邱诗华人物介绍
男,7月出生,1932,江苏如皋人。研究员。毕业于复旦大学物理系。曾任中国社会科学院考古研究所实验室主任。现为博士生导师,考古研究所学术委员会委员,国家重点项目“夏商周断代工程”首席专家,专家组副组长,14C(碳14,碳-14)断代研究组组长,中国考古学会副理事长,中国第四纪年代学研究委员会主任。享受国务院颁发的政府特殊津贴。
中文名:邱诗华
国籍:中国。
民族:汉族
出生地:江苏如皋
出生日期:1932年7月
职业:中国社会科学院考古研究所研究员。
毕业院校:复旦大学
主要成就:核物理、碳14测年、科技考古
代表作:中国考古14C时代的数据科学;中国年表14C。
角色的生活
7月生,1932,男,汉族,江苏如皋人,党员,复旦大学1955毕业,大学学历。中国社会科学院考古研究所研究员,博士生导师,夏商周断代项目首席专家,专家组副组长,中国第四纪研究委员会年代学专业委员会名誉主席,中国科学技术考古学会副理事长。学术专长是核物理,碳14定年,科学考古。2002年获中国社会科学院离退休干部先进个人证书。
履历
1946前就读于当地招远小学、励志中学,1947初转入南通县中学,初中毕业后考入江苏省南通中学。1951高中毕业,考入杭州浙江大学物理系,1952转入上海复旦大学物理系。1955毕业后,分配到中国科学院原子能研究所。
195510开始参加研究所组织的核物理专业课学习一年,后在戴传曾先生和李德平先生的直接指导下,在钱三强先生领导的核探测器组工作。他的成果有:有机盖革计数器中猝灭气体的分解,发表在《物理学报》1958 14(2),136;由于迫切需要4000伏的稳定电源,测试了高压BF3中子计数管的平台曲线。
中国第一个碳14年实验室。
2006年8月3日,中国社会科学院召开了学部成立大会。中国碳14测年先驱邱世华走上讲台,接受了该部颁发的荣誉会员证书。根据中国社会科学院关于选派中青年学者对中国社会科学院院士进行采访的要求,发掘、抢救和保护我院老一辈优秀学者的学术精华,弘扬社会科学人文精神,张雪莲入选采访对象。
张雪莲:在20世纪40年代末和50年代初,美国科学家利比建立了碳14年代测定法。这种方法建立后很快在西方得到应用。我国著名考古学家夏鼐先生曾引用西方学者的话说,碳十四测年将史前考古的相对年龄变为绝对年龄,给考古学带来巨大影响,被誉为考古学的一场革命。但在我国,这方面当时还是空白。中国史前考古要想在国际舞台上占有一席之地,就必须要有碳四部曲的支撑,这也意味着中国人面临着挑战——这一领域的科学挑战。而邱先生,作为将这场革命从西方介绍到中国的第一人,你是如何从原子能所来到考古所,从核能研究转向碳十四年研究来迎接这一挑战的?
