李孝辉 刘娅
自然界是形形色色的,每个事件都有其持续的时间,不同事件持续时间的跨度差别极大。有些寿命极长,如天体的年龄以数百亿年计,组成原子的质子寿命更长,甚至超过1028秒;有些寿命则极短,例如Z粒子的寿命只有10-25秒。
“时间”的范围非常大,最大值和最小值之间相差超过1053倍。1053有多大?从以下两个例子就可以看出来:
一粒米只有1毫米大小,1053粒米放在一起,组成的球比太阳系都要大!有成语说轻如鸿毛,鸿毛再轻也有质量,如果鸿毛的质量是0.001克,1053根鸿毛集中在一起,不但比地球重得多,甚至比1亿亿个太阳还要重!从这些例子里,对最大时间和最小时间的差别,可以窥知一二。
这么大的时间和如此小的时间是怎么测量出来的呢?科學家自有办法。
测量天体的年龄,要先测量天体能量的损耗速度和该天体的质量,然后根据质量和能量转换关系估算天体的寿命。这和吃饺子有点像,一盘10个饺子,一分钟吃一个,我们只要数一下剩几个就知道过了几分钟,天文学家可以测量数百万年到数百亿年之间的时间间隔。
测量地球的年龄、岩石的形成时间,一般采用放射性元素衰变法,并由此形成了一个专门的学科——地质纪年学。放射性元素的衰变速度是恒定的,在岩石中测量放射性元素已经衰变的质量和没有衰变的质量,两者相比就可以确定岩石的年龄。用这种方法估算出地球年龄大概是45亿年。
测量古生物的时代,利用的是古生物的生理节律。……