指数与对数函数
半衰期
当某物按指数衰减时,并不存在它全部消失的某一刻——它只是不断减半。半衰期是这个量降到当前数值一半所需要的、稳定不变的时间。经过一个半衰期,剩一半;经过两个,剩四分之一;经过三个,剩八分之一;如此下去,与你最初有多少无关。
如果一个量的半衰期为 T,可以写成 A(t) = A_0 · (1/2)^(t / T),其中 A_0 是初始量、t 是经过的时间。等价地,写成自然形式就是 A(t) = A_0 · e^(-kt),衰减常数 k = ln(2) / T。这两种形式是同一个模型,只是用了不同的底数。
半衰期在放射性测年和药理学中最为著名,后者用它来确定药物保持活性的时长。一个关键的直觉:相等的时间段总把数量乘以相同的因子,所以曲线永远到不了零——它只会一次次地把距离缩短一半。要求剩下其他比例所需的时间,用对数去解。
碳-14 的半衰期约为 5730 年。从 80 克开始:5730 年后剩 40 克;11,460 年后剩 20 克;17,190 年后剩 10 克。
每过 5730 年,剩余量减半,却永远到不了零。
另见