邱世华:我和妻子蔡1955从复旦大学物理系毕业后,被分配到中国科学院高能物理研究所(原近代物理研究所)。这是一个从事原子能基础科学研究的研究所,由钱三强先生任所长,一批留学归来的科学家担任各研究室主任和项目负责人,带领青年学者做研究工作。杨承宗先生是一位德高望重的著名科学家,他从法国居里实验室回来,担任第五(放射化学)实验室主任。我们进所后,被分配到第二研究室,边工作边参加培训班。1956号召年轻人向科学进军,于是我们自然而然地投入到工作和学习中。但是好景不长。1957春夏之交,形势突变,我俩都被划为右派。老师们很着急,但也没办法。很快我们被派去工作,这改变了我们的命运。没想到,就在这个关键时刻,杨先生出于对年轻人的热爱和对科学事业的热忱与忠诚,把我们推荐给了时任考古研究所副所长的夏耐先生。当时他们是好邻居,交往密切。原来夏先生早就呼吁在国内建立碳测年实验室,但他没有条件,也找不到合适的人选。杨老师也想在物理所建这个项目,当然上不了队。正好夏先生借此机会向钱三强主任点了重要人物的名,说:你的工作是保密的,不能用。我们的考古工作不是保密的,但是可以用。于是,我们转到了考古研究所。
1959年初,我们来到考古所,夏所长给了我们一本1955版W.F.Libby写的《放射性碳测年》一书,让我们负责建立一个碳十四测年实验室。当时国内没有参考实验室,没有这类的仪器厂,市场上的无线电元器件也不全。考古所的办公室都靠我们自己的煤炉取暖,更不用说实验室的条件了。我们面对一片空白,该怎么办?我们是解放后新中国培养的大学生。虽然我们被划为“右派”,但只要有机会,我们就会竭尽全力为祖国和人民服务。既然考古所的领导给了我们这么重要的任务,我们已经心存感激了,再大的困难我们也要努力克服。我们要用自己的工作表现向党和人民表明,我们是真心为祖国服务的。显然,摆在我们面前的是一项复杂而艰巨的科技工作。科研工作是实事求是的,不能浮躁和侥幸。所以首先要做好文献研究。除了学习这本放射性碳测年书,还要了解国外最新技术的发展,然后才能根据国内情况和自己的技能,包括通过学习可以掌握的技能,制定和创造条件建立设备,进行各种实验。
张雪莲:50年代末考古研究所的工作条件可想而知。除了少数人文刊物,几乎没有自然科学相关的资料和情况。碳十四测年,实验条件更差。在这样的环境下,你是如何把个人的奋斗和国家的需求结合起来,创建了中国第一个碳14年实验室?
邱世华:碳14是一种放射性同位素,是宇宙射线与大气相互作用产生的。它的含量最多占大气中碳的一万亿。放射性能量很低,强度很弱,是最难测量的射线,用于测年时对测量精度要求更严格。实验室使用的技术可分为放射性屏蔽技术、高真空技术、探测器研制、电子仪器研制、样品化学制备等。国外实验室在Libby法的基础上,用当时最先进的技术进行了改进。当然,我们制定工作计划的目标是准确测量碳14的放射性,并采用最先进的技术。
根据国内工厂的加工能力和可利用的材料,我们设计了测量碳14的专用计数器。包括填充碳14气体样品的正比计数管和用于消除宇宙射线影响的盖革计数管。工厂只能加工外壳,安装和性能测试只能自己做。因为没有对口的仪器厂,市面上的无线电元器件也不全,所以只能自己设计加工一整套测试仪器。从切割硅钢片和绕制变压器开始,一台仪器一台仪器的发展。每台仪器制作完成后,都会连接成一整套进行测试。计数器管的试制和碳14样气的制备需要建立高真空系统,这也需要我们自己设计和建立。总之就是那些不懂学习的,不管是电工,金工,焊工,玻璃吹制等。,一定要懂得运用自如。比如跑设备,跑加工厂,买试剂,都是靠自己。各种技术装备指标要求,不符合要求,绝不放弃。
到1962,已经全面投入试运行。从实验工作来看,应该说实验室已经建成,但由于材料等原因,计数管本底过高,有效计数过低,测年统计误差过大。我们毫不犹豫地重新设计了样品计数器,改进了屏蔽室。将样品制成乙炔气,使充入计数管的样气含碳量尽可能高(在不改变其他条件的情况下)。这样到1965,背景降低,有效计数率提高,测量数据的统计误差大大降低,达到了满意应用的水平。
中国糖碳标准与国内参与最早的国际比较。
张雪莲:邱先生,您不仅是第一个把碳测年法引入中国的人,而且从那时起,您就领导了中国碳测年法的发展。比如上世纪七八十年代,您推动了碳测年技术研究,主持了我国糖碳标准的编制工作。中国糖碳标准是继美国草酸、澳大利亚蔗糖、维也纳淀粉等国际标准之后的又一现代碳标准物质,体现了中国碳14研究的实力和水平,也是中国碳14研究走向世界的标志。中国糖碳标准于80年代初获得国家技术进步三等奖。你能给我们介绍一下这种情况吗?
