等看到就來不及了!用抓紙鈔實驗揭開「0.2秒之牆」的真相(反應速度)
我是科學訓練師桑子研。每一天,都是實驗日。
眼前,一張1000日圓鈔票輕飄飄地落下。如果你能用手指「啪」地一聲夾住它,這張鈔票就是你的…!要是真有這麼好康的挑戰,你是不是也想試試看?
「這種小事,輕輕鬆鬆啦!」如果你這麼想,那可要小心了。其實這場比賽還沒開始,你就「幾乎注定輸了」。原因不在你的運動神經,而是出在人體的構造,以及物理定律那有點壞心眼的個性。來吧,讓我們一起解開這個謎團。
鈔票接接樂挑戰!
規則簡單到不行。
A同學輕輕捏住鈔票的上緣,B同學把手指擺在鈔票中間的位置。A同學不預告地鬆手,B同學負責把鈔票夾住,就這樣而已。要是夾得到,鈔票就送你!…聽到這種條件,誰不會燃起鬥志呢?
不過,不管你試幾次,大概都會失敗。這也難怪,因為從科學的角度來看,這個挑戰根本是個「幾乎不可能」的整人實驗。
為什麼夾不到?揭開「0.2秒之牆」的真相
秘密就藏在人類的「反應時間」裡。我們看到某個東西後,要做出動作,得經過以下這一連串的過程:
用眼睛(感覺器官)看到鈔票掉下來(資訊輸入)
→ 資訊沿著視神經傳到大腦
→ 大腦判斷「鈔票掉了!快動手指!」,並下達指令
→ 指令沿著運動神經傳到手指的肌肉
→ 肌肉收縮,手指終於動了(行動)
簡直就像在身體裡玩傳話遊戲一樣。這一連串流程所需的時間,就算是反應最快的人,也大約要0.2秒。那麼,在這感覺「一眨眼」的0.2秒裡,鈔票到底會往下掉多遠呢?
這時候就輪到物理定律「自由落體」登場了。物體受重力牽引而下落時,下落的距離會與時間的平方成正比,越掉越遠。寫成算式有點複雜,就是 y=1/2gt^2。
把反應時間 t=0.2 秒代進這個算式算算看…
y=1/2×9.8 m/s2×(0.2 s)2=0.196 m≈19.6 cm
天啊,居然掉了大約19.6公分!而1000日圓鈔票的長邊只有15公分。
也就是說,等你的大腦意識到「掉下來了!」、手指開始動作的時候,鈔票早就從你的指間溜走了。看到才反應,已經來不及了。這就是你夾不到鈔票的科學原因。
夾得到的極限是幾秒?反推看看吧
既然都說到這了,我們來反過來想想看。因為手指擺在鈔票的中間,所以只要鈔票掉落的距離在大約7.5公分(長度的一半)以內,手指都還有機會夾到。把剛才的算式變形一下,就能算出掉這段距離需要多少時間。
t=√(2y/g)=√(2×0.075÷9.8)≈0.12秒
也就是說,想夾住鈔票,必須在看到之後的0.12秒內完成夾緊的動作。可是人類的反應時間大約是0.2秒,還差了約0.08秒。這樣不管多努力,都是贏不了的。
順帶一提,空氣阻力小到對鈔票幾乎沒有影響,所以就算你期待「鈔票飄呀飄的,應該會掉得比較慢吧?」,很遺憾,這對計算結果幾乎沒有影響。
其實只要「預測」,就夾得到!
