时间切割者（·无限杂思· 切割时间的能力）

时间切割者（·无限杂思· 切割时间的能力）

（图为刘洪波 湖北仙桃人。长江日报评论员，高级记者）

上个月，媒体报道加州理工学院研制出了每秒拍摄70万亿帧的相机，研究报告已发表在《Nature Communications》。研究者相信这一技术可用于探测超快的基础物理世界，帮助打造更小、更灵敏的电子产品。

这一技术运用每千亿分之一秒发射一次激光脉冲来工作，光学系统再将脉冲切割为更短的闪光，撞击相机中的特殊传感器继而产生图像。

在秒以下，时间被切分为毫秒、微秒、纳秒、皮秒、飞秒、阿秒、仄秒、幺秒等单位。医疗美容中，皮秒祛斑手术、飞秒角膜手术等激光运用已不新鲜；材料加工方面，皮秒、飞秒激光操作正在得到普及。

照相具有另一种含义。照相可以视为人的眼睛的延伸，高速摄影使人直接观察到人眼无法分辨的景象，从而对事物发生的过程和机理加以研究。想象一下，相机可以摄下一粒光子每一毫米的运动，摄下一束光打在物质表面的细节，本身就是一件神奇的事情。

2001年，奥地利、加拿大和德国科学家研制成功阿秒级光脉冲，并表示仄秒光脉冲也终将实现，届时，可以捕捉到原子核内部粒子的运动影像，原子单位便将不再神秘！

五官作为人体的感受器官，接受着各种信息，但先天存在瓶颈。人能听到的声音、能看到的光线、能分辨出来的气味和颜色、能感受到的温度，都是十分有限的。

就时间感受来说，人眼比不过一只普通的照相镜头。任何一台相机都可以把时间分割到百分之一秒，而如果每秒画幅超过30帧，人眼就会看成连续影像，这就是说人眼能够分辨的时间间隔大约是0.033秒。当我们观看视频时，卡顿是绝对存在的，如果卡顿的间隔比0.33秒短，我们就认为影像连续。液晶屏每秒闪烁60次，我们看不到，但照相机能拍到。

人眼时间辨别力的不足，并没有影响日常生活。长期以来，人类既缺乏对“长时间”的认识，从而很难设想宇宙、地球和生物的历史，也缺乏对“短时间”的认识，无从分割和丈量小的时间单位，“须臾”“刹那”“闪念”等说法，与其说是对短时间的把握，不如说是在短时间面前的无奈。

古代人能够把一天分成十二时辰、24小时、百刻，已是顶破天的能力了，当然那时的社会也没有提出再切割时间的需要。直到17世纪，时钟上才有分针，有秒针的钟表出现在18世纪中叶。日常生活中，精确到分就足够了；但对工程技术来说，“分秒不差”就不只是对钟表的要求，也是对时间测量的需要。

在田径和游泳比赛中，要分辨谁先到达终点，判断是否突破了纪录，有时不能靠眼睛，而要靠精确到百分之一秒的计时。终点摄影机、高速摄像机能将终点的情景反复比对。

在神经系统，几百分之一秒的时间间隔才能诊断出传导是否正常，传导速度减慢能提示糖尿病、铅中毒、酗酒等情形。当针刺穿指头时，反射作用在几百分之一秒内就能传到脊髓，而痛觉则可能需要半秒才使脑部作出反应。对神经作用进行分析，需要把时间分割到毫秒。

子弹射出枪膛时在怎样运动，雨点泼打下来怎样浸湿地面，需要把时间分割到万分之一秒才能捕捉到。对一个每秒转动数千转的发动机来说，如果监测设备能够把一秒分出上万份，才能确切获得某个扇片的工作状态。

一次闪电持续的时间仅有0.25秒，但它可能经过数次从空中到地面，从地面返回空中的闪击过程，在从地面驰向云层时，用时仅有40微秒，速度达到每秒5万公里以上。照相快门能够分割出十万分之一秒的时长，闪电的过程才能得到清晰的显现。普通炸药和TNT炸药，爆炸在几微秒或几百万分之一秒内发生。为记录和研究爆炸发生的过程，需要以微秒来捕捉画面的照相机。

在原子物理研究中，时间分割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，而且只在对撞机、加速器的作用下显形，美国科学家唐纳德·格拉泽1952年发明用于探测和拍摄粒子运动的气泡室，获得1960年诺贝尔物理学奖。1999年，诺贝尔化学奖授给了埃及出生的科学家艾哈迈德·泽维尔，他的成就是应用飞秒激光成像技术观测到原子在化学反应中如何运动。

2009年，加州大学洛杉矶分校研制出每秒拍摄600万张照片的相机，快到可捕捉脑神经活动。报道说，这台相机仅有2500像素，有助医生替病人进行血液分析。

2014年，东京大学和庆应大学联合研究出世界最高速相机。它每秒拍摄4.4万亿张照片，拍摄精度为450×450像素。这个速度意味着在光行进0.3毫米的时间里，就能获得1张照片。至于用途，发明者认为它可用于拍摄化学反应、等离子体动力学、热传导等现象，可看到激光工作的过程，可用于揭示超声波治疗原理，也可用于提高芯片光刻精度。

2017年，瑞典隆德大学研发的最高速相机，称能“让光线停下来”，每秒可拍摄5万亿张照片。如果这台照相机用来记录一次眨眼的过程，然后用电影形式播放，播放完成需要将近2000年。

2018年，加拿大国家科学研究院和美国加州理工学院研制了每秒拍摄10万亿张照片的相机，研制者希望它用于生物和物理学领域的微观研究，观察光与物质之间的相互作用。

2020年，加州理工学院研制出每秒拍摄70万亿张照片的相机，研究者表示：“我们设想（这项技术）应用于各种各样的极快现象如超短光传播、波传播、核聚变、云和生物组织中的光子传输、生物分子的荧光衰减等。”

每秒拍摄千万亿帧照片的相机，也在展望之中。

观察是认识事物的开始，眼睛是观察的主要通道。对生活来说，拍摄是留下记忆，使曾经发生过的得以固定和显明。对科学来说，拍摄使观察到达不可到达之境，太空望远镜拍摄着空间的历史和现状，高速摄影则拍摄出时间的微小颗粒，这些都是人眼看不见的景象，当看不见的被看见，总会有什么东西被揭秘。

时间 每秒 拍摄 相机 微秒