- 寫給孩子的趣味物理學
- (蘇)雅科夫·伊西達洛維奇·別萊利曼
- 1079字
- 2019-12-27 14:51:18
1.3 “眨眼之間”我們可以做什么
千分之一秒對于你我而言究竟是怎樣的一個概念呢?也許一眨眼睛千分之一秒就過去了。然而這樣微不足道的時間卻隨著科技的漸漸發展開始影響著我們的生活。
曾經我們以為一分鐘很短暫,不值得計量。對于古代人而言,日晷、沙漏、漏刻根本沒有分鐘這個刻度(圖1-1和圖1-2),最初人們甚至僅僅是根據太陽的高度或者太陽照在物體上影子的長短來判斷時間(圖1-3)。到了18世紀初,人們的計時工具鐘表上出現了分針,又過了將近一個世紀,人們有了秒的概念。隨著時間的推移,人們能測量的最小時段的值也越來越小。不過平常人還是需要一些數字才能直觀地感受到短暫時間的威力。

圖1-1 古人使用的漏刻

圖1-2 舊式懷表

圖1-3 根據太陽的高低(左)和影子的長短(右)來判斷時間
區別于人類,生活在人們身邊的昆蟲能感知到的時間要短得多。蚊子在1秒鐘之內翅膀能夠上下扇動500~600次,對于它們而言,或許千分之一秒就是舉起或者垂落一次翅膀的時間。然而對于人來說,千分之一秒是火車移動3厘米、聲音傳播33厘米等這些無法直接感受的事情。
對于人來說,千分之一秒和一眨眼一樣,都是無法直接感受到的時間單位。眨眼已經是人體能做出的極快的動作之一,然而事實上如果用千分之一秒做衡量單位,眨眼是一個進行得相當緩慢的事情,這一點很少有人知道。在經過數次的精確測量后,人們終于發現完成“眨眼”這個動作需要的時間大概是0.4秒,然而人自身是感覺不到視野受到遮蔽的,所以認為很快。0.4秒也就是400個千分之一秒,當你垂下眼瞼時,你已經花費了75~90個千分之一秒,垂落后的眼瞼靜止130~170個千分之一秒,才能再次抬起,再次抬起的過程大概又將花費170個千分之一秒。這樣漫長的過程卻不為人知的主要原因是人類的神經系統無法感應到這一切,所以很多人在想,如果能夠發明出一種東西使人們的神經系統能夠捕捉到千分之一秒甚至更短的時間內發生的事情,是不是對于我們而言這個世界就會大不相同呢?
在小說《最新加速劑》中,英國作家威爾斯用豐富的想象力向我們展示了能感知轉瞬即逝現象之后人類眼中的世界。當人們的感覺器官能夠敏感地捕捉到千分之一秒甚至更短的時間內發生的事情時,世界確實將變得大不相同。書中的主人公在服用一種被稱為加速劑的神奇藥水后,被風吹起的窗簾在主人公的眼中像是凍在了空中一樣,一角微微卷起一動不動。從空中墜落的玻璃杯也不會一下子摔在地上,而是停在空中緩緩地下落。
雖然千分之一秒已經是一個很短的時間單位了,然而并不是人們能測量的最小時段的極限。早在20世紀初,人們運用現代技術手段就能夠測量到秒,而現在在實驗室中物理學家能夠測量出
秒,相信在不久的將來這個數據還會被刷新。