邱世华:1975年,邓小平同志回来主持国务院工作,国内形势大有好转。中科院、地矿部、冶金部决定在贵阳召开全国同位素应用工作会议,主办方通知考古研究所派代表出席。考虑到这是全国业务工作会议,党委决定再派一名党员作为正式代表带我一起去。当我去贵阳的时候,那个党员借口有重要的事情去了别的地方。到了贵阳,当然只能作为无投票权的委员参加会议。会上进行了学术交流,会议决定建立各种同位素的国家标准。会议组织者和同事们将建立碳十四年代现代碳标准的任务委托给了考古研究所的实验室,由北京大学和中科院地球化学研究所两个实验室参与。回到北京后,我把委托书交给了领导。因为是国家任务,宣传队只能同意接受。
随后,我们就建立标准的问题进行了充分的调查研究。国际上采用的原始标准物质是草酸,存放在美国国家标准局。它是参照1850中木材的放射性进行标定的。世界各地的实验室都是从美国标准局购买的,相当贵,而且因为使用量大,很快就会用完。有些国家对比美国的草酸放射性,标注蔗糖、淀粉、碳酸盐等。低于标准的物质。根据我国的实际情况,经过多次实验,我们最终选择将分析纯蔗糖干馏成碳,称为糖碳,作为标准物质。其特点是:①糖碳为纯碳,研磨混合后同位素分布均匀。②碳十四的水平相当于现代碳。(3)易于用常规化学方法制备。④制备过程中不易发生同位素分馏。⑤便于包装和储存,不易被污染。其性能,特别是③和④,远远优于国际标准材料。
尽管如此,实现起来还是相当困难的。它需要周密的计划和各方面的支持。正好,1978,上级点名让我去参加全国科学大会。会议期间,我联系了参加会议的商务部同志,要求调拨一吨普通蔗糖,请上海试剂厂提纯成分析纯蔗糖。然后根据我们的要求,干馏成糖炭,研磨混合均匀,包装。每瓶100g,总共***1000瓶,足够国家碳14实验室用几十年。
标准物质解决后,准确标定放射性更加困难。我们使用了美国标准局的草酸标准和澳大利亚的蔗糖标准,请中科院地理所气候室采集了西藏和东北林场的木材,统计了1850年的木材,由我们粉碎混合,预处理。两种木材与美国草酸、澳大利亚蔗糖和糖碳一起被分配到三个实验室进行测定。每个样品的碳13同位素值由中国科学院地质研究所同位素室测定。最后将各实验室的测量数据进行汇总统一,糖碳放射性与国际现代碳标准的比值为1.362±0.002。
1981蔡在第一届全国碳十四学术会议上代表标准工作组做了关于糖碳标准制定的学术报告。代表们经过回顾和研究,认为:标准物质选用得当,糖炭易于保存和制备;放射性比适中,标定精度满足以糖碳为标准的要求。建议将上述糖碳作为我国统一的现代碳标准,命名为“中国糖碳标准”。
经过国内几十个实验室四年的试用,在1985第三届全国碳十四学术会议上,代表们给予了高度评价。同时,糖碳被送往美国、法国、瑞士、苏联、澳大利亚六个著名的碳14实验室进行比对测定,平均值与我们的校准值完全一致。中国国家标准局确认的1987《中国糖碳》是中国统一的碳14测年现代标准,序号和名称:GSBA650001-87,中国糖碳标准。1989该成果获国家科技进步三等奖。
张雪莲:和年代学打交道的人最关心的是数据的可靠性和准确性,而国际比较似乎让人觉得是可靠性和准确性的标量,所以这种类比经常受到关注。资料显示,80年代初,围绕中国糖碳标准的标定,您主持了14世纪六大著名碳实验室的国际比对。这是中国最早的国际比对,而且是高精度比对。具体是什么情况?它的意义是什么?