那麼,這場比賽就絕對沒有勝算了嗎?其實有個小撇步,那就是「事先知道鈔票什麼時候會掉」。
例如,A同學先倒數「3、2、1,放!」再鬆手,結果會如何呢?B同學不用靠眼睛看了才反應,而是事先預測、提前出手,成功夾到的機率就會大幅提高。反應時間的那道牆,只擋得住「看到才動作」的情況,對於「預判後行動」可是一點作用也沒有。
我們能夠打到棒球、在足球場上接停球,也是因為大腦會預測飛來的球的軌跡。所以這個「整人實驗」,同時也讓我們見識到人類大腦驚人的預測能力呢。
藏在日常生活裡的「反應速度」
在學校的課堂上做這個實驗,氣氛總是超級熱烈。「老師,剛才差一點點!」「下一次一定行!」大家眼睛閃閃發亮地挑戰,結果卻都一樣。看著同學們懊惱的表情,也是一大樂趣。
這個「反應速度」,其實和我們生活中的許多場景都息息相關。
比方說開車。從發現危險到踩下煞車的這段時間,車子仍然會持續往前衝(反應距離)。時速60公里的車子,每秒大約前進17公尺。光是0.2秒的反應時間,就會往前衝約3.3公尺,而實際開車時還要加上判斷的時間,距離只會更長。所以保持安全車距真的非常重要。
另外,田徑比賽的起跑使用發令槍(聽覺),也和反應時間有關。因為人對聲音的反應,據說比對光(視覺)的反應稍微快一點。此外,短跑比賽中,如果在起跑訊號後不到0.1秒就起跑,就會被判定「偷跑」。這項規則的基礎,正是「人類聽到訊號後,再怎麼快也需要這麼長的時間才能行動」這個想法。
乍看只是個簡單的小遊戲,其實是人體的構造(生物)與物體的運動定律(物理)完美結合的深奧科學實驗。只要多探索日常生活中的「為什麼?」,你會發現世界變得更有趣喔。也歡迎一併閱讀這幾篇文章。
大家一起來測反應時間吧!
這是C班和D班用眼睛、耳朵、皮膚來測量反應時間的實驗。看看眼睛的數據,果然都落在0.20秒左右。你也可以和家人或朋友一起玩「尺子接接樂」來試試看。只要用尺子掉落的距離,搭配剛才的算式,就能算出你的反應時間喔。
聯絡與邀約事項
讓科學的奧妙與樂趣離你更近!這裡整理了在家就能做的有趣科學實驗,以及簡單易懂的實驗小訣竅。歡迎多多搜尋看看!
・關於站長桑子研,請看這裡
・各類邀約(撰稿、演講、實驗教室、電視節目監修與演出等)請看這裡
・文章更新資訊請追蹤X!
科學的哏頻道持續更新實驗影片!
テレビ番組監修・イベント等のお知らせ
- 11/4（水）ZIP（日本テレビ）のコーナー（7:20分ころ放送予定）にて科学監修を担当しました。ゴンチャのストローの差し方に関するウラザワと科学解説についてです。
- 11月27日（金） テレビ監修番組放送予定
- 12月26日（土） ナリカサイエンスアカデミー（教員向け実験講習会）開催
１１月のイチオシ実験！
どうして結露は起こるのか？結露を防ぐためには？実験で確かめよう！
書籍のお知らせ
- 『高校入試 分解問題集 理科』（学研）…難しい問題も小さな問題に分解することで、問題を解くことができます。そんな分解の技術が身につくように深く関わりを持って作りました。
『大人のための高校物理復習帳』（講談社）…一般向けに日常の物理について公式を元に紐解きました。特設サイトでは実験を多数紹介しています。※増刷がかかり６刷となりました（2026/02/01）
- 『きめる!共通テスト 物理基礎 改訂版』（学研）… 高校物理の参考書です。イラストを多くしてイメージが持てるように描きました。授業についていけない、物理が苦手、そんな生徒におすすめです。特設サイトはこちら。
各種SNS（更新情報をお届け！）
【日本語】X(Twitter)／instagram／Facebook 【英語】BlueSky／Threads
Explore
- 楽しい実験…お子さんと一緒に夢中になれるイチオシの科学実験を多数紹介しています。また、高校物理の理解を深めるための動画教材も用意しました。
- 理科の教材… 理科教師をバックアップ！授業の質を高め、準備を効率化するための選りすぐりの教材を紹介しています。
- Youtube…科学実験等の動画を配信しています。
- 科学ラジオ …科学トピックをほぼ毎日配信中！AI技術を駆使して作成した「耳で楽しむ科学」をお届けします。
- 講演 …全国各地で実験講習会・サイエンスショー等を行っています。
- About …「科学のネタ帳」のコンセプトや、運営者である桑子研のプロフィール・想いをまとめています。
- お問い合わせ …実験教室のご依頼、執筆・講演の相談、科学監修等はこちらのフォームからお寄せください。
