是 試 著 確定 考古 發現物 上下 地層 形成 的 年代 — — 地層 越 多 ， 準確性 越 大 。 在 發現 露西 的 區域 裡 ， 可以 確定 為數 眾多 的 地層 年代 ， 因而 可以 比較 準確 地 估計 她 的 年齡 。 露西 的 發現 者 唐‧約翰遜 （ Don Johanson ） 估計 她 的 年齡 大約 為 三百二十萬 年 。 物理學 的 協助 地層學 對 確定 一 個 大 範圍 的 年代 ， 特別 是 確定 那些 非常 古老 遺骸 的 年代 很 有用 。 而 物理學 、 生物學 ， 還 有 現代 化學 ， 則 對 更近 年代 的 確定 提供 了 其他 有效 的 方法 。 最 古老 也 最 為 人 熟知 的 年代 測定 系統 是 碳 14 法 。 要 理解 這 個 方法 ， 需要 具備 一些 關於 物質 的 知識 。 我們 知道 ， 物質 是 由 化學 元素 組成 的 ， 而 生物 主要 由 四 種 元素 組成 ： 碳 、 氧 、 氫 、 氮 。 每 種 元素 都 有 幾 種 不同 的 類型 ， 類型 不同 原子量 就 不同 ， 原子量 等於 中子數 和 質子數 的 總和 ， 中子 和 質子 是 構成 原子核 的 基本 粒子 。 這些 基本 粒子 質量 相同 ， 只是 帶 電荷 不同 。 顧名思義 ， 中子 是 中性 的 ， 而 質子 是 帶 正電 的 。 在 自然界 中 ， 碳 以 三 種 主要 類型 存在 ：C12 、 C13 和 C14 。 C （ 碳 ） 後面 的 數字 就 是 原子核 中質子 和 中子 的 總數 。 一 種 元素 的 化學 特性 取決 於 質子數 。 C12 、 C13 、 C14 這些 原子 都 具有 相同 的 質子數 ， 六 個 ， 這 意味 著 它們 都 具有 和 碳 相同 的 化學 特性 。 因此 ， 我們 說 它們 是 同位素 （ isotope ） ， 字面 上 的 意思 是 它們 佔據 同 一 位置 ， 即 在 限定 元素 化學 特性 的 著名 元素 周期表 上 ， 可以 在 同 一 位置 上 找到 它們 。 C14 具有 放射性 ， 在 自然界 中 只 佔 很少 量 ， 和 它 並列 在一起 的 是 正常 的 非 放射性 碳 同位素 C12 和 C13 。 具 放射性 意指 它 能 產生 輻射 ： 在 一 個 C14 原子 放出 射線 的 同時 ， 一 個 中子 就 變成為 一 個 質子 ， 於是 質子 增加為 七 個 。 原子量 並 沒有 改變 ， 但 出現 了 七 個 質子 的 原子 特性 ， 成 了 氮原子 （ 符號 為 Ｎ ） 。 這樣一來 C14 就 變成 了 N14 。 這 種 變化 進行 得 絲毫 不 差 ， 而且 不 受 溫度 影響 （ 這 是 一 個 極 重要 的 優點 ） 。 這樣 ， C14 有 規律 地 消失 了 ， 儘管 非常 緩慢 ， 但 在 時間 上 非常 有 規律 ， 因此 能 把 它 當作 時鐘 來 使用 。 每隔 五千七百 年 ， C14 原子 的 數量 便 減少 一半 。 四萬 年 後 ， 它 減半 了 約 七 次 左右 ， 僅 剩 最 細微 的 痕跡 還 能 被 發現 。 當 C14 在 古老 的 物質 中 緩慢 消失 時 ， C12 和 C13 仍然 不變 ， 而且 在 一 件 標本 中 ， 它們 存在 的 量 可以 透過 化學 方法 測量出來 。 C14 的 量 儘管 非常 小 ， 但 透過 測量 它 的 放射性 能夠 被 確定 。 在 某 一 份 標本 中 ， C14 與 C12 和 C13 的 佔有 比例 隨 時間 增加 而 不斷 減少 。 