天气炎热的让人受不了
此时此刻真想来一杯冰镇可乐解渴
但冰镇可乐会让你越喝越渴
所以到底什么饮品更解渴呢？
问答导航 Q1 有没有比水还解渴的东西？ Q2 那些能预测天气的瓶子原理是什么？真的好使吗？ Q3 什么是金属疲劳？如何消除/避免金属疲劳？ Q4 为什么纸张上滴到水会变皱？即使晒干了还是皱的？ Q5 请问为什么人大多是右撇子？是特殊被强化过进化来的吗？ Q6 黑洞拍出来的照片，外面一圈是有光圈的，如果是从三维结构上看，不应该是一个光球吗，这样的话拍出来照片不应该是完全发亮的圆形吗? Q7 请问物理学中如何严谨的区分固体和液体? Q8 为什么看很多遍同一个字会突然觉得不认识这个字了？ Q9 海拔高的地方时间流速更快吗？那宇航员会不会老的更快？那在地心生活会不会长寿（bushi）？ Q10 图书馆的借书机的工作原理是什么？
Q1有没有比水还解渴的东西?
by water
答： 当然有啦。随着夏天的到来，天气炎热的让人受不了，此时此刻真想来一杯冰镇可乐解渴。但冰镇可乐会让你越喝越渴，所以到底什么饮品更解渴呢？ 人之所以会感到口渴，是因为身体失水了。可能是天气炎热或剧烈运动，大量出汗导致的，也可能是因为呕吐、腹泻或吃咸了导致的。当身体失水后，体内的渗透压会升高，身体将这个信息通过神经中枢传递给大脑，让人产生口渴的感觉。可见，想要缓解口渴，则需要补充水分，使得细胞内外渗透压保持一致；如果体内电解质流失过多，还需要补充电解质，让细胞保持锁水的能力。 大多数情况下，白开水仍然是最直接、最安全的补水选择。如果是因为运动后大量出汗导致的口渴，可以选择运动饮料、淡盐水解渴，它们不仅可以补充水分，还能快速补充随汗液流失的钠、钾等电解质。如果是吃咸了，可以喝白开水或者茶水来平衡体内的渗透压。如果是白开水喝多了，水分代谢快导致的口渴，则应该选择亲水因子使水代谢缓慢，比如蜂蜜水、果汁、口服补水溶液等，它们都含有糖，能让水分在胃中停留更长时间。需要注意的是，如果饮品中含糖量过高（如碳酸饮料、果味饮料等），反而不会解渴。 有趣的是，研究发现牛奶的解渴效果比水更好。牛奶含有约87%的水分，同时富含乳糖、蛋白质和钠、钾等电解质。这些成分能减缓胃的排空速度，使水分更缓慢地被吸收，从而延长水合作用的时间。此外，牛奶中的蛋白质和电解质还能帮助维持体液平衡，进一步缓解口渴感。不过，由于牛奶含有脂肪和热量，不宜过量饮用，不能代替水喝。 相比之下，含糖饮料（如可乐、果汁）虽然口感甜爽，但由于糖分浓度高，反而会增加血液渗透压，导致细胞进一步脱水，让人越喝越渴。同样，酒精和咖啡因饮料具有利尿作用，会加速水分流失，也不适合用于解渴。 参考文献： . Maughan RJ, Watson P. A randomized trial to assess the potential of different beverages to affect hydration status: development of a beverage hydration index. Am J Clin Nutr. 2016 Mar;103(3):717-23. by Sid Q.E.D.Q2那些能预测天气的瓶子原理是什么？真的好使吗?
by 匿名
答： 风暴瓶（或天气瓶）内部是包含樟脑、水、酒精、硝酸钾、氯化铵等物质的溶液，其中樟脑的溶解是饱和的，析出的晶体也是樟脑晶体。在这个溶液中樟脑的溶解度主要受温度影响，温度降低时樟脑就会析出形成结晶，结晶的形态与温度变化的速度有关。 风暴瓶的历史比较悠久，曾被广泛地当做简易天气预报装置，用于海岸风暴预测与海上航行，人们曾一度认为它真的能够预测天气。然而天气瓶只能反应环境温度的变化，并不能预测天气。如今天气瓶一般作为摆件，提供艺术价值或是可以盯着消磨时间。 当然在提问图中的描述也并非空穴来风，在达尔文著名的环球航行中，船长菲茨罗伊给出了如下描述：“如果液体很澄清，说明天气将会是晴好的；如果液体是朦胧的，有时伴有沉淀，那么天气也会像溶液一样多云；如果溶液中有沉淀悬浮，就预示着潮湿的天气或者下霜；如果悬浮的沉淀和朦胧的液体并存，说明暴风雨将会到来；如果在晴朗的冬日里液体中有沉淀悬浮，就说明要下雪了；如果在暖和的日子里或者下雪的冬天，液体中有大块的沉淀，说明将会阴天；如果在杯底有晶体析出，说明要下霜了；如果在顶部有螺旋纹，说明要起风了。” 参考文献： . by ccu Q.E.D.Q3什么是金属疲劳？如何消除/避免金属疲劳?
