千分之一秒

我们已经习惯使用人类的计时单位,因此,对于我们,千分之一秒的意义简直就等于零。但是,这个微小的计时单位,却在不久之前开始在我们的实际生活上找到了应用。当人类还只是根据太阳的高度或者阴影的长短来判定时间的时候,即使想计算时间准确到几分钟也是不可能的(图1);

图1

图1 根据太阳的高低(左)或者阴影的长短(右)来判断时间

当时,人们把一分钟看成是无所谓的时间,根本不值得去量它。古时候,人们过着毫不着急的生活,在他们的日晷,滴漏、沙漏等等时计上,根本就没有“分钟”的分度(图2)。直到十八世纪初叶,时计面上才出现了指示“分钟”的指针——分针,而秒针还直到十九世纪初年才出现。

图2

图2 左面是古时候用的滴漏时计,右面是旧时的怀表。这两种时计上都还没有“分钟”的划分。

千分之一秒,在这样短促的时间里能够做些什么事情呢?能够做的事情多得很!是的,火车在这一点时间里只能跑3厘米,可是声音就能够走33厘米,超音速飞机大约能够飞出50厘米;至于地球,它可以在千分之一秒里绕太阳转30米,而光呢,可以走300千米。

它们不会把千分之一秒当做“无所谓”的一段时间。对于一些小昆虫来说,这个时间就很可以察觉出来。一只蚊子,在一秒钟之内要上下振动它的翅膀500~600次之多;因此,在千分之一秒里,它来得及把翅膀抬起或放下一次。

人类自然不可能用自己的器官做出像昆虫那样快的动作。我们最快的一个动作是“眨眼”,就是所谓“转瞬”或“一瞬”的本来意思。这个动作进行得非常之快,使我们连眼前暂时被遮暗都不会觉察到。但是,很少人知道这个所谓无比快的动作,假如用千分之一秒做单位来测量的话,却是进行得相当缓慢的。“转瞬”的全部时间,根据精确的测量,平均是0.4秒,也就是400个千分之一秒。它可以分做几步动作:上眼皮垂下(75~90个千分之一秒),上眼皮垂下以后静止不动(130~170个千分之一秒),以后上眼皮再抬起(大约170个千分之一秒)。这样你可以知道,所谓“一瞬”其实是花了一个相当长的时间的,这其间眼皮甚至还来得及做一个小小的休息。所以,假如我们能够分别察觉在每千分之一秒里所发生的景象,那么我们便可以在眼睛的“一瞬”间看到眼皮的两次移动以及这两次移动之间的静止情形了。

假如我们的神经系统果真有了这样的构造,我们所看到的周围事物会使你惊奇到想像不到的程度。作家威尔斯在他的小说《最新加速剂》里,对于在这种情形所看到的惊人图画有过动人的描写。这部小说的主人公喝下了一种神奇的药酒,这酒对于人的神经系统会发生一种作用,使视觉能够接受各种极快的动作。

下面是从这篇小说里摘录下来的几段:

“在这以前,你可曾看见过窗帘像这样贴牢在窗子上速度和运动吗?”

我向窗帘望了一望,看见它仿佛冻僵了似的,而且它的一角给风卷起来以后,就这样保留着卷起的样子。

“我从来没有看见过,”我说,“真是多么奇怪呀!”

“还有这个呢?”他说,一面把他那握着玻璃杯的手指伸直开来。

我以为杯子一定马上要跌碎了,但它却没有动一动:它一动不动地悬在空中。

“你一定知道,”希伯恩说,“自由落下的物体在落下的第一秒里要落下5米。这只杯子也正在跑它的5米路,——但是,你是明白的,现在一共还没有过百分之一秒(这里应该注意,一个自由落下的物体,在落下第一秒的第一个百分之一秒的时间里,所落下的距离并不是5米的百分之一,而是5米的万分之一,就是0.5毫米(按公式s=gt2/2计算);至于在第一个千分之一秒里,那一共只落下0.005毫米。),这件事情可以使你对我这‘加速剂’的功效有更深一步的认识。”

玻璃杯慢慢地落下去了。希伯恩把手在杯子四周以及上下方绕转着…

我向窗外望了望。一个僵化在那儿的骑自行车的人,正追着一辆也是寸步不动的小车,自行车后面弥漫着一片僵化了的尘土。……我们的注意被一部僵化了的马车吸引住了。车轮的上缘、马蹄、鞭子的上端以及车夫的下颌(他正在打呵欠)——这一切,虽然慢,还都在动着;但是这辆车上的其余一切却完全僵化了,坐在车上的人恰似石膏像一般。……有一个乘客在想迎风把报纸折起的时候僵化了,但是对于我们,这阵风是根本没有的。

……方才我所谈、所想以及所做的一切,都是当“加速剂”渗透到我身体机能之后所发生的事,这些,对于别人以及对于整个宇宙,都只是发生在一瞬间的事。

读者们一定很愿意知道,现代科学仪器究竟能够测到多么短的时间?还在我们这一世纪开始的时候,就已经可以测出10000分之一秒来;现在物理实验室里可以测到100000000000分之一秒。这个时间跟一秒钟的比值,大约和一秒钟跟3000年的比值相等!

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发布时间:2012/9/10 13:45:21  阅读次数:6987

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