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古蹟的年齡不再是秘密

2011/02/08 | |

Original publish date:Apr 03, 2003

編輯 Agape 報導

英國的科學家發明了新方法用以測定建築物的年代。

對於考古學家而言﹐如何準確地鑑定古蹟建築的年代﹐是一項非常重要的工作。現今被大多數人所採用的﹐是一種稱為熱釋光(thermoluminescence) 法的鑑定方式。這種方式可以顯示建材中的磚塊﹐經過最後一次熱處理(窯燒)的時間。但是﹐這種方法僅適用於鑑定歷史在數百年以上的古蹟。英國曼徹斯特大學理工學院的Moira Wilson與其同事﹐發現了一個新的方法﹐基本上可以有效地鑑定來自各個年代的建築物。

Moira Wilson等人的實驗﹐其實就是將建材中的磚塊﹐在乾燥高溫的環境下加熱﹐然後觀察加熱前後磚塊大小的差異。他們的假設﹐是認為磚塊在老化的過程中﹐會因為吸收水氣而逐漸地膨脹。高溫加熱的過程﹐則會將其所吸收的水份蒸發﹐使得磚塊在加熱後會回復到與原先相近﹑甚至相同的尺寸。他們首先是將新製成的磚塊置於自然環境中幾個月﹐然後在攝氏450度的溫度下加熱兩個小時。結果發現磚塊在加熱後﹐收縮回復到原先的大小。

接著﹐他們將新製成的磚塊用高溫蒸汽處理﹐發現所造成的老化結果與經過幾世紀自然過程的磚塊相似。這種人工老化的磚塊﹐在經過前述的高溫加熱過程後﹐竟然也回復到原先的尺寸。這個結果促使Moira Wilson等人將同樣的高溫加熱過程﹐使用在從真正古蹟建築物上取下的磚塊上。結果﹐不論磚塊的年份長短(二十年﹑一百二十年﹑一千九百年)與當時的製作方式為何﹐他們發現磚塊的膨脹變形率﹐大約與老化時間的四分之一次方成正比。根據Moira Wilson的說法﹐磚塊的膨脹可以用在線性或低維結構中﹐擴散性的二次水合作用來解釋。如此﹐如果想要測定未知年代的建築物﹐只要將其建材中的磚塊用Moira Wilson實驗的方式加熱。從加熱前後磚塊大小改變的數據﹐利用外插法(extrapolation)﹐就可以得到一個大約的數字了。

Moira Wilson等人的研究結果﹐不僅為考古學家們解決了一大難題﹐也為建築工在砌磚時﹐因考量熱脹冷縮所預留的間隙﹐提供了一個比較精確的估計方法。看來﹐古蹟建築的年齡﹐將不再是個難以確定的秘密了。

原始論文:

Nature Science Update: New dating trick for bricks

Moira Wilson et al., Kinetics of Moisture Expansion in Fired Clay Ceramics: A (Time)^1/4 Law, Physical Review Letters 90, 125503 (2003)

參考來源:

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