by MikuPrime
答： 金属疲劳是指一种在交变应力下金属材料发生破坏的现象。所谓交变应力，指的是随时间周期性或随机变化的应力，它可以是有规律的，也可以是没有规律的。与静载破坏不同，金属疲劳具有几个显著特征。首先，金属疲劳只有在交变应力下才会发生，即使应力幅值远低于材料的静强度极限，长期循环后仍可能导致断裂。其次，疲劳是一个发展的过程，金属疲劳是在一段时间内不断累积损伤的结果，需要经历裂纹萌生、扩展和最终断裂三个阶段，它不是短期就能发生的。再者，疲劳通常在局部区域内发生，而不是由整个结构控制，这种局部区域一般处在由于外载荷的作用、构件几何形状变化、温差、残余应力或材料的缺陷而引起应力集中的地方。 从微观机制来看，疲劳其实是金属上的微观裂纹在连续重复载荷作用下不断扩展，直到最后到达临界尺寸时出现的突发性断裂破坏。这就导致即使交变应力小于静屈服极限，但也会发生金属断裂的现象。 想要提前发现金属疲劳，有很多无损监测方法，比如超声波检测、射线检测、渗透检测、磁粉检测等。以磁粉检测为例，它利用铁磁性材料磁化后，缺陷处会产生漏磁场的原理，通过吸附的磁粉显现裂纹轮廓。 预防金属疲劳的方法也有很多。材料设计上要避免尖角、缺口、截面突变，因为这些地方容易引起应力集中；材料处理上可以通过对金属表面进行强化处理，如淬火、滚压等来提高疲劳强度；或者向金属中掺杂其他物质，合金化材料，也能提高疲劳强度。 参考文献： 郝富杰.概述金属疲劳产生的原因及影响因素[J].山西建筑,2011,37(11):51-52. by Sid Q.E.D.Q4为什么纸张上滴到水会变皱？即使晒干了还是皱的？
by
答： 这个现象是水分与纸纤维的相互作用改变纸张物理结构导致的。 首先，我们需要知道纸张的物理结构。纸张主要由植物纤维（主要是纤维素）构成，这些纤维主要通过氢键相互连接形成网络结构。 当水分子渗入纸张时，它们会插入到纤维素分子之间，破坏原有的氢键连接，使纤维能够移动。纤维吸收水分后会膨胀，但由于纸张中纤维排列并不完全均匀，不同区域吸水膨胀的程度也不同。这种不均匀的膨胀导致纸张产生应力，使部分区域拉伸而其他区域收缩，最终形成我们看到的皱褶。 当纸张晒干后，纸张内的纤维已经被重新排列到新的位置。随着水分蒸发，纤维间形成新的氢键连接，但它们已经固定在了皱褶的形态中。这种结构重组是不可逆的，使纸张上的褶皱仍然存在。 参考文献： Niskanen, Kaarlo. (2008). Paper Physics Papermaking Science and Technology. Hubbe, M. A., & Bowden, C. (2009). "Handmade paper: A review of its history, craft, and science." BioResources, 4(4), 1736-1792. by 谭景仁 Q.E.D.Q5请问为什么人大多是右撇子？是特殊被强化过进化来的吗？
by 9
答： 你有没有发现，饭店桌子上的二维码总是在右手边，奶茶店的付款码也经常在右手边，这种现代生活中的微小差异，实则折射出人类进化史中持续百万年的"右手优先"策略。 研究显示，大多数人的语言处理区和负责精细手部动作的神经网络都位于左半球，右手由对侧的左半球直接控制，信号无需跨半球传递，动作与语言配合更省时省能。2号染色体上的LRRTM1等位基因被证实与用手倾向相关，但它们只提供概率上的轻微偏向，后天环境仍能左右最终结果。考古学家在距今约 50 万年的石器刮痕和尼安德特人牙齿磨痕中辨认出明显的右手主导痕迹，说明这种偏好远早于现代文化；右手在多人协作打制工具时更易同步动作，于是被自然选择优先保留。 那么左撇子为何始终占到十分之一左右？演化学者提出“稀有优势”假说：在对抗或竞技场景里，左撇子的动作方向不常见，令对手难以预判，带来额外赢面，因此左撇基因在群体中以低频形式被保留。