邱世华:从1981开始,我们通过交流把糖和碳分发给世界上六个著名的实验室,请他们测定糖和碳的比例,达到国际标准。我们收到了回复,结果是:
(1) 1981波拉奇在给澳大利亚国立大学(ANU)第一届全国碳十四大会的贺电中说,根据他对中国糖碳标准的比较测定,他认为优于美国NBS草酸标准和澳大利亚蔗糖标准,他建议可以作为中国现代碳国家标准,送到世界其他实验室进行比较。作为他的测定结果,糖碳与国际标准的比率最初是R =。
②1983,法国放射性中心(GIF)的德里布里亚斯测定结果R = R = 1.362±0.005。
③1984瑞士伯尔尼大学(B)的Oeschger测得的结果是r = R=1.365 0.002。
④1985苏联科学院地质研究所数据号为гин-4306,结果为r = R=1.360 0.002。
⑤1986美国西雅图华盛顿大学第四纪研究中心同位素实验室(QL)stu iver测得的结果,R = R = 1.3723 0.0012+02。
⑥苏联列宁格勒大学地理系年代学实验室测得的结果是r = 1.351.004。
根据上述六个实验室的对比测定值,若用算术平均和高斯分布计算数据离差的标准统计偏差,可得平均值R = R = 1.360±0.008。
虽然各国实验室的测定值相当离散,但平均值与原糖碳标准的报告值R = R = 1.362±0.002一致。这说明我们的碳14测试水平已经达到了国际先进水平。
碳十四测年对史前时代研究的促进作用
张雪莲:碳十四测年对中国考古学最大的贡献是推动和深化了史前考古学的研究。到90年代末,在对2000多个碳十四数据测量和研究的基础上,建立了中国旧石器时代晚期以来的史前考古年代学框架。你对此有何评论?
邱世华:碳十四测年法以前在考古学上的应用主要是在史前考古年代学上。在使用碳14年代测定法之前,考古学家无法对史前文化的绝对年龄做出正确的判断。史前地质年代学几乎完全基于主观推测或推断。正如夏耐先生所指出的,世界上很多地方的地质年代学因为碳十四测年的方法而发生了很大的变化,被称为“放射性碳革命”。在中国,由于采用了碳十四测年法,不同地区的各种新石器文化有了时间关系框架,中国新石器考古进入了一个有确切年代顺序的新时代。如果没有14世纪的碳年代测定,考古学家无法估计像赞皮扬这样的遗址。
与国际水平的比较
张雪莲:您能谈谈目前中国在碳四元素研究的哪些方面达到了国际水平吗?
邱世华:前面已经提到,通过我国糖碳标准的建立和对比,说明我们的碳十四测定水平已经达到国际先进行列,其在建立我国旧石器时代晚期以来的史前考古框架方面的可靠性得到了考古界的认可。当然,由于我国古文化遗址密集、连续,与考古野外工作细致、适合碳十四测年与考古相结合的一系列样品方法的应用有关。
基础研究和应用研究的有机结合
张雪莲:业内人士说碳年代测定是一门硬科学,这反映了这个课题的难度和深度。对于你所服务的领域(考古学)来说是一门应用学科,但它的(核物理)专业本身属于基础研究,往往难度相当大,应用研究等于学科交叉。你是如何将两者有机结合的?
邱世华:碳14测年当然是一门应用科学,但方法本身的研究需要核物理和放射化学的知识基础和实验技术。要发展探测器,掌握核探测技术,发展信号放大和分析技术的电子电路,掌握化学制备技术,将考古含碳样品制备成可探测物质,如气体或液态苯,可用作探测器的计数器气体或液体闪烁池。最后,需要掌握严格的相对测量技术来获得样品的碳14年龄。现在碳十四测年实验室的建立,可以买一整套仪器设备,只要操作正确,几乎可以运行。但是我们建房间的时候,这些设备都是自己研发的。对于高精度的测量,还要注意误差分析。只有将年代测定技术与田野考古相结合,才能建立考古年代学,并有效地为考古研究服务。碳十四年代学也可以说是核探测技术和考古学交叉的学科。因此,你对田野考古了解得越多,约会服务就会越好。
在科学研究中坚持实事求是
张雪莲:从你的个人经历来看,你的职业生涯并不是一帆风顺的。你在追求真理的过程中遇到过很多坎坷,甚至艰辛,但科研最重要的是实事求是,求真务实。请问是什么促使你在几十年的学术生涯中面临困难的时候坚持和探索?能说一两件让你感触很深的事吗?