只有 像 樹木 和 骨頭 這樣 的 有機物 才 含有 高 比例 的 碳 ， 也 才 能 用 這 種 方法 測定 年代 。 假如 標本 比 四萬 年 還 古老 ， 則 殘留 的 C14 量 因為 太少 而 無法 估計 ， 就 只 能 透過 更 昂貴 ， 但 也 更 可靠 的 方法 來 測定 了 。 大氣 中 少量 的 C14 是 宇宙 射線 轟擊 氮原子 的 結果 。 它 與 正常 的 碳 一起 ， 透過 植物 進入 地球 上 的 循環 ， 因為 植物 利用 二氧化碳 和 水 維持 生命 。 C14 測定 法 假定 ， 大氣 中 C14 的 濃度 是 保持 恆定 的 。 這 雖然 並 不 完全 正確 ， 但 由於 我們 已 知道 不同 年代 大氣 中 C14 的 變動 水準 ， 故 可 對 數據 作出 校正 。 加州 和 亞利桑納州 沙漠 中 的 毛球 果鬆 ， 死 後 已 完整 無損 地 保存 了 幾千 年 ， 它們 非常 有用 。 藉著 計算 松樹 的 年輪 ， 科學家 們 已經 計算出 了 不同 年齡 樹木 中 放射性 碳 的 含量 。 他們 用 樹木 年代學 的 方法 ， 已經 把 七 、 八千年 這麼 長 一 段 時間 的 年輪 ， 按 順序 拼接起來 了 。 這 種 方法 的 根據 是 ， 每 年 的 氣候 情況 決定 了 年輪 的 形狀 ， 冷 熱 時期 的 交替 產生 了 特徵 明顯 的 一 系列 年輪 。 所以 ， 在 同 一 時代 生長 的 所有 樹木 中 ， 至少 在 一 部分 樹木 可以 觀察到 這樣 的 一 系列 年輪 。 例如 ， 我們 現在 可以 判斷 一 棵 樹 生存 於 五一一○年 前 至 五五二七年 前 之間 ， 而 另 一 棵 樹 則 生存 於 四九九一年 前 至 五二三○年 前 之間 。 其他 的 化學 元素 有助於 我們 測定 更 長 的 時期 ： 放射性 鉀 可 非常 緩慢 地 變成 氬 ， 特別 是 假如 鉀 含量 高 ， 就 能夠 用來 測定 岩石 的 年代 。 有的 元素 能 依次 變成 一連串 元素 ， 鈾變成鐳 ， 最後 成為 鉛 。 用 鈾 系列 可 一直 測定到 五十萬 年 前 的 年代 ， 但是 不 太 準確 。 鉀 — 氬 測定法 主要 用於 十萬 年 至 一千萬 年 間 或 更 長 時間 的 測定 。 人 和 猿 的 親屬 關係 上面 介紹 的 方法 能 幫助 我們 確定 化石 的 年齡 。 那麼 ， 我們 怎樣 確定 由 達爾文 和 赫胥黎 所 提出 的 人 與 猿 之間 的 聯繫 呢 ？ 今天 ， 參觀 動物園 我們 就 能夠 看出 ， 黑猩猩 和 大 猩猩 這些 猿類 ， 真 像是 我們 的 遠親 。 然而 ， 過去 很少 有 機會 能 看到 這些 動物 ， 牠們 十分 稀少 ， 以至於 十七世紀 一 位 英國人 泰森 （ E. Tyson ） 還 出版 了 一 本 關於 匹克美人 解剖學 的 書籍 ， 在 這 本 書 裡 ， 他 把 匹克美人 與 猴子 、 大 猩猩 和 人 進行 了 比較 。 但 事實 上 ， 當時 泰森 所 研究 的 並 不 是 匹克美人 的 骨骼 ， 而是 一 隻 黑猩猩 的 。 猩猩 的 樣子 也 像 人 ， 但 差異 更 明顯 ， 人類 和 猩猩 在 歷史 上 分開 的 時間 更 早 。 近 幾十 年 來 ， 我們 已經 擁有 一 種 新 的 遺傳學 方法 可以 確定 不同 物種 間 的 相似性 ， 以及 起源 的 年代 ， 這 就 是 「 分子 時鐘 」 （ molecular clock ） 法 。 這 種 方法 可以 研究 各式各樣 複雜 的 生物學 分子 ， 也就是說 ， 能 得