从另一方面看，大脑侧化程度较弱的左撇子人群在空间想象或某些创造性任务上表现更活跃，同时研究也发现他们在自闭症、精神分裂等神经发育障碍中的比例略高，利弊并存。总的来说，人类以右撇子为主并不是“更好”的单一路径，而是神经结构效率、遗传概率、社会习俗和生态竞争共同磨出的平衡结果。 参考文献： Francks C, Maegawa S. LRRTM1 on chromosome 2p12 is a maternally suppressed gene that is associated paternally with handedness and schizophrenia. Mol Psychiatry. 2007 Dec;12(12):1129-39, 1057. by Chocobo Q.E.D.Q6黑洞拍出来的照片，外面一圈是有光圈的，如果是从三维结构上看，不应该是一个光球吗，这样的话拍出来照片不应该是完全发亮的圆形吗？
by 匿名
答： 黑洞从三维结构上看并不是一个光球，因为我们在黑洞照片上看到的环状发光结构是一个吸积盘，就像土星的行星环一样（只不过黑洞周围的环比行星环要大得多，也要热得多），只是存在于一个盘面上，并不是全方位包裹着黑洞的。 黑洞的吸积盘为什么发光呢？首先，吸积盘中的物质来自黑洞过去千百万年来所撕裂的天体：那些还没来得及掉进视界的物质绕着黑洞在最小能量轨道上运行，形成薄盘或厚盘结构。由于“物质向黑洞坠落时释放的引力势能转化为热能”，“盘内位于不同半径处的物质因角速度差产生剧烈摩擦”，“吸积过程压缩磁场、增强磁重联和湍流加热”等加热机制，导致吸积盘温度极高，因此吸积盘以热辐射等多种辐射机制向外辐射电磁波，形成了我们所看到的光环。 但另一个问题恐怕还是令人好奇：就像许多科幻作品中所描述、以及科学理论所语言那样，为什么我们总是看到一道光环穿过黑洞，而周围又有一圈光环呢？我们知道黑洞的定义就是引力强大到连光也无法逃离其引力的天体，而黑洞的视界就是光的临界逃逸半径；那视界以外的光就能自由逃离了吗？很遗憾，被引力扭曲是光子无可避免的命运。爱因斯坦在广义相对论中预言：光线会被引力场扭曲。如这张动图所示，一个背景天体（红圈）正在从前景天体（橙色星号）背后路过，它的光线就会被前景天体所扭曲，使得我们观察到了两个像（蓝色区域），分别从前景天体的上下方路过。有时我们还会观测到3、4个像，有时甚至会形成一个环状的像——叫做爱因斯坦环。 图源：B.S. Gaudi，上图坐标轴表示天球上的视位置，单位是爱因斯坦环半径，下图表示背景天体视亮度随时间的改变，横轴是时间，单位是爱因斯坦环穿越时间，纵轴是放大倍数 这一奇特现象被称为引力透镜，它将显著提升我们观察到的视亮度。在靠近黑洞视界的区域这一现象非常强烈。假设黑洞的吸积盘盘面就在我们看向黑洞的视线方向上，在黑洞“前方”的半个吸积盘径直穿过了黑洞的盘面，直接被我们观测到；而从黑洞背后的那半个吸积盘上发出的光子在向其他方向传播的过程中被黑洞强大的引力所影响，虽然并不会被永久捕获，但还是改变了传播方向，其中一部分便绕过黑洞向我们飞来，导致我们观测到黑洞周围也出现了一圈光环，这便是光线扭曲的结果。 by 姬子隰 Q.E.D.Q7请问物理学中如何严谨的区分固体和液体？
by WPS-W
答： 如果你希望是研究最简单的通常情况下对常规的固体和液体的区分的话，在微观层面有一个非常好用的判据——两点关联函数，你可以简单地理解为在空间中两个位置上的某种物理量的相关性（比如自旋、密度等），如果这个函数随距离增加趋于一个有限值，说明体系具有长程序，是典型的固体，如果它随距离指数衰减至0，说明体系具有短程序，是典型的液体。但是！这只是最简单易区分的情况，实际上还有其它介于这两种典型之间的状态，比如无定形、玻璃、液晶之类，关联函数也许会呈现出幂律衰减的形式，我们称之为具有“准长程序”，而对于这些态，可能还需要做剪切模量、屈服应力、流变行为、弛豫时间等特征量进行分析，并且有些中间态还没有完全的定论，甚至用不同的判断方法，还会出现不同的结论。所以对于这些“像固体，也像液体”的状态，不一定在物理上有明确的区分或者描述。 参考文献： . by ArtisrET Q.E.D.Q8为什么看很多遍同一个字会突然觉得不认识这个字了？
