Гуляя по лесам и лугам в пору цветения, вы, видимо, также обращали внимание на лужи, подернутые бледновато-желтой пленкой, замечали, как во время порыва ветра над ржаным полем поднимается зеленоватая дымка. Это растительный мир расточает в громадном количестве зачатки будущей жизни. Каждый цветок дает тысячи, десятки тысяч спорки пыльцы. Изучение древней пыльцы помогает ученым воссоздать ландшафт прошлого, восстановить историю климата и даже примерно определить время находок останков человека и его утвари. И не только пыльца, но и кости животных дают возможность археологам определить дату таких находок. В течение тысячелетий, миллионов и сотен миллионов лет одни виды растений и животных сменялись другими, а их остатки накапливались в земле. Последовательность смены растений и животных определяется довольно хорошо (биостратиграфическим методом). Однако в тех или иных местах одни животные вымирали раньше, чем другие, или, напротив, жили дольше, чем в других местах, поэтому шкала времени, основанная на их эволюции, не позволяет точно датировать находки.
В 1949 г. профессор Чикагского университета У. Ф. Либби предложил метод установления даты древних объектов по степени радиоактивности органических остатков. В 1960 г. за это открытие он получил Нобелевскую премию. На основе метода Либби были разработаны и другие, сходные способы датировки.
Эти методы основаны на том, что в природе происходит постоянное накопление или распад изотопов различных веществ. Например, в живом организме и в атмосфере содержится одинаковое количество радиоактивного углерода (14С). Поступление углерода в организм прекращается с гибелью этого организма. Радиоактивный углерод в погибшем растении или животном начинает распадаться. Установлено, что через 5730 лет его становится наполовину меньше (полураспад). Чем древнее находка, тем меньше в ней углерода, а сколько именно, «сообщает» специальный прибор. Возраст органических остатков сейчас определяется достаточно точно. Тысячи памятников уже датированы таким образом.
В природе постоянно распадается не только радиоактивный углерод, но и другие элементы. Скорости полураспада их также известны. Определяя количество тех или иных радиоактивных элементов в раковинах, кораллах, морских или вулканических отложениях, можно довольно точно узнать, сколько лет прошло с тех пор, как те или иные ископаемые остатки или орудия человека попали на дно моря или были засыпаны пеплом и залиты лавой вулкана.
Например, из 1 кг урана (238U) в определенных условиях через 100 млн. лет выделяется 13 г свинца и 2 г гелия. Через 2 млрд. лет в породе, первоначально содержащей 1 кг урана, накапливается 225 г свинца и 35 г гелия, а урана остается только 0,5 кг. Определив в помощью приборов, сколько в образце породы урана и гелия, можно вычислить и возраст этого образца. Период полураспада ка лия (40К) — 1,31 млрд. лет, т. е. через 1,31 млрд. лет после того, как калий вместе с лавой вулкана разлился по поверхности в том или ином месте, его в куске лавы становится наполовину меньше, но зато образуется столько же кальция (40Са) и аргона (40Аг). Следовательно, если определить количество компонентов в образце лавы, то можно узнать точно возраст самой лавы, а если под ней залегают останки человека, погибшего от извержения, его жилище и утварь, то соответственно и их возраст.
Самые известные из радиоизотопных методов датирования — радиоуглеродный и калий-аргоновый. Кроме того, применяются методы датирования по изотопам протоактиния (231Ра — период полураспада 32 тыс. лет), тория (230Th — 75 тыс. лет), урана (234U — 0,25 млн. лет), хлора (36Cl — 0,3 млн. лет), берилия (10Ве — 2,5 млн. лет), гелия (4Не — 4,5 млрд. лет) и др.
Определяют даты и по интенсивности солнечной радиации (астрофизический метод), по геомагнитным данным и т. д. Для изучения древних находок активно привлекаются географы, геологи, этнографы, генетики, зоологи, используется вычислительная математика и многое другое.
Используя достижения мировой науки и новые методы раскопок, реконструкции и датирования, археологи в последние 15—20 лет сделали много важнейших открытий, особенно в исследовании каменного века — первого периода в истории человечества. Каменный век не только самый древний, но еще и самый длительный период в истории. Вся письменная история, начиная с Древнего Шумера и Египта, насчитывает чуть более 5 тыс. лет. Если письменную историю человечества принять за один день, то каменный век в сравнении с этим днем продолжался 522 дня (почти полтора года!)