1949年,威拉德·利比(Willard Libby)首次提出放射性碳測年法,這一技術為考古學、古生物學和環境科學提供了嶄新的工具。然而,這一方法所採用的「放射性碳年」需要透過校準才能轉換為日曆年代,這是因為歷史上大氣中14C/12C比例並不恆定。在1955年,利比就指出此比例可能會隨時間變化。
「不校準的日期可能會被稱為 '放射性碳年之前'(14Cya),而 '現今' 被定義為1950年。」
未經校準的日期報告方式為「uncal BP」,而經過校準的日期則為「cal BP」。使用「BP」單獨時,其意義會變得模糊不清。為了將日曆年與放射性碳年進行對應,需要一系列可靠日期的樣本進行測試以確定其放射性碳年。
樹輪年輪學(dendrochronology)作為第一個能夠定期記錄環境變化的技術,為校準曲線的建立奠定了基礎。樹木的年輪由於環境因素(如年降雨量)導致厚度變化,每個年份的環境影響都會普遍影響到該區域的所有樹木。這就使得檢查來自古老木材的年輪序列,能夠識別出重疊的序列,從而深入過去。
「1960年代,韋斯利·弗格森(Wesley Ferguson)整合了小葉冷杉(bristlecone pine)的樹輪數據,首次發表了校準序列。」
漢斯·蘇斯(Hans Suess)於1967年利用此數據發表了第一條放射性碳測年的校準曲線,該曲線顯示了兩種從直線中偏差的變化:長期的波動(約9,000年)和短期的「波動(wiggles)」,通常以十年為單位。
目前的校準方法會將原始的放射性碳年範圍的正態分佈轉換為一個顯示日曆年對應相對概率的直方圖。由於校準曲線不能用公式來描述,因此這必須依賴於數值方法。現代的計算工具如OxCal和CALIB提供了在線訪問,使用者能夠輸入年範圍並選擇校準曲線,然後生成概率性輸出。
在個人電腦普及之前,較為簡單的「截距」方法被廣泛使用。這種方法通過查找樣本的放射性碳年範圍與校準曲線交點來推導出日曆年範圍。需要注意的是,當校準曲線的變化較大時,可能會對不同放射性碳年範圍產生非常不同的日曆年範圍。
針對已知時間序列的樣本,可以使用「波動匹配」技術來比對樣本的放射性碳年範圍,並將其調整至實際的校準曲線上。此方法通常能提供比單一放射性碳測年更準確的結果。
若多個放射性碳日期來自同一物品,則可能會將這些測量結合起來以得到更準確的日期。需要進行統計檢測以確定這些日期是否確實來自同一物體。這一過程涉及到計算合併誤差,以及進行T檢驗來判別樣本的真實平均值。
放射性碳測年的發展過程中,我們見證了歷史的交錯和時間的奧秘。當然,這也引發了一個深刻的問題:在我們所測量的歷史背景中,真正的「現在」又是如何界定的呢?