水滴下落(水滴下落問題)

水往低處流，是一個常識，那么你有沒有見過，在不借助任何外力的情況，水滴能夠懸浮空中，甚至是往上流呢？

驚天魔盜團2

這是驚天魔盜團2中的一個場景，男主丹尼爾在眾目睽睽之下，讓下落的雨滴變為靜止，甚至還能讓雨滴上升，記得當時這個電影我是去電影院看的，個人感覺，這個絕對是整場電影中最拉風的場景之一了。

但是呢，也許你認為這僅僅是電影里的特效罷了，現實世界不可能存在，雨滴既不可能靜止，更不可能上流。

先別著急下結論，你再看看這個動圖

是不是感覺不可思議了？

而且我還得告訴你，你所看到的水滴上升，它并沒有借助任何外力，比方說什么氣流托起來啊，也不是攝像機的屬性導致的，實際上這個現象你可以直接通過肉眼觀測到。

那么難道真的是水滴無視萬有引力定律，就這么平白無故地往上流了嗎？當然不是，其實背后的本質就是一種障眼法，欺騙我們的眼睛和大腦而已。

下面我們就來簡單講講它的原理,請注意，里面最后將會涉及一些可能會打破你原有認知的新知識。

提示：對應講解視頻可進我的主頁里觀看

首先我們畫一個簡單的水滴連續下落的圖案，一點接著一點往下掉，假設任意相近的兩個水滴，間隔時間為t，那么頻率就是f=1/t，到目前為止，我們所看到的就是平常所見的正常的水滴下落情景

現在關鍵的一部分來了，我們需要一個非常重要的道具——頻閃燈，簡單來說就是按照一定頻率閃爍的燈，現在我們先將水滴下落的場景變為暗光環境，使得我們基本看不到水滴下落，然后打開頻閃燈，先設置其閃爍頻率與水滴的下落頻率相等

此時我們注意到，當這個水滴，我們設為a

下落到這里時，剛好頻閃燈亮了，于是整個水滴所處的位置就被肉眼所捕捉，之后頻閃燈熄滅，同時水滴a也在下落，并且整個水滴b也在下落，當b剛好落到原先a所在位置時，頻閃燈又再次亮起，于是就導致了間隔一段時間的兩個畫面，在我們肉眼看來竟然時一模一樣的，于是大腦就認為水滴靜止了。

如果頻閃燈與水滴的頻率都能保持在人類視覺暫留現象以及閃光融合現象的范圍內，那我們就不會察覺到閃爍，就一直認為周圍環境時亮著的，并且水滴看上去也是一直靜止著的。

首先，視覺暫留現象很多人都應該聽過，簡單來說就是，如果有一樣東西突然從你眼前消失，但人眼仍會保留大約0.1到0.4秒時間的圖像，之后才會看不見，比如剛才的水滴靜止，只要頻閃燈頻率合適，那么水滴的成像就會一直在你的視網膜上。

那么閃光融合又是什么呢？舉個例子，就比如頻閃燈，慢鏡頭下，這個燈就是按照一定頻率，一會亮一會暗，但是當頻率上升到一定程度后，我們就不會感到燈光閃爍了，而是一直常亮。

比如以前常見的那種日光燈。

我們再回到水滴這個話題上來，水滴靜止我們明白了，那么水滴朝上運動又是怎么回事呢？其實道理是相通的。

比方說，當這個頻閃燈的閃爍頻率高于水滴時，也就是說水滴b還沒有到達水滴a之前的位置時，燈亮了，于是在人眼得到的兩幅圖像上，就會有差別，第一幅是這樣的畫面，而第二幅是這樣，以此類推，可以想象，這一連串的圖像合起來，不就是一幅水滴往上運動的場景嗎？

但是說到這，我還要再補充一個最關鍵的信息，我們之所以會感覺到水滴往上運動，并不是視覺暫留現象導致的！而是一個被稱為“似動效應”導致的。

簡單來說，當頻閃燈的頻率高于某一數值時，我們所接收到的任意兩幅圖像，其時間間隔就會比較短，此時我們的大腦就分辨不了前后順序，就認為兩幅圖像是一同出現的

而如果當兩幅圖像的時間間隔剛好在一個不長也短的范圍內(30ms-200ms)，我們大腦就會認為物體是從一個位置運動到另一個位置上去

那么最后，當時間間隔比較長，那么就會認為物體是瞬移的先后出現在兩個位置，而沒有運動的感覺。

請注意，這里所講的，運動感的時間間隔長短與視覺暫留的時長并不完全重合，這也是為什么我說“物體的運動感”的直接因素并不是視覺暫留現象的原因,所以電影里的物體運動也是由似動效應導致的。