千分之一秒
“千分之一秒”,极言时间之短暂,我们可以用转瞬即逝来形容,在古时候,人们对这几乎无法感觉到的时间根本无需去在意。但是到了近代,我们开始能感觉到这千分之一秒的时间的重要性,因为它对人们的日常生活产生了许多影响。
生活在古代的人们计算长度时通常是利用太阳的高度或影子的长度(图1),发展到今天,人类已经可以利用科学技术准确地测出“分”,这对那时的人们来说是绝对不会想到的。在古代人的思想中“分”是一个特别小的时间单位,对于那时生活悠闲的人们来说,根本不会造成任何影响,因此,测量“分”是没有任何意义和价值的。所以当时的日晷、水钟、沙漏等计时器(图2)上面一直没有刻度“分”。分针最早出现在18世纪的钟表的刻度盘上。19世纪以后才出现了秒针。

图1:太阳的位置(左)和影子的长度(右)是古代测定时间的方法

图2:古代的水钟(左)和怀表(右)都没设置分针
或许你认为千分之一秒极其短暂,根本不会发生什么事情,那么你就错了!这时可能有人问,在这么短暂的时间里,究竟会有什么事情发生呢?事实上,有很多事情能发生在这一瞬间中,比如:火车可以向前行进3厘米,飞机能够飞行50厘米,声音可以传播34厘米;除此以外,还有更惊人的数字,地球公转可以达到30米,然而光速可以传播300千米。
并且,对于我们周围的小动物来说,千分之一秒并不是特别短暂的时间。尤其是昆虫,千分之一秒的时间它们完全能够感觉得到。例如,蚊子的翅膀可以在一秒钟上下摆动500次~600次,这样算来,在千分之一秒之内,蚊子完全可以摆动翅膀一下,也就是半次。
但是,人类是无法与昆虫相比的,因为我们身体器官的运动速度根本达不到那么快。对人类而言,最快速的运动就是眨眼睛,原因在于我们眨眼睛的时候丝毫不会对看外界的东西产生影响。尽管如此,倘若这个运动与千分之一秒相比,仍然显得非常慢。为了得到一个相对可靠的数据,我们不妨来做个试验,实验证明平均每眨一次眼睛需要2/5秒,即千分之四百秒。
在这里我们可以把眨眼睛的动作按先后顺序分解为3步:第一步,开始闭眼睛(约0.075秒~0.09秒);第二步,完全把眼睛闭上(约0.13秒~0.17秒);第三步,把眼睛睁开(约0.17秒)。这样,我们不难发现,虽然这一连串动作从发生到完成只是在一瞬间,但是,眼皮还是有充足的时间来好好休息。假如大家想要体会千分之一秒的感觉,下面我们可以继续以眨眼为例,将眼皮下垂终止的时间作为依据,大概这样我们就可以感受到眼皮上抬、下落的速度了,从而可以使我们深切地体会到瞬间的非凡意义。
假如千分之一秒能够被人类的神经构造感受得到的话,我们会发现原来我们忽略掉了许多神奇的现象。关于这一点,曾经有一位英国作家H.G.威尔斯在他的短篇小说《最初的加速剂》中进行过十分生动和详细的描述,书中说有一种能对人的神经系统产生作用的非常神奇的药,主人公把这个药喝下之后,他的感觉器官瞬间变得异常灵敏,甚至能感觉得到快速运动中的物体的每一个细节。文中有这样一段描写:
“你感觉现在的这个窗帘和你以前看到的有什么不一样吗?”
于是,我仔细盯着窗帘看,发现它丝毫不动,像是被冻住了一般,但是窗帘下边的形状有点曲折,不过我猜想这是因为有风吹过来导致的。
我回答说:“简直太不可思议了!我从未见过如此神奇的窗帘。”
“那么,你看这个又怎么样呢?”话还未落,吉贝恩先生就慢慢地拿起桌上的杯子,然后把手松开。
我原本以为茶杯会在刹那间摔在地上,并且摔得四分五裂,但是,令人匪夷所思的一幕发生了,茶杯不但没有摔到地上,反而在吉贝恩先生松手的地方静止了,纹丝不动。先生问我:“你是不是认为这个杯子就像是悬浮在空中了?
他接着说:“在你的思想中,物体下落时,只需要一秒种,它就会滑下去5米长的距离,因此,现在的这个杯子应该是被摔得粉碎才对,是吗?不过有一点你还是说对了,此时的杯子正是以这个速度下落的,但是,从我刚才松手到现在才经过了不到千分之一秒的时间呢。现在你知道这个‘加速剂’到底有什么功能了吧!”
紧接着,吉贝恩先生慢慢地将手伸出,此时,我发现他的手指正随着杯子的缓缓下落,而缓缓地移动着。
当我好奇地转头看着窗外时,更多奇怪的事情映入了我的眼帘。大街上骑着自行车的人仿佛冻结一般,竟然都静止不动了,就连那被扬起的灰尘也仿佛被冻结了。另外还有一辆马车,几乎可以说是一动不动……无论是那马蹄、马鞭、车轮还是驾车者打呵欠的动作,所有的一切都变得非常缓慢。除此以外的其他任何东西也都处于静止中,乘车的乘客就如同一尊尊雕塑……还有一个逆风而行的男子,他好像想要将握在手中的报纸折叠起来,往日如此简单的动作现在看起来却很费劲,因为他现在的动作异常缓慢,但是周围明明是没有风的。
看到这些景象,我终于明白了“加速剂”的功能,一旦把它注入我的身体,瞬间发生的事情我都能完全看得到,即使对宇宙中其他人来说这些事情是如此迅速,难以捕捉,但是对于我来说,这一瞬间所发生的任何事情都会看得清清楚楚。
科学不断向前发展,如今已经非常发达了,相信大家都特别好奇,现在的人类到底可以测量出多么短的时间呢?让我来告诉你吧,在20世纪初期,已经测量出万分之一秒。然而现在,经过物理学家们的不断努力,在他们的实验室中,终于把时间成功地分解到了千亿分之一秒。