北京
我們都在學(xué)校的操場上跑過步，
那你發(fā)現(xiàn)沒有，
絕大部分人總是默認(rèn)逆時針方向跑，
這是為什么呢？
問答導(dǎo)航
Q1 拉普拉斯決定論錯在哪？
Q2 電蚊拍為何不電人？
Q3 陶瓷盤為何會被烤炸？
Q4 可樂加曼妥思為何噴發(fā)？
Q5 高鐵的玻璃有減速效果嗎？
Q6 高鐵里的無人機會因相對速度倒飛嗎？
Q7 熱水為何讓瓶子收縮？
Q8 下雨為何總不可避免濕鞋？
Q9 在操場為何總習(xí)慣逆時針跑？
Q10 套黑袋曬被子有用嗎？
Q1 拉普拉斯決定論對不對，如果不對，錯在哪里？
by 安昊洋
答：
真理是有局限性的，在當(dāng)下人類的認(rèn)知下，拉普拉斯決定論是錯的。
不可否認(rèn)，在經(jīng)典力學(xué)的語境中，牛頓力學(xué)，理論力學(xué)，分析力學(xué)的發(fā)展讓我們自然的提出了拉普拉斯決定論這樣的機械唯物主義。事實上，當(dāng)我們發(fā)展出量子力學(xué)時，這種認(rèn)識的不完整性被填充了，我們發(fā)現(xiàn)量子力學(xué)中的不確定性和概率是物質(zhì)的根本屬性，我們沒辦法再機械地使用因果來預(yù)測未來。此外，涌現(xiàn)（簡單規(guī)則或個體在大量重復(fù)或者積累后發(fā)生了單元素層次無法預(yù)測出的新規(guī)律，表現(xiàn)出整體大于部分之和的特點）讓我們無法通過還原論來解決所有問題，如“康威生命游戲”[1]，圖靈停機問題[2]，哥德爾不完備定理[3]，這都直接或間接的宣告了拉普拉斯決定論的破產(chǎn)。事實上，就算是經(jīng)典力學(xué)中，我們也可以構(gòu)建一個理論的諾頓穹頂[4]，讓我們看到即使是在經(jīng)典的世界里，也存在著解的不確定性，不唯一性。
但是，世界是矛盾運動的，認(rèn)識是螺旋上升的，未來的理論認(rèn)知是否會再次回到?jīng)Q定論也是猶未可知，期待未來人類的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
https://zh.wikipedia.org/wiki/康威生命游戲
https://baike.baidu.com/item/停機問題/4131067
https://zh.wikipedia.org/wiki/哥德爾不完備定理
https://hiraethecho.github.io/hexo/essays/dome/
by 小被子
Q.E.D.
Q2 新聞看到有人電捕魚觸電身亡。為什么人使用電蚊拍不會觸電？人、蚊子和魚的安全電壓不一樣嗎？
by 星云
答：
電蚊拍標(biāo)稱電壓常有兩三千伏，遠(yuǎn)超電魚機的幾百伏。但決定是否致命的，從來不是電壓數(shù)值，而是能有多少電流持續(xù)穿過你的心臟。
電蚊拍的高壓，來自內(nèi)部升壓電路充電的一顆小電容。電容容量極小，通常只有零點幾微法。你聽到的“噼啪”一聲，就是這小電容在瞬間把全部能量傾瀉出去——總能量不過十分之幾焦耳。這點能量擊穿一只蚊子綽綽有余，能讓它體內(nèi)水分瞬間汽化爆裂；但對人體而言，電流只在皮膚表層走一個短促的脈沖，便已耗盡，遠(yuǎn)未觸及深層組織或心臟。更重要的是，你通常只是單手觸碰，電流局限在手指之間，根本構(gòu)不成穿過軀干的閉合回路。
電捕魚則完全是另一回事。它背靠大容量蓄電池，能持續(xù)輸出數(shù)百瓦功率。河水中溶解的鹽分離子使其成為通暢導(dǎo)體，電流在水中大范圍擴散。一旦操作者跌入水中或濕手觸碰電極，電流便從接觸點進(jìn)入，經(jīng)由手臂、軀干、腿部回到水體——這條路恰好穿過心臟。更致命的是，干燥皮膚電阻可達(dá)數(shù)萬歐姆，而濕潤后驟降到幾百歐姆以下，同樣的電壓能推動數(shù)十倍甚至上百倍的電流穿過身體。數(shù)十毫安的持續(xù)電流便足以擾亂心肌電節(jié)律，導(dǎo)致心室顫動而致命。
真正對生物體造成傷害甚至致死的不是電壓本身，而是流經(jīng)生物體的電流。電蚊拍安全，是它每次只釋放一丁點兒能量便已力竭；而電魚機致命，是它能持續(xù)推著足以攪亂心臟的電流走完全程。
by 檸七
Q.E.D.
