都說貓貓是液體
能柔軟地適應(yīng)各種姿態(tài)
那么它是牛頓流體
還是非牛頓流體？

Q1

為什么在天氣寒冷時(shí)電動車總是耗電特別快呢？by struggle

答：

小伙伴你好！確實(shí)，冬天的時(shí)候各種電池耗電量都特別快，比如電動車電瓶還有小編的手機(jī)電池??來了北京之后感覺這種現(xiàn)象比南方明顯好多。

這種現(xiàn)象主要是冬天的低溫抑制了電池反應(yīng)活性造成的。電動車的電池一般是鉛酸蓄電池，鉛酸蓄電池主要由電極、隔板和電解液構(gòu)成。正極是內(nèi)含氧化鉛的合金隔板，負(fù)極是內(nèi)含海綿狀鉛的合金隔板，而電解液則是負(fù)責(zé)傳導(dǎo)電子的硫酸。在冬天，溫度降低會導(dǎo)致電解液中硫酸氫離子的電解度大大降低，從而降低反應(yīng)速率。此外，低溫還會導(dǎo)致負(fù)極板上的海綿狀鉛變?yōu)榱蛩徙U晶粒。這些晶粒會堵塞隔板上的孔洞，從而降低鉛版的利用率，影響電池的蓄電能力。

by chen

Q.E.D.

Q2

關(guān)于無線電短波和長波在人類通信上的作用以及區(qū)別？by 某浙江高三生

答：

1.由于長波、短波都屬于電磁波，所以首先解釋一下電磁波。電磁波是指同相振蕩且互相垂直的電場與磁場，在空間中以波的形式傳遞能量和動量，其傳播方向垂直于電場與磁場的振蕩方向。

2.長波是指頻率為100—300KHz，相應(yīng)波長為3～1km范圍內(nèi)的電磁波。長波通信主要用地波形式傳播。沿著地球表面?zhèn)鞑サ碾姶挪ń凶龅夭ㄐ问絺鞑?，也叫表面波傳播?/p>

長波通信距離長，傳輸衰減小，穿透海水和土壤的能力強(qiáng)，多用于海上，水下，地下通信。

3.短波通信是波長在100米～10米之間，頻率范圍3～30MHz的一種無線電通信技術(shù)。短波通信主要利用電離層反射傳播，傳播距離環(huán)繞地球。電波通過高層大氣的電離層進(jìn)行折射或反射而回到地面達(dá)到遠(yuǎn)距離通信（天波傳播方式），也可以通過地波傳播實(shí)現(xiàn)近距離傳播，就是無線電短波通信。

短波通信設(shè)備簡單，不需要接力進(jìn)行中續(xù)，對于自然災(zāi)害的抗毀性強(qiáng)。短波通信可以傳送電報(bào)，低速數(shù)據(jù)和語音廣播等多種信息，在防汛救災(zāi)，海難救援等方面也有著重要應(yīng)用。

電波向天空輻射到達(dá)電離層中繼續(xù)折射返回地面為天波傳播方式。

參考資料：

[1]?https://www.zhihu.com/topic/19667039/intro

[2]?https://www.wenmi.com/article/pura9g055dpo.html

[3]?https://wenku.so.com/d/940083c4857376ff02f81b081dbd100d

by 掃地僧

Q.E.D.

Q3

非牛頓液體是什么道理？by 曾經(jīng)被選上過十幾次的粉絲

答：

上帝說：“要有非牛頓流體?！?，于是貓貓：“你叫我喵？??”

咳咳，言歸正傳，非牛頓流體，顧名思義，自然是一種不是牛頓流體的流體。牛頓流體通常被定義為服從廣義牛頓公式的流體：

其中，μ和λ分別稱為第一粘性系數(shù)和第二粘性系數(shù)，p稱為靜壓。所以非牛頓流體就是一種不能被上述廣義牛頓公式所描述的一類復(fù)雜流體的總稱。其可以大致按照如下方式進(jìn)行分類：

而其更是體現(xiàn)出十分有趣的物理特性，例如，爬桿效應(yīng)：

在一只盛有黏彈性流體（非牛頓流體的一種）的燒杯里，旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)桿。對于牛頓流體，由于離心力的作用，液面將呈凹形(如圖a)；而對于黏彈性流體，卻向杯中心流動，并沿桿向上爬，液面變成凸形(如圖b)。爬桿效應(yīng)也稱為Weissenberg效應(yīng)。

而非牛頓流體也更是被廣泛應(yīng)用于生活中的各種事物中，例如，輕功水上漂??：（實(shí)際上是剪切增稠效應(yīng)）

而對于貓貓的非牛頓流體研究，甚至獲得了搞笑諾貝爾獎?。ㄟ@篇文章Fardin M A. On the rheology of cats. Rheology Bulletin, 2014, 38(2):16-17,30.）

是不是感覺難以置信？貓貓：“反正我是信了，這就給你表演個(gè)Weissenberg效應(yīng)??”

