外星人真的存在嗎？

尋找地外生命

是探索宇宙奧秘的重要組成部分

那么問題來了

外星人叫你一聲

你敢答應(yīng)嗎？

如何才能聽到外星人的聲音呢？

1

Q:不倒杯為啥不倒？

by 匿名

如圖所示，整個(gè)杯子的底部由三個(gè)主要部件組成。綠色的是杯子的主體，紅色部分是杯子的底部，黑色部分是夾在它們中間的一個(gè)部件。黑色部件能在杯子自身的重力下，與杯子底部的紅色部件和光滑的桌面中間形成密閉的空腔，這個(gè)空腔有一個(gè)開口，開口的另一邊是黑色部件和綠色部件的界面。

在水杯放好之后，如果試圖從左右搖晃杯體(綠色部分)，綠色杯體和黑色部件相互嵌套在一起，就會要求黑色部分也跟著搖晃，但是黑色部件-紅色杯底-杯子所在的光滑桌面形成的空腔產(chǎn)生的負(fù)大氣壓就會吸住黑色部分，讓黑色部分無法正常搖晃。

如果想把杯子從桌面上拿開，那就需要從垂直方向提起杯體，這個(gè)時(shí)候綠色部分和黑色部分先自然分離。分離之后，外界的空氣就可以借上面所說的小孔進(jìn)入黑色部分紅色部分的空腔，讓負(fù)壓消失，這樣就可以輕松地把杯子提起來了。

By Luna

2

Q:游標(biāo)卡尺和螺旋測微器是誰發(fā)明的？為什么游標(biāo)尺總有一個(gè)刻度和主尺對齊？

by ksuwydg

高中物理學(xué)習(xí)讀數(shù)測量的時(shí)候繞不開的一個(gè)點(diǎn)就是游標(biāo)卡尺和螺旋測微器。小編在最初接觸到這兩個(gè)東西的時(shí)候就覺得這兩個(gè)東西很精巧很神奇(●—●)

話說回來，游標(biāo)卡尺的話，我國在王莽新朝時(shí)期就有了類似的發(fā)明，不過那個(gè)時(shí)候還是青銅制作的，外觀和使用功能和現(xiàn)在的游標(biāo)尺很接近了，而西方記載的游標(biāo)卡尺則由法國數(shù)學(xué)家Pierre Vernier在17世紀(jì)發(fā)明，到現(xiàn)在為止，游標(biāo)卡尺的英文Vernier calliper還是以后者命名的。而螺旋測微器則要晚得多，一般認(rèn)為是Jean Laurent Palmer在1848年發(fā)明的，他在當(dāng)時(shí)申請獲得了專利，稱之為“帶圓游標(biāo)尺框的螺紋卡尺”。

接下來說第二個(gè)問題，為什么游標(biāo)尺的主尺和游標(biāo)總有一個(gè)刻度是對齊的？首先我們用減法的方式來回顧一下讀數(shù)方法：游標(biāo)的0位如果和主尺對齊了，那么顯然讀數(shù)就是主尺上的刻度，這個(gè)毫無疑問。如果游標(biāo)0位沒有對齊，那么后面第n位“對齊”了主尺的刻度M，我們假定游標(biāo)刻度標(biāo)法是把長度K等分成P份，也就是說相當(dāng)于被測物真實(shí)長度L上加了n*（K/P）的長度后等于M，即L=M-n*（K/P）。

細(xì)心的朋友可能發(fā)現(xiàn)了前面的“對齊”是加了引號的，也就是說這里的對齊實(shí)際上并不是確切意義上的對齊。換句話說，是我們在精度（1-K/P）（單位毫米）范圍內(nèi)，認(rèn)為L在一份一份地補(bǔ)上了n*（K/P）的長度后“能夠等于M”。

事實(shí)上，如果你的眼睛有超級分辨能力，你會看到游標(biāo)的刻度并沒有“對齊M的刻度”而是“很接近M的刻度”。不過因?yàn)榭潭染€本身有寬度而且肉眼分辨有限，在視覺上就把這個(gè)“很接近”當(dāng)作“重合”。

這樣來說，當(dāng)精度提高的時(shí)候，游標(biāo)被分得更細(xì)，上下兩條刻度也變得更“接近”，不過在肉眼看來它們依舊是對齊重合了。

By Dannis

3

Q:為什么重復(fù)寫某個(gè)字，會越看越不像字?