邱世华:我们这一代经历了很多风风雨雨。自然,22年的右倾经历更为严峻。回顾半个多世纪的历程,我在各种风风雨雨甚至狂风暴雨中生存下来,坚持做一些对党和祖国人民有益的事情,是有一定规律的。
第一,我是解放后培养的大学生。我受过党的教育,读过马列主义的书。虽然不多,但还是努力学习。1957被划为右派,只是因为我认真学习了1956的八项决议和毛主席关于正确处理人民内部矛盾的报告,所以提出要区分当时反对右派的两种不同的矛盾,不能教条式地扩大反右派,强调要在实践中学习马列主义。被划为右派当然是晴天霹雳。在接下来的22年里,这是众所周知的。但是我没有灰心。相反,我加强了对马列主义、苏联和中国历史的学习,探索它们的历史规律。我认为苏联二十大的路线是对是错。另一方面,揭露过去的历史事实,应该是值得研究的。被划为右派好像不是我的错。我庆幸自己没有完全失去报效祖国的机会。因此,我问心无愧地投入到业务工作中。虽然要克服生活中的经济困难,但也经常要违心的检查和解释,这对于业务工作的干扰和阻碍可想而知。文革开始不久,我就判断这样的社会乱象不可能持续。文革后画右派的错误,我觉得是可以纠正的。因为右倾问题实际上是一个思想问题,不解决这个问题怎么能建设社会主义呢?
第二,对于科学研究,我们充分认识到科学必须实事求是,不能有一点浮躁和侥幸。我在原子能所的时候,钱三强担任所长,一批从国外回来的科学家带领年轻人做研究工作。在考古研究所,我遇到了夏奈这样的考古学家,他们优良的学风对我们影响很大。它能够在考古所从无到有建成中国第一个碳测年实验室,与我们理论联系实际、技术工作一丝不苟的习惯有关。当时在大跃进的形势下,也有浮躁的声音,包括科学院。“飞卫星”“献礼”比比皆是,甚至全民搞超声,造成人力物力的极大浪费。但是我们的工作绝对不受干扰。没有条件,我们根据自己的技能,包括通过学习和物质条件可以掌握的技能,创造条件制定计划,建造设备,研制仪器。一个个克服困难,一个个解决问题,不达目的绝不罢休。
相关研究的发展
张雪莲:除了对碳14年代的研究,你还做过哪些相关的研究?
邱世华:为了配合考古研究,解决了以下几个问题。
1,灰色表面的测定
新石器时代的遗址通常有白色的灰烬表面。它们是什么材料?是石灰吗?长期以来一直困扰着考古界。因为化学分析主要是碳酸钙,所以不知道有没有经过烧制。
据我们分析,如果是烧制后形成的,碳酸钙中的碳一定含有碳十四,可以用来测年。因此,我们收集了一批白灰表面的样品,并对其进行了年代测定。证明石灰至少可以烧制到四千年前,解决了考古问题,也是建筑史上的一大难题。甘肃秦安大地湾遗址房屋地面铺设的材料是烧成的石头。
2.燃料的鉴定和年代测定
河南省珙县铁生沟遗址有煤,所以有人认为汉代就已经把煤作为炼铁燃料,并写进了化学史。我们测定了不同时期铁材料和铁器的含碳量,得出的结论是,直到宋代才开始用煤炼铁,以前用木炭。因此,我们可以用唐以前的铸铁和铁来测算可靠的冶铁年代。
炼铁时,矿石中常加入一定量的石灰石,以利于物料的顺畅流动。由于高温,石灰石变成了氧化钙——矿渣,呈碱性,有时会吸收大气中的二氧化碳,因此可以用来定年。我们对河北赤城县南堡古遗址附近的炼铁炉渣进行了964±60年的二氧化碳测定,经树轮校正为1020-1170,相当于辽金时期。
3.石灰岩地区洞穴遗址的年代测定
