人民日报中央厨房|新知｜一秒有多长？你以为的“一瞬间”有多快？( 二 )
除了原子钟 ， 自2002年以来 ， 光钟研究成为国际计量科学发展的一个新热点 。 刘永鑫引用《科学》杂志此前报道的研究成果 ， 光钟将能提供“对物理世界更细致的观察” 。 他以锶原子光晶格钟举例 ， 在它的激光束中 ， 每一个光学晶格都拥有上千个中性锶原子 ， 而这种中性锶原子每秒可进行430万亿次的“滴答” 。 与原子钟的仅一个离子在量子态下来回翻转不同的是 ， 锶原子光晶格钟可在每一次“滴答”中能够产生上千个原子的波动 ， 这无疑让后者在更短的时间内就能达到跟前者一样的精准度 。 据了解 ， 锶原子光晶格钟50亿年才会产生1秒误差 ， 有望成为新一代秒定义的标准 。 刘永鑫认为：“总的来说 ， 人们测量时间的方式可以视作是从天文转向机械振荡 ， 再转向电子振荡 ， 再到原子跃迁 ， 而随着脉冲星计时的发展 ， 人们测量时间的方法又回归到天文 。 ”
所谓“一瞬间”究竟能有多快
一滴水从高处落入水面 ， 我们仅仅能看到坠落而下的水滴 ， 却很难察觉到原本平静的水面因这个“不速之路”而引起的“波澜”——坠落、跃起、破碎、变小 ， 如此反复 。 为什么我们无法捕捉到这么细致的画面？“这是因为我们眼睛的一个重要特性是视觉暂留 ， 即光象一旦在视网膜上形成 ， 视觉将会对这个光象的感觉维持一个有限的时间 ， 这是一种生理现象 ， 是神经系统的属性 。 ”董帅解释 ， 对于中等亮度的光刺激 ， 视觉暂留时间约为0.05至0.2秒 。 在生活中 ， 通常我们所看到的所谓“瞬间” ， 其实大多大于0.1秒 ， 如果再快人眼就没有办法分辨了 。
一般来说 ， 电影、电视的帧数大约一秒25～30帧 ， 即在一秒钟内把25～30幅图片连起来形成动态视频 ， 这样我们凭借肉眼看上去感觉就是连续的 。 据了解 ， 一般家用摄像机每秒最多能达到100帧 ， 高速摄像机可以达到1000～10000帧/秒的速度记录 ， 而有些军方专用的高速摄像机甚至可以达到1百万～1千万帧/秒 。 你以为已经够快了吗？“实际上 ， 在真实微观的分子世界 ， 分子内原子之间的相对振动要快的多 。 一个振动周期只有几个到几十飞秒 ， 运动速度大约在105米/秒量级 。 ”中国科学院大连化学物理研究所研究员刘建勇告诉《新华日报·科技周刊》采访人员 ， 实际化学反应中分子结构发生变化的时间范围可以达到皮秒（10-12秒） ， 甚至飞秒数量级 。 “飞秒是一个非常小的时间单位 ， 1飞秒等于10-15秒 。 在1飞秒的时间内 ， 光在空气中也只能向前传播大约0.3微米 。 ”
【人民日报中央厨房|新知｜一秒有多长？你以为的“一瞬间”有多快？】刘建勇表示 ， 如果我们想要给分子运动“拍动画” ， 那么可能就需要用到飞秒激光技术 。 当我们把一束飞秒激光脉冲照射到分子上 ， 用分子与这束激光相互作用产生的分子光谱、电子能谱等信号来表征分子结构状态时 ， 测量仪器上就可以记录下激光脉冲持续的这极短时间内分子的结构状态产生的信号 。 “这和在漆黑夜里一束闪电闪过时 ， 我们看到的相对静止的景象是类似的 ， 都是超短的光脉冲对时间进行的‘切片’ 。 每发射一个脉冲 ， 就如同按下了一个具有飞秒量级时间分辨的相机快门 ， 这样就可以将分子变化的‘一瞬间’记录下来了 。 ”刘建勇说 。 交汇点采访人员谢诗涵
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