Q3 為什么陶瓷盤在烤箱中會烤炸它不是高溫?zé)鰜淼膯幔?/p>
by 匿名
答：
陶瓷之所以需要在高溫中燒出來，是因為隨著溫度的升高，陶土?xí)让撊ソY(jié)晶水和有機物，使坯體逐漸變硬，再在高溫下燒結(jié)，粘土顆粒部分熔融并且結(jié)合形成致密結(jié)構(gòu)。這個升溫以及最后降溫取出成品的過程需要溫度變化緩慢。
而陶瓷盤在烤箱中烤炸是因為熱沖擊。陶瓷盤放在烤箱中加熱并不是均勻加熱，某一部分會被施加熱量，而陶瓷是熱的不良導(dǎo)體，這就導(dǎo)致陶瓷盤在加熱過程中溫度分布不均勻，由于熱脹冷縮，高溫部分會發(fā)生膨脹，而較低溫部分仍未膨脹，最終就會發(fā)生內(nèi)應(yīng)力不平衡從而導(dǎo)致烤炸。
參考文獻(xiàn)：
https://www.britannica.com/technology/traditional-ceramics/Vitrification
https://zh.kindle-tech.com/faqs/does-ceramic-break-with-heat
by Java
Q.E.D.
Q4 為什么可樂加曼妥思會噴出來？
by 路人甲
答：
相信大家在視頻平臺上都看過不少將曼妥思放到可樂里之后，可樂發(fā)生“噴射”的視頻。這其實是因為可樂和曼妥思二者發(fā)生的物理反應(yīng)。
可樂中溶解了高濃度的二氧化碳，達(dá)到了飽和狀態(tài)。當(dāng)外界發(fā)生干擾，如打開瓶蓋導(dǎo)致壓力降低，外力搖晃，溫度升高等都會發(fā)生可樂的噴射（不會沒有人沒被噴射的可樂攻擊過吧）。曼妥思多孔粗糙的表面提供了大量二氧化碳成核的點位，導(dǎo)致二氧化碳瞬間大量釋放，然后噴射。
參考文獻(xiàn)：
https://www.acs.org/education/whatischemistry/adventures-in-chemistry/experiments/mentos-diet-coke.html
by Java
Q.E.D.
Q5 很多人說高鐵的玻璃有減速效果，但是也有人分析并沒有。如果有減速效果的話，他運用了什么樣的光學(xué)原理？如果沒有，那為什么坐高鐵時會有類似“減速”的感覺？
by GeallHarte
答：
事實上并沒有減速玻璃。所謂的減速效果，是因為人眼睛判斷物體的速度是通過角速度，而不是線速度。和我們平時在轎車上的駕駛環(huán)境有所不同，高鐵往往行駛在高架橋或者寬闊的環(huán)境中，外界的參考物距離我們比較遠(yuǎn)，角速度較小，產(chǎn)生了類似“月亮跟著我們走”的錯覺，即有速度似乎沒有那么快的效果。最直觀的感受是當(dāng)高鐵不減速飛速過站時，我們能感受到遠(yuǎn)處的高鐵似乎很緩慢，但是到眼前時則發(fā)現(xiàn)其速度飛快[1]。
利用這樣的原理，還讓美國一名物理教授逃離了交通罰單，成為數(shù)理建模的樂文[2]。
參考文獻(xiàn)：
https://v.qq.com/x/page/f31485vtore.html
https://mp.weixin.qq.com/s/cWwbqOzKCUfhJRwz30u_8Q
by 小被子
Q.E.D.