啊~多么美妙的非牛頓流體啊，多么美妙的貓貓啊，不妨讓我們再次回味一下Fardin文章的第一句話[1]：

萬物皆流，無物常駐...

怎么樣，是不是想到孔子說過，“逝者如斯夫，不舍晝夜...”??？

參考資料：

[1]?Fardin M A. On the rheology of cats. Rheology Bulletin, 2014, 38(2):16-17,30

by Callo

Q.E.D.

Q4

爆炸是怎樣的能量形式？它為什么會摧毀附近的物體？by 開朗的網(wǎng)友

答：

爆炸是一種在極短時(shí)間內(nèi)釋放出大量能量，并伴隨著高溫高壓和大量氣體生成的行為。爆炸對周圍物體的破壞作用，很大程度上是通過爆炸體系內(nèi)部的大量高壓氣體和氣體介質(zhì)的作用來實(shí)現(xiàn)的，簡而言之，就是通過沖擊波的形式造成破壞。

爆炸有多種類型，比較常見的有物理爆炸、化學(xué)爆炸以及核爆炸。不同的爆炸類型伴隨著不同的能量釋放類型。物理爆炸是物理變化引起的，是體系內(nèi)部積蓄的機(jī)械能（高壓氣體等）的突然釋放，通常以沖擊波和爆炸飛濺物的形式釋放能量，例如鍋爐爆炸，火山噴發(fā)等。而化學(xué)爆炸則是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，通常以沖擊波和高溫火球的形式釋放能量。而核爆炸除了沖擊波、火球外，還有多種高能粒子輻射。

可以看出，對于不同種類的爆炸，沖擊波是其共同特征。爆炸發(fā)生時(shí)，體系內(nèi)部的大量高壓氣體會和周圍的空氣介質(zhì)產(chǎn)生巨大的壓力突變。這種壓力突變會導(dǎo)致空氣的壓強(qiáng)、溫度等發(fā)生巨大的變化，并會在介質(zhì)中傳播。沖擊波會以高速從爆炸中心向四周傳播，對周圍的物體施加極高的壓強(qiáng)來造成破壞。相應(yīng)的，如果在高真空（比如太空壞境）中發(fā)生爆炸時(shí)，由于缺少氣體介質(zhì)的存在，沖擊波的殺傷力會大打折扣。因此，在很多的科幻小說中，太空艦隊(duì)往往會減少使用核彈這類高度依賴爆炸沖擊波毀傷的武器。

by chen

Q.E.D.

Q5

我們知道，氫彈爆炸會釋放出極大的能量，并發(fā)出極其巨大的聲音。太陽每時(shí)每刻也在進(jìn)行著核聚變，釋放的能量也是超大的。如果太陽周圍存在能傳播聲音的介質(zhì)，我們是否能聽到太陽的聲音？這聲音大概有多大？by 匿名

答：

看到這個(gè)題目，我不禁想起物理學(xué)家費(fèi)米的一則軼事。1945年7月16日，世界上第一顆原子彈成功引爆40秒后，爆炸產(chǎn)生的沖擊波傳到了16公里外的實(shí)驗(yàn)中心。此時(shí)，費(fèi)米在空中撒了一把紙片，通過紙片被沖擊波吹飛的距離，估算出原子彈的當(dāng)量為1萬噸TNT，而儀器測得的爆炸當(dāng)量為2萬噸，估算的結(jié)果可以說是很接近了。

費(fèi)米到底是怎么估算的？他并沒有親自解釋過，不過后人倒是想出了一些估算方法，這里舉一例。當(dāng)時(shí)費(fèi)米測驗(yàn)了爆炸前環(huán)境無風(fēng)，沖擊波到達(dá)時(shí)，紙片從6英尺高(按1.8米計(jì)，豎直下落估計(jì)用時(shí)0.6秒)下落，水平移動了2.5米，說明此時(shí)沖擊導(dǎo)致的風(fēng)速大概在4m/s。而沖擊波從爆炸中心到實(shí)驗(yàn)中心的速度又有16公里÷40秒=400m/s。

