Розгляньмо тепер проміжки часу, більші за «добу». Вимірювати великі проміжки часу легко: потрібно просто рахувати дні, поки не придумаємо чогось кращого. Перше, з чим ми стикаємося, це рік — друга природна періодичність, що складається приблизно з 365 днів. Цікаво, що в природі існують природні лічильники років у вигляді річних кілець у дерев або відкладень річкового мулу. У деяких випадках можна використовувати ці природні лічильники для визначення часу, що відділяє нас від якоїсь віддаленої події в минулому.
Зображення
Але, коли неможливо рахувати роки для дуже великих відрізків часу, потрібно шукати якісь інші способи вимірювання. Одним із найефективніших методів є використання як «годинника» радіоактивної речовини. Тут ми стикаємося з «регулярністю» іншого роду, ніж, скажімо, у випадку маятника. Радіоактивність будь-якої речовини для послідовних рівних інтервалів часу змінюється в одне і те саме число разів. Якщо накреслити графік залежності радіоактивності від часу, то ми отримаємо криву на зразок зображеної на фіг. 5.3. Ми бачимо, що якщо радіоактивність за Т днів (період напіврозпаду) зменшується вдвічі, то за 2T днів вона зменшиться вчетверо і т. д. Довільний інтервал часу t містить t/T «періодів напіврозпаду», і, отже, кількість початкової речовини зменшиться в 2 рази.
Якщо ми знаємо, що якийсь матеріал, наприклад дерево, під час свого утворення містив певну кількість А радіоактивної речовини, а прямі вимірювання показують, що тепер він містить кількість В, то вік цього матеріалу можна просто обчислити, розв'язавши рівняння (1/2)t/T = B/A
А такі випадки, коли ми знаємо початкову кількість радіоактивної речовини, на щастя, існують. Відомо, наприклад, що вуглекислий газ у повітрі містить малу частку радіоактивного ізотопу С14, період напіврозпаду якого становить 5000 років. Його кількість завдяки дії космічних променів постійно поповнюється замість розпаду. Якщо ми вимірюємо повний вміст вуглецю в якомусь предметі і знаємо, що певна частка цього вуглецю була спочатку радіоактивним С14, то нам відома і початкова кількість А і ми можемо користуватися наведеною вище формулою. Якщо ж шляхом точних вимірювань встановлено, що кількість С14, яка залишилася, відповідає 20 періодам напіврозпаду, то можна сказати, що цей органічний предмет жив приблизно 100 000 років тому.
Хотілося б, однак, дізнатися вік ще давніших речей. Це можна зробити, виміривши вміст інших радіоактивних елементів з великими періодами напіврозпаду. Уран, наприклад, має ізотоп з періодом напіврозпаду близько 109 років, так що якщо якийсь матеріал під час свого утворення 109 років тому містив уран, то сьогодні від нього залишилася тільки половина початкової кількості. Під час свого розпаду уран перетворюється на свинець. Як визначити вік гірської породи, яка утворилася багато-багато років тому в результаті якогось хімічного процесу? Свинець за своїми хімічними властивостями відрізняється від урану, тому вони спочатку входили до різних видів гірських порід. Якщо взяти такий вид породи, яка спочатку мала містити тільки уран, то ми виявимо в ній деяку кількість свинцю. Порівнюючи частки свинцю і урану, можна визначити ту частину урану, яка внаслідок розпаду перетворилася на свинець. Цим методом було встановлено, що вік деяких гірських порід становить кілька мільярдів років. Застосовуючи цей метод ширше, порівнюючи вміст урану і свинцю не тільки в деяких гірських породах, а й у воді океанів, а потім усереднюючи різні дані по всій земній кулі, встановили, що нашій планеті виповнилося приблизно 5,5 мільярда років.
Цікаво, що вік метеоритів, які падають на Землю, обчислений за урановим методом, збігається з віком самої Землі. Більш того, виявилося, що і метеорити, і гірські породи Землі складені з одного й того самого матеріалу, тому існує думка, що Земля утворилася з порід, які колись «плавали» в «навколосонячному» просторі.
Колись, за часів ще давніших, ніж вік Землі (тобто 5 мільярдів років тому), почала свою історію Всесвіт. Зараз вважають, що вік принаймні нашої частини Всесвіту сягає приблизно 10—12 мільярдів років. Нам невідомо, що було до цього. По суті, знову можна запитати: «А чи має сенс говорити про те, що було до цього? І чи має сенс саме поняття «час» до «народження» Всесвіту?»