时间的单位:比秒更小

秒是我们日常用的最小时间单位,但科学和工程里,秒太大了。秒下面还有一整套更小的单位,每一级都是上一级的千分之一:毫秒、微秒、纳秒、皮秒、飞秒、阿秒,一直到理论上最小的普朗克时间。

从毫秒到纳秒:日常里的三级

毫秒(ms)是千分之一秒。60 帧的视频,每帧约 16.67 毫秒;人眨一下眼约 100–400 毫秒(平均约 100–150 毫秒);人的反应时间约 150–300 毫秒。毫秒是人类能感知和反应的尺度。

微秒(μs)是百万分之一秒。这是数字世界的尺度:现代处理器一个时钟周期不到 1 纳秒,一次内存访问约 100 纳秒,而操作系统的一次调度、一次网络往返常以微秒计;高频交易里几微秒的延迟就决定盈亏。

纳秒(ns)是十亿分之一秒。1 纳秒里,光只能走约 30 厘米(一英尺)。计算机的内存和芯片时钟以纳秒计:1 GHz 的处理器一个时钟周期就是 1 纳秒。GPS 定位也靠纳秒级的计时。

再往下:皮秒、飞秒、阿秒

皮秒(ps)是万亿分之一秒,分子运动的尺度。飞秒(fs)是千万亿分之一秒,390 纳米可见光的一个振动周期就是约 1.3 飞秒。阿秒(as)是百亿亿分之一秒,电子在原子内的运动以阿秒计。

再往下还有仄秒(zs,10^-21 秒)、幺秒(ys,10^-24 秒)、柔秒(rs,10^-27 秒)、亏秒(qs,10^-30 秒)。亏秒是 2022 年国际计量大会新加的词头,是目前有正式名称的最小时间单位。

最短的测量纪录和理论的尽头

人类实际测到过的最短时间间隔约 247 仄秒(247×10^-21 秒),是一次实验的纪录。

而理论上的尽头是普朗克时间,约 5.39×10^-44 秒:光走过一个普朗克长度所需的时间。小于这个尺度,现有的物理定律就无法描述事件了,它被认为是“有意义的最小时间”。从普朗克时间到宇宙年龄(约 138 亿年),时间跨度约 61 个数量级。

要点小结

秒以下每级都是千分之一:毫秒(10^-3 秒,眨眼、反应)、微秒(10^-6 秒,芯片、高频交易)、纳秒(10^-9 秒,光走 30 厘米、GPS 计时)、皮秒、飞秒、阿秒;有正式名称的最小单位是亏秒(10^-30 秒,2022 年新增);最短测量纪录约 247 仄秒;理论尽头是普朗克时间(约 5.39×10^-44 秒)。

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最后更新:2026 年 11 月 6 日
事实来源:Wikipedia《Orders of magnitude (time)》;measuringexpert.com《Smallest Unit of Time》;BIPM 第 27 届大会第 3 号决议(2022 年新词头)。

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