接下來就要靠大膽的物理直覺了。爆炸的輻射照度（也就是單位接收面積所接收到的功率）應(yīng)該具有能量÷（面積×?xí)r間）的量綱，也就是。如果密度的空氣被加速，我們自然會想到單位體積的空氣會有的能量密度，它的量綱是，之間剛好差，也就是速度的量綱。所以不妨就設(shè)輻射照度為。

再假設(shè)沖擊波為半球面，半徑自然是那16公里，不過再考慮到?jīng)_擊波的高度不可能直插16公里高的云霄，那么把面積縮減約為的量級。再假設(shè)沖擊波能完整地持續(xù)時(shí)間，那么爆炸當(dāng)量可估算成

嗯，雖然過程極其粗糙，忽略了熱能輻射能忽略了空氣壓縮等等，但這套方案看起來比費(fèi)米當(dāng)年的估算還準(zhǔn)?，F(xiàn)在套入太陽，太陽的聚變功率，假設(shè)傳播聲音的介質(zhì)是空氣，并假設(shè)球面沖擊波的傳播速度不變，日地距離，那么產(chǎn)生的風(fēng)速會是

相當(dāng)于二級風(fēng)力，你大概會覺得“天朗氣清，惠風(fēng)和暢，信可樂也”。至于聲音？最多就是一只蚊子在你一米外嗡嗡的響度吧。

by 牧羊

Q.E.D.

Q6

土一般是由那些分子組成的？by Aimin

答：

直接列舉土壤的化學(xué)成分是很困難的，因此不妨先建立對于土壤物質(zhì)組成的整體概念。土壤整體上是由固相和孔隙兩部分組成的。其中固相稱為土壤基質(zhì)，約占總體積的50%，包含礦物質(zhì)（約45%）和有機(jī)質(zhì)（約5%）。孔隙被土壤氣體或土壤水分占據(jù)，二者的體積占比大體相當(dāng)，然而在不同的具體情況下二者的占比可能有較大差異。

土壤的結(jié)構(gòu)是分層的，稱為各個(gè)土層。從上到下一般可分為有機(jī)質(zhì)層（O，又稱腐殖質(zhì)層）、表土層（A）、底土層（B）、風(fēng)化層（C）和基巖層（R）。有機(jī)質(zhì)層上部多為尚未分解的枯枝落葉，而下部可能已經(jīng)經(jīng)過強(qiáng)烈分解。表土層含有最多的有機(jī)質(zhì)和微生物，且由于風(fēng)化形成并積累了氧化物（主要是氧化鐵）和粘土礦物。底土層的有機(jī)質(zhì)通常比表土層少，因此其顏色主要來源于鐵氧化物。風(fēng)化層是剛風(fēng)化巖石層，含有豐富的礦物質(zhì)，如?；鶐r顧名思義是難以挖掘的堅(jiān)硬巖石。

具體來講，土壤礦物按照顆粒從大到小可以分為沙子（sand）、淤泥（silt）和粘土（clay）三種。

沙子直徑范圍從 0.0625 毫米到 2 毫米不等，其成分也千差萬別。內(nèi)陸大陸環(huán)境和非熱帶沿海環(huán)境中，沙子最常見的成分是二氧化硅（）。然而在不同的地域，沙子還可能含有珊瑚和貝殼碎片（）、長石（硅酸鋁）、磁鐵礦（）、綠泥石（鐵鎂鋁硅酸鹽）、海綠石（鐵鉀硅酸鹽）、橄欖石（鎂鐵硅酸鹽）或石膏（）等。

淤泥的直徑范圍約為4至62微米，其主要成分也是石英。我國黃土高原或中亞、歐洲等地的黃土地就含有大量的淤泥成分，主要粒徑在20至50微米。

粘土的顆粒更小，一般認(rèn)為其直徑約1-2微米。其主要成分為含水層狀硅鋁酸鹽，如高嶺土（）。

土壤中的氣體成分與大氣有一定的差異，比如其中的二氧化碳含量為大氣濃度（0.04%）的10-100倍。土壤大氣也是各種土壤生物排放氮氧化物及其他揮發(fā)物質(zhì)的場所。此外，在土壤中（包括溶解在水分中的）含有豐富的離子形式的營養(yǎng)物質(zhì)，可以作為植物生長不可或缺的養(yǎng)分。

