「弹指」的速度到底有多快?物理学研究揭秘:只要0.007秒!
「弹指」的速度到底有多快?物理学研究揭秘:只要0.007秒!
人体的哪个部位做起特定动作时会最快呢?
如果你的回答是「眨眼」 , 那就错了 , 虽然文学上的确是以「一眨眼」、「一瞬间」来形容速度很快或是时间很短暂……但答案是手指 。 (喂 , 想到奇怪的方面的人 , 自己去墙角罚站!)
除了「一眨眼」、「一瞬间」之外 , 类似的词还有一个:「一弹指间」 。
答案就是「弹指」这个动作 。
「弹指」仅耗时0.007秒 , 比眨眼还快20倍!
科学家发现 , 拇指跟中指互相卡住的「集气」时间不算 , 从中指开始动 , 到中指打到手掌的拇指指根处 , 算是一次弹指 , 历时只有7毫秒 , 也就是0.007秒 , 而眨一次眼睛的时间是150毫秒 。 也就是说 , 「一瞬间」的时间比「一弹指」长了20倍 。
人类从很久以前就会做这个动作 , 古代经常是乐师或是舞者用来打拍子 , 维持音乐或舞蹈的节奏 。 例如一个希腊时代的壶 , 上面就有牧羊神潘恩一边跳舞一边弹指的图画 。 在武侠小说的世界中 , 「弹指」也是很厉害而且极具魅力的招数 , 像是古龙的「楚留香」 , 金庸的「黄药师」 。
近年来最有名的弹指 , 当然就是「复仇者联盟」中 , 一弹就可以消灭全宇宙半数生命的「萨诺斯的弹指」 。 在2018年的「无限之战」上映时 , 电影院中坐着一个男人:乔治亚理工学院(GeorgiaTech)的SaadBhamla教授 。
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一弹就可以消灭全宇宙半数生命的「萨诺斯的弹指」 。
利用4千fps的高速摄影 , 探究「弹指动力学」!
【「弹指」的速度到底有多快?物理学研究揭秘:只要0.007秒!】回到研究室中的教授 , 跟研究生讨论电影剧情时 , 发生了争论 , 因为教授认为「萨诺斯戴上看起来是金属材质的无限手套后 , 摩擦力太小无法弹指」 。 理由是 , 在「聚气」的过程中 , 拇指与中指之间必须有足够的摩擦与弹性 , 才能累积足够的能量 , 然后在弹指发动的那一刻(我本来要写「瞬间」 , 不过瞬间慢了20倍 , 太久了)把弹力位能释放出来 。 金属材质的话 , 摩擦力不够 , 一下子就滑开了 。
于是Bhamla教授跟学生就决定对「弹指的动力学」展开研究 , 他们利用每秒可以拍摄4082幅的高速摄影机拍下弹指的连续动作 , 发现此过程中 , 中指的运动是以指根为轴的转动 , 其「角速度」可以达到每秒7800度 , 一个圆周是360度 , 也就是每秒22转——当然中指不会真的转圈圈 , 大约转54度 , 不到1/6圈就被手掌挡住了 。
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(a)古希腊的壶上面有牧羊神潘恩弹指的图画 , 公元前320-310年 。 (b)在不同时刻拍摄到的中指指尖连续动作的合成照片 。 (c)由下而上 , 力、角加速度、角速度、转动角度对时间的关系 。 (d)弹指连续动作图 。
由于从静止加速到每秒7800度、再减速到静止的整个过程只花了7毫秒的时间 , 瞬间「角加速度」高达160万度每秒平方 , 实在是非常惊人的数字 。
他们也戴上不同材质的指套进行实验 , 其中一个是金属制的「顶针」(裁缝师傅用的指套 , 用来保护手指不被刺伤 , 上面有许多小凹槽 , 也可以用来推针) , 戴上这个东西后 , 果然就因为摩擦力不足无法打响弹指 。 但也不是摩擦力越大越好 , 乳胶指套因为摩擦力太大 , 蓄积的能量一下子就被热能耗散掉了 , 也快不起来 。
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研究团队所建立的理论模型 , 蓝色为拇指(推压中指) , 绿色为中指(蓄积能量的弹力系统) 。
所以这个研究的结论是:「萨诺斯你演错了!无限手套不能用金属制品啦!」
拍电影要小心 , 不要被物理学家抓包……
这个研究 , 于2021年11月17日发布在英国皇家学会的《JournaloftheRoyalSocietyInterface》期刊 。
附带一提 , 虽然「人类的弹指」看起来已经很厉害 , 不过比起「吸血鬼蚂蚁」(Draculaant)的下颚还差得远 , 角速度可以达到每秒2亿4千万度(每秒67万转) , 角加速度更高达15000兆度每秒平方 , 这个数字真是难以想象是生物能做到的动作……
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