Большие времена

Считая дни - получаем год (365 дней). В природе существуют естественные счетчики лет. Например, годовые кольца у деревьев или слоистая структура отложений речного ила.

Один из эффективных методов измерения большого числа лет является использование в качестве «часов» радиоактивного вещества. Здесь наблюдается периодичность иного рода, чем у маятника. Радиоактивность (число атомных распадов в секунду) любого вещества для последовательных равных промежутков времени изменяется в одно и то же число раз. Например, за время Т (период полураспада) радиоактивность уменьшается вдвое. За следующий интервал времени Т - опять вдвое и т.д. За произвольный интервал t радиоактивность уменьшается в 2 ^{t / T} раз.

Если мы знаем, что какой-то материал, например, дерево, при своем образовании содержал количество m ₀ радиоактивного вещества, а прямые измерения показывают, что теперь он содержит количество m радиоактивного вещества, то возраст этого материала можно вычислить, решив уравнение:

А такие случаи, когда известно первоначальное количество радиоактивного вещества к счастью существуют. Известно, что углекислый газ в воздухе содержит малую долю радиоактивного изотопа С¹⁴, период полураспада которого составляет около 5000 лет. За счет действия космического излучения количество С¹⁴ непрерывно пополняется взамен распавшегося. Если мы измерим полное содержание углерода в объекте живой природы, который при жизни каким-то образом (путем фотосинтеза или питания растениями, или питания животными, которые поедают растения) потреблял углекислый газ, то мы знаем, что при жизни этого объекта определенная доля этого углерода была радиоактивным изотопом С¹⁴. Т.е. мы знаем m ₀ для С¹⁴. Если мы измерим полное содержание С¹⁴ (m) в объекте в текущий момент времени t, то можем посчитать это время t, которое прошло со времени прекращения жизнедеятельности объекта, поскольку с этого времени количество С¹⁴ в его составе не пополнялось за счет потребления им углекислого газа. Например, если оставшееся количество С¹⁴ соответствует 20 периодам полураспада, то органический предмет жил около 100000 лет тому назад.

Возраст более древних и неживых предметов можно узнать, измерив содержание других радиоактивных элементов с еще большим периодом полураспада, чем у С¹⁴. Например, изотоп урана имеет период полураспада 10⁹ лет. Так, что если какой-нибудь материал при своем рождении 10⁹ лет назад содержал уран, то сегодня от этого урана осталась бы половина. При распаде уран превращается в свинец. Уран и свинец отличаются по химическим свойствам. Так, что первоначально они входили в состав разных горных пород. Если взять такой вид породы, который первоначально должен содержать только уран и измерить в нем количество свинца, можно вычислить какая доля урана превратилась в свинец и рассчитать соответствующий период времени. Таким образом установили, что возраст некоторых горных пород составляет несколько миллиардов лет.

Применяя шире этот метод, путем сравнения содержания урана и свинца, усредненного по всей планете, определили, что возраст Земли составляет 5,5 миллиарда лет. Возраст метеоритов, падающих на Землю примерно такой же. Определили возраст нашей части Вселенной, который составляет около 10-12 млрд. лет. Что было до того? Имеет ли смысл само понятие «время» до того? Теоретики предполагают, что нет.

Дата добавления: 2015-07-07