? ? ?by?狗子

小時(shí)候罰抄寫名字，經(jīng)常抄著抄著陷入了“我在寫啥”的疑惑，甚至自己的名字也不認(rèn)得了。心理學(xué)上對此給出了解釋——這是一種叫做“語義飽和”的現(xiàn)象。

事實(shí)上，字符本身是沒有意義的。我們對字符作出反應(yīng)是因?yàn)槲覀兺ㄟ^學(xué)習(xí)把一個(gè)個(gè)的字符和與其相關(guān)的意義儲存在我們的大腦中，當(dāng)我們第一眼看到這個(gè)字符時(shí)大腦會馬上反射給出與其相關(guān)聯(lián)的解釋。但是看的時(shí)間長了我們關(guān)注的就成了這個(gè)字符本身。

長時(shí)間看或?qū)懲粋€(gè)字，大腦在接受持續(xù)的相同的刺激后產(chǎn)生了神經(jīng)疲倦。通俗一點(diǎn)講，就是大腦的同一個(gè)區(qū)域一直拼命地工作。在一直處于高強(qiáng)度運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，大腦變得疲憊了，出現(xiàn)了短暫的“罷工”情況。這是正常的現(xiàn)象，休息一下緩一緩，這種情況就會消失了。

By Dannis

4

Q:個(gè)人想接受來自外星人的信號，需要準(zhǔn)備什么？

by?Looooop

尋找地外文明是個(gè)非常復(fù)雜困難的事情，需要龐大的科研技術(shù)團(tuán)隊(duì)分工合作，且有雄厚的項(xiàng)目資金支持才能嘗試。對沒有專業(yè)儀器設(shè)備的一般人來說，是幾乎不可能完成的任務(wù)。即便如此，制造出理論上有機(jī)會接受到來自外太空的信號的望遠(yuǎn)鏡/天線列陣還是有可能的。

首先要確認(rèn)的事情是，來自其他文明的信號很有可能是非常微弱的，要想接收到它們，需要足夠靈敏的望遠(yuǎn)鏡/天線，能夠捕捉到非常微弱的信號。而絕大多數(shù)宇宙射線和信號都無法有效地穿透大氣層，只有一小部分的可以，這就是所謂的大氣窗口。

考慮到現(xiàn)在光污染也很嚴(yán)重，最合適的探測波段就是透射率接近100%的波長為10cm-10m的波段了，這也就是目前科學(xué)家們探測地外信號最主要的波段。確定好大致的探測波段之后，接著就是設(shè)計(jì)望遠(yuǎn)鏡。當(dāng)然對于個(gè)人來說，DIY一個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡也不是不可能，由于涉及了大量專業(yè)知識在這里就沒法詳細(xì)展開了，感興趣可以在網(wǎng)上找到相關(guān)的文獻(xiàn)和方法?？蓞⒖迹航ㄔ熳约旱纳潆娡h(yuǎn)鏡；追蹤銀河行動(dòng)。

但是，就算是有了勉強(qiáng)堪用的射電望遠(yuǎn)鏡，要想恰好能接受疑似有智慧的信號也是幾乎不可能的，科學(xué)家們早就已經(jīng)嘗試使用射電望遠(yuǎn)鏡列陣進(jìn)行相關(guān)的探測了，卻依然沒有結(jié)果。

當(dāng)然，最重要的是要學(xué)一門外語啦，比如這句“尒揙嫃蜯！”