關(guān)于有機(jī)質(zhì)，土壤中有大量活體的生物和一些殘?bào)w形式存在的有機(jī)物質(zhì)。典型土壤的活體生物量組成為 70% 的微生物、22% 的大型動物和 8% 的根系。而植物殘?bào)w等可以含有纖維素、蛋白質(zhì)等豐富的有機(jī)物質(zhì)?？梢娡寥赖某煞质謴?fù)雜。

參考資料：

[1]?https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%9C%9F%E5%B1%A4

[2]?https://www.soils.org/about-soils/basics/

[3]?https://en.wikipedia.org/wiki/Soil

[4]?https://en.wikipedia.org/wiki/Sand

[5]?https://en.wikipedia.org/wiki/Silt

[6]?https://en.wikipedia.org/wiki/Loess

[7]?https://zhuanlan.zhihu.com/p/471520557

by 云開葉落

Q.E.D.

Q7

既然說磁感線都是閉合曲線，那對于條形磁鐵處在正中間延長到無限遠(yuǎn)的那條磁感線呢？不就不閉合了嗎？by 匿名

答：

所謂“磁感線是閉合曲線”，實(shí)際是描述磁場無源的特征，對應(yīng)于麥克斯韋方程中數(shù)學(xué)公式:?。如果換用中學(xué)的語言，磁感線只是描述電場分布的虛構(gòu)符號，只不過可以用它的疏密和方向代表磁場的大小和方向?？梢援嬤@樣一條在正中間的特殊磁感線，也可以不畫，畫不畫沒有任何區(qū)別。你可以認(rèn)為這條磁感線在無窮遠(yuǎn)處與另一磁極發(fā)出的對應(yīng)磁感線相接。如果你的老師有其他能夠自圓其說的說法，那也可以接受。

多說一句，磁感線的畫法與磁場的大小沒有任何關(guān)系。即使條形磁鐵“存在”這樣一條正中間延伸到無限遠(yuǎn)的磁感線，但是對于小電流環(huán)（條形磁鐵可以視作許多小電流環(huán)疊放），磁場的法向分量按z的負(fù)三次方衰減?，很快就會衰減到零。

by 藏癡

Q.E.D.

Q8

在物理學(xué)中，觀測到底是什么樣的一種行為？特別是在量子力學(xué)中，觀測為什么能對微觀粒子的狀態(tài)造成影響？by 展金鱗

答：

在十幾年前哥本哈根詮釋還當(dāng)?shù)赖臅r(shí)候，以Bohr為首的量子力學(xué)先驅(qū)們對測量這一行為的具體過程幾乎是拒絕進(jìn)行討論的。在哥本哈根詮釋里，觀測幾乎成了一種“鬼魅”的、超現(xiàn)實(shí)的東西，量子力學(xué)以奇妙的方式確保了觀測可以瞬間讓波函數(shù)超距坍塌，光是這個(gè)特點(diǎn)就已經(jīng)讓物理學(xué)家難以用常規(guī)思維理解了。

而量子力學(xué)測量理論的發(fā)展，以一定程度上拋棄哥本哈根詮釋為起點(diǎn)?，F(xiàn)代量子力學(xué)理論告訴我們，測量還是要通過相互作用實(shí)現(xiàn)。我們要想測量一個(gè)量子的磁針的指向，第一步，就必須要再搞一個(gè)（儀器）系統(tǒng)與它發(fā)生相互作用，之后（第二步）再從這個(gè)（儀器）系統(tǒng)中讀取出數(shù)值。所以，問題并不是”為什么測量能對粒子微觀狀態(tài)產(chǎn)生影響“，而是”測量這個(gè)行為本身就必須依賴對微觀粒子狀態(tài)產(chǎn)生影響“。

而測量實(shí)現(xiàn)的第二步，目前看來還留有很大爭議。量子系統(tǒng)的不確定性通過相互作用轉(zhuǎn)移到（儀器）系統(tǒng)中后，看起來儀器應(yīng)該也處于”量子態(tài)疊加“，這好像意味著宏觀量子態(tài)的存在——這是不可能的，宏觀的系統(tǒng)一定是經(jīng)典的。那最終這個(gè)（儀器）系統(tǒng)的疊加態(tài)是如何坍塌到宏觀層面上確定的狀態(tài)，也就是一個(gè)經(jīng)典的讀數(shù)呢？這就涉及到關(guān)于多世界詮釋之類的，暫時(shí)還無法實(shí)驗(yàn)證明的理論了。

by Luna

Q.E.D.

#本期答題團(tuán)隊(duì)

chen、掃地僧、Callo、牧羊、云開葉落、藏癡、Luna

#識別下方二維碼快速提問

編輯：牧羊