在中国南方的石灰岩地区发现了一些早期的洞穴遗址和贝丘,这些地区以渔猎经济为主,也有采集。石器既可以用来制作,也可以用来研磨。主要存在绳纹的原始粗砂陶器,其碳14测年为8-9千年前,甚至超过1万年。一些考古学家认为不可能这么早,怀疑石灰岩地区的标本受到了死碳的影响。于是在70年代,我们和北大实验室的同志去桂林考察。结果表明,陆地标本一般不会受到死碳的影响,水生动植物会受到不同程度的影响。贝壳的年龄一般是1-2000年,比较合理。因为陆生植物是通过光合作用吸收大气二氧化碳来生长的。在水下,因为水用死碳融化石灰岩,水下标本的碳是十四世纪的老碳。当时最早的甑皮岩制陶年代定在9000多年前。后来通过合作发掘的研究也印证了我们当年的结论。
4.古代人类食谱研究。
我们利用人类骨骼样本测年的机会,对骨胶原做了碳13同位素分析,研究了新石器时代人类的主食。北方以小米为主食,南方以大米为主食,与古代农业一致。这为应用同位素研究中国古代人类食谱开辟了新的领域。
科研经历
张雪莲:科研的成果往往是可喜的、令人振奋的,但探索的过程难免是枯燥和乏味的。你几乎半辈子都在考古所院子里的那个小实验室里度过。你对此有何感想?
邱世华:马克思曾经说过,进入科学的大门,需要有下地狱的精神,只有不畏艰难险阻的人,才有希望攀登科学的高峰。我只是一个普通的科技工作者,当然应该尽我的责任。搞科研就是要耐得住寂寞,要达到衣装渐宽不后悔的地步,为伊憔悴。淡泊明志,静远致远,唯有聚精会神,才能在科研上有所建树。我常常想,我们所有的工作条件和生活费用都是国家和人民提供的。我必须尽我所能做出一些成绩来回报我的祖国和人民。再说科研工作也不枯燥。从发现问题到研究问题再到解决问题,是一项有计划、有步骤的复杂劳动。每当你取得一点成绩,有所收获的时候,那就是最幸福的时刻,你会感到无比的欣慰和兴奋。当然,我们不应该沾沾自喜,止步不前。我们需要实事求是,精益求精,总结经验教训,继续前进。科研需要有正确的判断,不随波逐流,不浮躁。只要判断正确,创新思路和研究成果丰富有据,不怕反对。不能总想着要写多少文章。十年磨一剑,文章不写空功夫;剑锋磨砺,梅花香苦寒。这是科研人员应该走的成功之路和优良学风。愿* * *鼓励。
研究成果
1965年与蔡合作,在考古所建成国内第一个碳十四测年实验室;20世纪80年代主持建立“14C测年中国糖碳标准”的研究工作。从1972开始,每年都会在《考古》杂志上发表一篇碳十四年数据的报告。主要著作有:《中国考古学14C年代数据集》(1965-1981)(部分撰写),1983年文物出版社出版;中国年代学14C(主编),科学出版社出版1990。撰写论文数十篇,主要有:碳十四测年与考古研究,考古3号,1982;十四世纪中国糖碳定碳标准的建立(作者),《科学通报》第3期,1983;人工烧制石灰是什么时候开始的?“,考古与文物,3号,1980;中国古代冶铁燃料碳十四鉴定(合作),中国考古研究所出版1986文物出版社;碳十四测年的加速器质谱计数法,考古1987第6期;碳十四测年技术新进展与夏商周断代工程,考古,第7期,1997等。1988获中国社会科学院优秀科研成果一等奖;1989获国家科技进步三等奖;1992获中国社会科学院考古新技术优秀成果奖。收录于剑桥世界名人传记中心第22版世界名人传记集。