By Luna

5

Q:聽說汽車開暖氣會導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的一氧化碳等廢氣進(jìn)入車內(nèi)，是真的嗎？汽車開暖氣要不要打開A/C按鈕？

by 匿名

汽車空調(diào)使用了兩種循環(huán)模式——內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)，雖然都可以調(diào)節(jié)車內(nèi)的溫度，但是它們之間還是有一些區(qū)別的：內(nèi)循環(huán)保持空氣只在汽車內(nèi)部循環(huán)，而外循環(huán)則會引入部分車外的空氣，空調(diào)的空氣循環(huán)系統(tǒng)肯定是和氣缸里氣體的循環(huán)系統(tǒng)完全分離的，理論上并不會引入自己汽車燃燒的廢氣。但是為什么我們實(shí)際使用的時(shí)候會感覺有的時(shí)候外循環(huán)會讓車內(nèi)空氣渾濁呢。那是因?yàn)?，開啟外循環(huán)之后，外界的空氣可以進(jìn)入汽車內(nèi)部，而開車的時(shí)候汽車常常是在馬路上，跟在別的車子后面開的，有的時(shí)候使用外循環(huán)就會把別的汽車排出的尾氣引進(jìn)來了一點(diǎn)，這也是無法避免的事情?？偟膩碚f，外界空氣不干凈的時(shí)候，最好不要使用外循環(huán)。

但是也千萬不要一直只使用內(nèi)循環(huán)哦，人的呼吸總會逐漸消耗汽車內(nèi)部的氧氣，如果一直不開啟外循環(huán)的話，汽車的氧氣會慢慢地被消耗掉，而又無法通過外循環(huán)來補(bǔ)充，汽車內(nèi)部的空氣就會越來越渾濁，最后甚至有可能引起窒息，所以大家一定要注意及時(shí)使用外循環(huán)或者開窗換氣哦。

By Luna

6

Q:特等獎(jiǎng)視頻里彎曲的水和反重力的水滴是怎么做到的？

by?匿名

視頻中我們看到的彎曲的水和反重力的水滴實(shí)際上是由于攝像機(jī)拍攝的幀率導(dǎo)致的。這里稍微解釋一下攝像機(jī)拍攝視頻的原理，視頻其實(shí)是由一幀幀照片組成的，我們在視頻中看到的彎曲的水并不是連續(xù)的水流，而是不同時(shí)刻下水的位置。類似高中物理中的電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，時(shí)間間隔相同，記錄下每一時(shí)刻的物體的位置。這里的每一幀照片就像計(jì)時(shí)器的每一個(gè)電火花一樣，只要時(shí)間間隔夠短，連續(xù)播放時(shí)就能給人動(dòng)態(tài)視頻的效果。當(dāng)視頻制作者把錄像機(jī)的幀率調(diào)到和水流振動(dòng)的頻率相同時(shí)，那么相機(jī)每一幀記錄的都是水流的同一相位（這里可以簡單理解為同一位置），這樣一來水就看起來像是靜止懸浮在空中，但當(dāng)把幀率調(diào)高或調(diào)低時(shí)，看上去水珠就會相應(yīng)下降或上升，形成我們看到的“反重力水滴”的感覺，實(shí)際上水還是在連續(xù)地下落。

By 懶懶的下午三點(diǎn)半

7

Q:請問超導(dǎo)研究中超導(dǎo)是如何進(jìn)行檢測的？超導(dǎo)電阻檢測通常都有哪些方法？

by 匿名

超導(dǎo)體具有兩個(gè)特殊的性質(zhì)，零電阻行為和完全抗磁性。

零電阻行為指的是隨著溫度的降低，物質(zhì)的電阻在某個(gè)溫度突然下降，降到儀器檢測不到的最小值，突變前后的電阻值存在量級上的變化。由于任何儀器的靈敏度具有限制，因此實(shí)驗(yàn)上只能確定超導(dǎo)電阻的阻值上限，無法嚴(yán)格證明其電阻為零。1908年Onnes發(fā)現(xiàn)Hg超導(dǎo)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)條件給出電阻值的上限是10-5歐姆，為了更精確的確定超導(dǎo)電阻的上限，科學(xué)家采用“持續(xù)電流法“將超導(dǎo)體電阻率的上限提高到10-26歐姆·厘米，遠(yuǎn)低于正常金屬的最低低溫電阻率10-12歐姆厘米。因此認(rèn)為超導(dǎo)體的電阻率確實(shí)為零。

