеродный (см. дополнительный очерк «Уиллард Фрэнк Либби») и другие методы. Все они так или иначе используют достижения естествознания и технических наук.

Дендрохронология (от греч. «дёндрон» — «дерево», «хронос» — «время» и «логос») основана на подсчёте числа годовых колеи, образующихся при росте деревьев.

При термолюминесцентном методе наблюдают свечение накалённых до 400—500 "С образцов почвы и керамики. Установлено: чем древнее образец, тем ярче свечение. Современные же почвы и керамика при такой температуре вообще не светятся.

В археомагнитном методе используется свойство глины намагничиваться в геомагнитном поле, а при обжиге навсегда сохранять магнитное поле, имевшееся в ней в тот момент. Оказывается, магнитное поле Земли периодически исчезает, а южный и северный магнитные полюса как бы меняются местами. Измерив силу и направление магнитного поля, запёчатлённого, скажем, в кирпиче или образце керамики, можно определить, когда и даже где он был обожжён. Конечно, нужно знать, каким было магнитное поле в разных местах Земли в те или иные исторические эпохи.

Геофизикам это известно. Так, в период от 3,06 до 2,8 млн лет назад, на который приходятся самые ранние находки костных останков древнего человека, полярность геомагнитного поля менялась не менее четырёх раз.

Обсидиановый метод датировки позволяет устанавливать возраст орудий, изготовленных из вулканического стекла — обсидиана. В каменном и бронзовом веках эта горная порода чёрного, красного или коричневого цвета считалась весьма ценным материалом для изготовления орудий труда, так как легко обрабатывалась, образуя на изломе очень острую режущую кромку. Измеряя в образцах из обсидиана или из богатых ураном минералов следы расщепления радиоактивного элемента урана, можно узнать, когда эти орудия были изготовлены.

Каждый из известных сегодня методов имеет свои достоинства и недостатки, границы применения, характерные погрешности. А потому учёные стараются использовать не какой-то один, а все возможные и подходящие для данного случая способы. Это повышает надёжность и точность датировки. Продолжается работа и над созданием новых методов и технических средств хронологии древних предметов.

УИЛЛАРД ФРЭНК ЛИББИ

Известный американский физико-химик Уиллард Либби родился в 1908 г. Его отеи, американский фермер, окончил всего три класса школы и, возможно, именно поэтому постарался, чтобы сын, мечтавший стать горным инженером, поступил в Калифорнийский университет в Беркли. Уже студентом Уиллард изменяет детской мечте: увлекается математикой и химией. После окончания университета и аспирантуры он приступает к изучению радиоактивных изотопов. Изотопы (от греч. «изос» — «равный», «одинаковый» и «топос» — «место») — разновидности химических элементов, у которых ядра атомов содержат одинаковое число протонов, но разное число нейтронов.

Химические свойства разных изотопов одного элемента одинаковы, а вот физические — различаются, хотя и ненамного. Особенность радиоактивных изотопов — нестабильные ядра атомов. Со временем они распадаются, испуская альфа-, бета- и гамма-лучи.

Радиоактивные изотопы можно обнаружить по их излучению. Но точное измерение малых уровней радиации — задача технически сложная. Решить её и создать соответствующий прибор удалось Либби. Это было только начало работ, принёсших учёному всемирную известность.

В 1939 г. установили, что при бомбардировке атмосферы космическими лучами на высоте 15 км возникает поток нейтронов. Азот, которого в воздухе примерно 78 %, поглошая нейтроны, превращается в изотоп углерода. В ядре атома этого изотопа 8 нейтронов, а не 6, как у обычного углерода. Но самое главное — углерод-14 радиоактивен.

Изотоп быстро окисляется. Так образуется радиоактивный углекислый газ, усвояемый растениями в процессе фотосинтеза.

Однако на этом приключения радиоактивного изотопа не заканчиваются. Вместе с растениями углерод-14 попадает в организм животных и людей. Оказавшись в костях и мягких тканях, радиоактивный углерод так и остаётся в них. Оттого-то все живые организмы радиоактивны. Для здоровья это неопасно: уровень такой естественной радиаиии очень мал.

После гибели растений и животных углерод-14 перестаёт в них накапливаться. Но уровень радиации с течением времени падает: атомы изотопа, испускающие радиоактивные лучи, постепенно распадаются. Чем больше времени прошло после смерти, тем меньше атомов углеро-да-14 в останках. Продолжительность существования радиоактивных изотопов определяется периодом полураспада — промежутком времени, за который происходит распад половины данного количества вещества. Период полураспада углерода-1 4 был определён в 1940 г.: он равен 5730 годам.

Либби первым понял, что эти открытия помогут определить время, прошедшее с момента гибели организма. Ученый изобрёл и изготовил специальный счётчик для измерения радиоактивности образца, возраст которого нужно установить. Сначала Либби определил радиоактивность образцов красного дерева и пихты; их возраст определяли и по числу годовых колеи. Затем измерил радиоактивность археологической находки — куска дерева от погребальной ладьи фараона (точный возраст дерева ранее установили другими способами). Проверка показала, что новый радиоуглеродный метод датировки археологических находок весьма точен и надёжен.

Способ Либби быстро стал основным методом установления абсолютного возраста образцов, относящихся к последним 70 тыс. лет. В частности, с его помощью вычислили возраст ткани, в которую когда-то завернули манускрипты, найденные в районе Мёртвого моря. Радиоуглеродный метод позволил точно определить время, когда горели костры на стоянке древних людей в Стоунхендже. (Некоторые учёные считают Стоунхендж древней обсерваторией.) Позже оказалось, что в отдельных случаях радиоуглеродный анализ «омолаживает» находки, но на это ввели поправки.

В 1960 г. Уилларду Либби была присуждена Нобелевская премия «за введение метода использования углерода-14 для определения возраста в археологии, геологии, геофизике и других областях науки». Уиллард Либби умер в 1980 г.

Цели и задачи предмета «История техники»

Впервые задача построения всемирной истории науки и техники поставлена в трудах Ф. Бэкона.

В России становление истории науки и техники как области исследования и как учебной дисциплины связано с именем В.И.Вернадского (конец XIX века). В.И.Вернадский добился создания при Академии наук сначала комиссии (в 1927 г.), а затем Института истории науки и техники (1932 г.). Ныне это Институт истории естествознания.

Целями задачами курса «История техники» являются следующие:

- дать студентам знания

- об особенностях технической и научно-технической деятельности людей;

- об изменениях методологии естествознания и познания техносферы во времени,

- об этапах и периодах на пути развития мировой и отечественной науки и техники,

- осветить вклад российских ученых в мировой научно-технический прогресс;

- проследить актуальные направления дальнейшего развития техники.

Технические знания существовали задолго до появления экспериментальной науки и оказали большое влияние на процесс ее возникновения, способствуя образованию понятий о природе.

Рассмотрим основные этапы развития научно-технических знаний.