极快和极慢的世界，突破时间的牢笼，网友应该感谢科学

　　我们已经习惯了局限于某个时间尺度之内的生活——从1秒到几年、几十年——但真正的世界要比这辽阔得多。如果没有科学的帮助，那么我们永远看不到以微秒、毫秒和千年、亿年为单位的世界，只能困在这个狭小的中间地带里。
　　观察的时间尺度决定了人类能够看到的景象，而速度就是时间的一种表现，不同的速度会带来截然不同的效果。本文，就与您从速度的角度来讲述一下，现代物理学带给我们对这个世界的全新认知，那些就发生在我们的眼皮底下，我们却视而不见的事情。
　　一、极慢的物理现象
　　在生活中，对比昨天的照片和今天的照片，我们不能发现自己老了多少，但如果每天拍一张自拍，并且把这些照片连续摆放出来，只要以年为单位，我们就能看出变老的过程。这是因为，相邻两天中，我们的皮肤慢慢失去水分、变得松弛的变化很慢，我们察觉不到，而这些微小的变化积累起来，就会变成一个可以观察的现象。
　　也有一些变化很容易被发现，比如液体的流动，我们第一个会想到水。轻轻摇晃杯子，或者是用勺子搅动，水就会产生流动的现象。这就是我们经验中的液体的性质，它的流动速度正好在一个可以被我们的视觉能力捕捉到的范围之内。
　　事实上是，我们脚下的大地也会流动。在我们一般人看来，大地是一种固体，除了地震、泥石流这种小范围的自然变化，在我们一生当中，都看不到整个地壳会发生像液体那样的流动性。这种情况在任何人的生命过程中从来都没发生过，其实只是因为大地流动得太慢了。
　　但如果我们把地球40亿年的历史压缩到一天，我们就能看到脚下的大地曾经像液体一样流淌，最后形成今天这个样子。当然了，地壳的流淌与水这样的液体中发生了分子间的位置变化不同，它是由于受到重力、火山喷发、海洋冲击等等综合作用下，组成地壳的颗粒发生了位置变化。
　　如果说地球的历史实在是太漫长了，人类无法用感知和实验来证明地壳的流动性。那么，沥青滴漏是一项长得让人难以相信的物理实验，不过却是在我们的一生中可以观测到的现象。这项实验最初由托马斯·帕内尔教授实施，旨在向学生证明物质的性质并不像看上去那样简单。
　　沥青这种物质看上去虽是固体，但实际上是粘性极高的液体，它在室温环境下流动速度极为缓慢，但最终会形成一滴。现在这项实验仍在继续，并可能持续数百年。从1944年7月11日开始，都柏林圣三一大学进行了类似的实验。在2013年7月11日，他们第一次拍到了沥青液滴的滴落。
　　二、极快的物理现象
　　佛教中提到过刹那，即一个心念起动之间，意为瞬间，为表时间之最小单位。一刹那约等于0.013秒。人类眨一下眼睛大约为0.3秒，人的平均反应时间是0.25秒，奥运会上的短跑运动员，在看到发令枪腾起的烟雾之后起跑的最快反应速度也都在0.1秒以上。
　　看起来，一个刹那或者说零点几秒已经是一个极快的速度了，因为在这个时间间隔内，我们几乎什么也做不了。
　　然而事实上是，在刹那之内，光线穿过了晶状体投射到视网膜上，视神经发出的电信号沿着神经纤维传导到大脑，大脑处理完这些信息，并且发出信号再通过神经传递给肌肉，肌肉收到这些信号之后，做出相应的动作。人体为这种复杂而且精秒的处理过程付出了速度的代价。
　　就在我们慢吞吞地按照步骤处理这些事件的时候，那些非常简单的物理过程已经在刹那间发生了巨大的变化，这些简单的过程快得我们根本无法察觉。比如在电脑上看视频的时候，是25帧每秒还是30帧每秒的画面，在我们的眼睛看起来没有什么分别。
　　为了发现那些因为人类的反应太慢而错过的那些细节，科学家们开发了一种可以在一秒钟之内拍摄六百一十万张照片的超高速摄影机，快门速度高达440万亿分之一秒。利用它将解决众多科研难题。例如：在汽车的冲撞实验中，验证气囊的膨胀方式是否对人体产生不良影响。
　　此外，还可以用来调查瓶装工厂的机械故障原因、了解混凝土的破坏、昆虫翅膀的振动、爆炸发生时的冲击波等详细过程，使人们看到许多未知世界。
　　三、日常经验与科学经验
　　把我们生活中的时间尺度叫做经验尺度，或者叫做经典尺度。描述经典尺度的物理学就叫做经典物理学。
　　那些变化得太慢的现象以及那些变化得太快的现象，我们很难发现任何变化。这只是因为我们对时间的感知能力有限，不是因为它们真的一成不变。我们就生活在时间尺度的中间地带，所以很难认真思考这个尺度以外的事情。
　　科学的发展让人类的感知能力发生了变化，尤其是对时间的感知能力发生了巨大的提升，这其中最伟大的成就之一就是相对论的发现。这是一门研究极快速度（接近光速）下物理现象的理论，在狭义相对论中，光速不变、尺缩钟慢都是让人匪夷所思的。
　　用日常经验去理解相对论，是无论如何都无法接受的。但如果我们接受了自己对时间的感知能力很有限，只是处在一个中间地带中，那么面对新的实验现象，我们就必须根据新现象建立新的经验，这样就很容易接受光速不变、尺缩钟慢这样的理论了，因为这些都是科学家们观测到的实验事实。
　　狭义相对论中的洛伦兹变换公式r=1/(1-β^2)^(1/2)、β=v/c，当v＜＜c时，就与伽利略变换相同，换句话说，伽利略变换是洛伦兹变换在低速下的近似。这意味着，极慢和极快的物理现象其背后有着相同的物理规律，之所以先发现了经典物理学，是由于受到了观察能力的限制。结束语
　　从前面我们介绍的极慢和极快的例子以及对洛伦兹变换的分析，可以得出这样的结论：经典物理与相对论的不同是由于对极快和极慢的事件的观察视角不同，而与事物发生变化的方式无关，只与变化的速度有关。
　　可以说，在没有科学之前，人类就像被束缚在某个物理量的牢笼之内，我们所能经历的，都受到这个区间的限制，而科学的发展，帮助我们突破了这个限制，让我们看到了外面全新的世界。更广阔的空间等待着人类去认知，但我们不能带着＂经验＂的眼镜去审视我们从未接触过的世界。
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