實(shí)際測量中，常用的方法就是大家所熟知的伏安法測電阻。研究人員一般會使用低溫測試系統(tǒng)，結(jié)合四引線法消除接觸電阻，可以測量的最小電阻大約是10-5歐姆，一般物質(zhì)電阻值小于儀器誤差且轉(zhuǎn)變前后電阻值有量級上的變化就可以認(rèn)為物質(zhì)進(jìn)入超導(dǎo)態(tài)。

同時(shí)為了證明物質(zhì)確實(shí)進(jìn)入了超導(dǎo)態(tài)，一般需要結(jié)合超導(dǎo)體的完全抗磁性進(jìn)行判斷，這就需要測量物質(zhì)磁矩隨溫度的變化。一般需要利用振動(dòng)磁強(qiáng)計(jì)(VSM)結(jié)合低溫測試系統(tǒng)進(jìn)行測試，當(dāng)物質(zhì)的磁化曲線在低溫下表現(xiàn)抗磁信號（磁化率為負(fù)值）時(shí)認(rèn)為物質(zhì)具有抗磁性。

為了更好的研究超導(dǎo)體的性質(zhì)，通常的電磁學(xué)測試還包括等溫磁化曲線（M-H曲線，類似于鐵磁體磁滯回線），加場電阻率測試，單晶各向異性測量（有一些超導(dǎo)體會翻臉不認(rèn)人喲）等等。想深入了解超導(dǎo)嗎？想為了實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)量子計(jì)算、實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)磁懸浮列車、甚至利用磁懸浮上天入地貢獻(xiàn)自己的力量嗎？想的話，就來加入物理所吧！

”持續(xù)電流法“及抗磁測量請參考《超導(dǎo)物理》第三版?張?jiān)：?P23-27。

By Luna?& 勿用

8

Q:粒子的自旋是什么？真的會轉(zhuǎn)嗎？為什么會有1/2這種分?jǐn)?shù)表示？

by? 匿名

粒子的自旋其實(shí)對應(yīng)粒子真的在轉(zhuǎn)，但和你開心地轉(zhuǎn)圈的轉(zhuǎn)又有點(diǎn)區(qū)別。首先先來說一下為啥對應(yīng)真的在轉(zhuǎn)，材料中電子的旋轉(zhuǎn)有兩類，一類是繞著原子核的「公轉(zhuǎn)」，一類是「自轉(zhuǎn)」?？茖W(xué)家們其實(shí)并沒有辦法從材料里抓一個(gè)原子出來，拿在顯微鏡底下看里面電子到底是怎么轉(zhuǎn)的，而是通過光譜來進(jìn)行分析。轉(zhuǎn)的多快和光譜特定譜線的數(shù)量相對應(yīng)。我們原本以為粒子只有「公轉(zhuǎn)」，也就是軌道角動(dòng)量，但是這樣假定算出來的光譜譜線數(shù)量怎么都和實(shí)驗(yàn)對不上。所以人們才知道，粒子也有「自轉(zhuǎn)」。

但是自旋其實(shí)并不對應(yīng)著粒子真實(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)，而是指對波函數(shù)的操作。量子力學(xué)里波函數(shù)是要用復(fù)數(shù)表示的，人們能觀測到的是復(fù)數(shù)的模的平方，所以在「轉(zhuǎn)一圈」以后即使多了一個(gè)負(fù)號，也沒有影響。它只需要滿足反周期性條件，這就是一些粒子自旋是 1/2 分?jǐn)?shù)表示的來源。很多人會覺得這個(gè)多轉(zhuǎn)的一圈是不是粒子在高維的空間里多轉(zhuǎn)了一圈呀？其實(shí)這是三維空間就有的性質(zhì)。費(fèi)曼曾經(jīng)有一個(gè)很形象的演示方式，你只需要掏出你的右手，保持手心向上順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一周。此時(shí)你的手臂就像被警察叔叔抓住的感覺那樣。這時(shí)繼續(xù)保持手心向上，從手臂下方繼續(xù)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一周，你會發(fā)現(xiàn)，「轉(zhuǎn)兩圈」以后，你可愛的右手又回來啦~。

By NKXXX

本期答題團(tuán)隊(duì)

物理所 Luna、Dannis、懶懶的下午三點(diǎn)半、NKXXX

感謝大師兄@李學(xué)苑的蒞臨指導(dǎo)！

我們下期再見QwQ