by 夜达星
答： 你有没有过这样的经历？熬夜抄写作业时，某个字由于写过太多遍刚写完就突然变得非常陌生。明明认识，却又仿佛第一次见面——这种反转感正是“语义饱和”，意即高频重复让熟悉的词语短暂失去意义与亲切感。实验证明，连续重复七到九次就足以触发这种体验，其机制之一是神经适应：负责识别文字的视觉词形区在反复激活后进入暂时抑制，神经元放电率下降，信号被大脑“忽略”。与此同时，词义层面的反应也会受到“反应抑制”影响，信息通路像是被强制“暂停”，导致你感觉“这字不对劲”。在快速呈现单词的实验中，人们甚至会漏掉紧随其后的同一单词，这一现象说明大脑倾向跳过已加工的信息以节省资源。对汉字的研究进一步发现，稀用字在高重复下同样出现不确定感，佐证饱和效应并非只依赖词义，而与字形表征也有关。好在这种短暂“断线”通常只持续几秒到几十秒，转移注意力或闭眼休息即可恢复，大脑的疲劳神经元会很快重新上线。下次若再遇到“字看陌生”的瞬间，不必怀疑记忆力，只是大脑在提醒你：该歇一会儿了。 参考文献： 吴迪,焦鲁,刘月月,王瑞明.中文词汇加工中的饱和现象[J].心理科学,2016,39(3):527-533. by Chocobo Q.E.D.Q9海拔高的地方时间流速更快吗？那宇航员会不会老的更快？那在地心生活会不会长寿（bushi）？
by 7
答： 简单地说，广义相对论认为更强引力场中（引力势“更负”）的物体时间流逝得更慢，而狭义相对论认为更高速运动的物体时间流逝得更慢，对于海拔这个问题，需要综合两者来看，因为升高海拔同时意味着运动速度的加快和引力场的变弱，通过一些计算可以表明，在这里广义相对论的效果占上风。比如在约20186公里的高空绕地球转动的GPS，它的时间每天就比地面上的钟快40微秒左右(也就是大约每68.5年才快1秒)，这种微小的误差也需要定期调整。所以虽然宇航员会老得更快，但是这几乎可以忽略不计。在地心也是同样。不过在太空中人还会受微重力环境影响和宇宙辐射暴露导致一些健康问题，老得没有多快，但是身体素质肉眼可见的下降了；至于在地心生活，你需要首先考虑如何到达那里以及如何克服那里的高温高压…… 参考文献： . by ArtistET Q.E.D.Q10图书馆的借书机的工作原理是什么？
by Xjifi
答： 图书馆借书还书使用的是射频识别技术（RFID），它可以对特定目标通过无线电讯号实现非接触的双向通信，进而完成对目标对象的自动识别和数据交换的操作，也可以称为无线射频识别。如果仔细观察图书馆的书，你会发现每本书上都贴有一张图书馆的标签，标签底下还有一个方形图案和小黑点，这就是RFID电子标签。 RFID系统主要由电子标签、阅读器和天线构成。RFID将标签附着在书籍上，阅读器通过天线发出一定频率的射频信号，当标签(被动式或无源标签)进入射频信号的识别区域后，会接收到天线发出的电磁波，产生感应电流，从而向标签中的芯片供电。随后，芯片通过嵌入式天线发送出自身编码等信息，这些信息被读写器读取并解码，再通过网络或RS-232等接口将标签信息传送到计算机主机进行相应处理。如果是主动式标签，则会自带电源，不需要依赖磁场能量供电。 RFID电子标签的工作频率有多种，其中**可用于图书馆的频率为高频(HF13.56MHz)和超高频(UHF860MHz-960MHz)**，其读写距离可大于1米。这就很好理解为什么我们还书的时候，即使放置一摞书也能一键还书了。 参考文献： 王威,李静.图书馆RFID技术电子标签频段比较[J].信息系统工程,2021,(12):85-88. by Sid Q.E.D.投票
本期答题团队
凉渐、Sid、ArtistET、Chocobo、姬子隰、ccu、谭景仁
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