·无限杂思· 切割时间的能力 时间切割者

时间切割器(无限误解,切割时间的能力)
(图为刘洪波、湖北仙桃人 。长江日报评论员、高级采访人员)
上个月,媒体报道了加州理工学院开发出了一种每秒拍摄70万亿帧的相机,研究报告发表在《自然通讯》上 。研究人员认为,这项技术可以用于检测超快速的基础物理世界,并有助于构建更小、更灵敏的电子产品 。
这项技术的工作原理是每十亿分之一秒发射一次激光脉冲,光学系统将脉冲切割成更短的闪光,这些闪光击中相机中的特殊传感器,然后生成图像 。
秒以下,时间分为毫秒、微秒、纳秒、皮秒、飞秒、阿秒、阿秒、纳秒等等 。在医疗方面,皮秒祛斑手术、飞秒角膜手术等激光应用并不新鲜 。在材料加工中,皮秒和飞秒激光操作越来越受欢迎 。
摄影还有另一层含义 。摄影可以看作是人类眼睛的延伸 。高速摄影使人们能够直接观察到人眼无法分辨的场景,从而研究事物的过程和机理 。想象一下,相机能拍下一个光子每毫米的运动,拍下一束光打在材料表面的细节,这本身就是一件神奇的事情 。
2001年,奥地利、加拿大和德国的科学家成功研制出阿秒光脉冲,并预示着阿秒光脉冲将最终实现 。届时可以捕捉到原子核内部粒子的运动图像,原子单位将不再神秘!
五官作为人体的感觉器官,接收各种信息,却有着先天的瓶颈 。人能听到的声音,能看到的光,能分辨的气味和颜色,能感受到的温度,都是非常有限的 。
就时间而言,人眼比不上一个普通的相机镜头 。任何相机都可以将时间划分为百分之一秒,如果每秒有30帧以上,人眼就会将其视为连续的图像,也就是说人眼能够分辨的时间间隔约为0.033秒 。当我们观看视频时,卡顿绝对存在 。如果卡顿的间隔小于0.33秒,我们认为图像是连续的 。液晶屏每秒闪烁60次 。我们看不到,但是相机可以拍到 。
人眼缺乏时间分辨能力,不影响日常生活 。长期以来,人类不仅缺乏“长时间”的知识,因此难以想象宇宙、地球和生物的历史,也缺乏“短时间”的知识,更没有办法划分和度量小的时间单位 。“一瞬间”、“一闪而过”等词语,与其说是对短暂时间的把握,不如说是面对短暂时间的无奈 。
古代人能够把一天分成十二小时、二十四小时、百分之一小时,这就是破天的能力 。当然,当时的社会并没有提出再次削减时间的必要性 。直到17世纪钟上才出现分针,18世纪中叶才出现带秒针的钟 。日常生活中,精确到分钟就够了;但对于工程技术来说,“每一分钟都不差”不仅是钟表的要求,也是时间计量的需要 。
在田径比赛和游泳比赛中,需要区分谁先到达终点,判断记录是否被打破 。有时候,不是靠眼睛,而是靠精确到百分之一秒的计时 。目的地摄像机和高速摄像机可以反复比较目的地的场景 。
在神经系统中,需要百分之几秒的时间来诊断传导是否正常 。传导速度慢可提示糖尿病、铅中毒、酒精中毒等 。当针头刺入手指时,反射可以在百分之几秒内到达脊髓,而疼痛可能需要半秒钟大脑才能做出反应 。要分析神经功能,就要把时间分成毫秒 。
子弹出枪膛是如何运动的,雨水是如何落下来打湿地面的,需要把时间分成千分之一秒来捕捉 。对于一台每秒几千转的发动机,如果监控设备能分每秒几万份,就能准确得出一台风扇的工作状态 。
闪电的持续时间只有0.25秒,但从空到地面,再从地面回到空可能要经历几次雷击 。从地面飞到云端,只需要40微秒,速度达到每秒5万多公里 。相机快门可以划分百分之一秒的持续时间,从而清晰地揭示闪电过程 。普通 和 ,爆炸发生在几微秒或几百万分之一秒 。为了记录和研究爆炸的过程,需要一台相机在微秒内捕捉到画面 。
在原子物理的研究中,时间划分已经达到了几十亿分之一秒的水平 。基本粒子的寿命往往只有几十亿分之一秒,只有在对撞机和加速器的作用下才看得见 。1952年,美国科学家唐纳德·格雷泽发明了用于探测和拍摄粒子运动的气泡室,并于1960年获得诺贝尔物理学奖 。1999年,诺贝尔化学奖授予埃及裔科学家艾哈迈德·兹韦勒,他的成就是利用飞秒激光成像技术观察到了原子在化学反应中是如何运动的 。
2009年,加州大学洛杉矶分校开发了一种每秒拍摄600万张照片的相机,这种速度足以捕捉大脑神经活动 。报道称,这款相机只有2500像素,有助于医生为患者进行血液分析 。
2014年,东京大学和庆应义塾大学共同开发了世界上最快的相机 。每秒拍摄4.4万亿张照片,精度为450×450像素 。这个速度意味着在光行进0.3毫米的时间内可以获得一张照片,至于用途,发明人认为可以用来拍摄化学反应、等离子体动力学、热传导等现象,看到激光的工作过程,揭示超声波治疗的原理,提高芯片光刻的精度 。