Q6 如果在350km/h的高鐵上放飛無人機，無人機會像子彈一樣向高鐵運行的相反方向飛出去嗎？
by 匿名
答：
這取決于你是在車廂內(nèi)還是車廂外放飛無人機。
在車廂內(nèi)，無人機周圍的空氣因為慣性保持和高鐵一樣的前進(jìn)速度，無人機在釋放的瞬間與周圍的空氣保持相對靜止，所以可以保持懸浮。
在車廂外，放飛的無人機瞬間會被時速高達(dá)350km/h的氣流吹走，會像“子彈”一樣向反方向飛出去。這是因為車廂周圍的氣流流速遠(yuǎn)小于車速，氣流相對于車廂的速度接近350km/h，而放飛前無人機相對于車廂靜止，那么氣流相對于無人機的速度也是350km/h，空氣阻力與速度平方成正比，這時無人機受到的空氣阻力極其巨大，會摧毀它的懸停能力，使無人機獲得一個很大的加速度，向相對于高鐵后方推去。值得一提的是，如果我們站在地面上觀測這個過程，我們會看到高鐵依舊向前運動，而無人機則迅速減速，與高鐵分離，但它的運動方向依舊是向前的。
所以，為了避免“秒秒鐘機毀機亡”的結(jié)局，請讀者遵紀(jì)守法，不要在高鐵上放飛無人機。
by 跑馬仔
Q.E.D.
Q7 為什么礦泉水瓶倒入熱水是收縮體積，而不是正常的熱漲冷縮？
by 哈哈怪
答：
熱脹冷縮只是對于最簡單最理想材料的規(guī)律，真實的材料體系中有更復(fù)雜多樣的相互作用力，讓這個規(guī)律發(fā)生了變化。例如水的氫鍵與原子熱運動之間的競爭會導(dǎo)致0-4攝氏度發(fā)生熱縮冷脹的現(xiàn)象。因為氫鍵對于水的排列會讓體積膨脹，而溫度升高在破壞氫鍵的同時也有膨脹效應(yīng)，這個溫度區(qū)間氫鍵與熱膨脹之間的競爭會導(dǎo)致反常。對于有機材料來說，結(jié)構(gòu)更多樣復(fù)雜，不僅本身有大分子結(jié)構(gòu)，分子之間的相互作用也很復(fù)雜。塑料瓶的材料(PET（聚對苯二甲酸乙二醇酯）、PS（聚苯乙烯）、PE（聚乙烯）等)本身其實是一個正溫度系數(shù)的材料（受熱膨脹），但是塑料瓶在加工成塑料瓶的過程中，塑料在模具內(nèi)加熱拉伸后被冷卻，分子鏈被“固定在拉伸狀態(tài)”，當(dāng)加熱后，高度拉伸的分子熱運動被激活，使之回到總體能量更低的情況，從而發(fā)生收縮[1]。
上述情況是當(dāng)熱水倒在瓶子上并很快出現(xiàn)了不可逆的變形的情況的解釋。如果是倒入熱水后蓋上蓋子瓶身隨著水的降溫緩慢收縮，那就有比較簡單的理解，即倒入熱水使瓶內(nèi)空氣受熱膨脹逸出，當(dāng)熱水溫度下降后空氣體積驟減，內(nèi)部壓強變低，大氣壓把柔軟的瓶身擠壓凹進(jìn)去。這種因氣體溫度變化帶來的“凹陷收縮”，也可能讓瓶子明顯變小。
參考文獻(xiàn)：
Wu, G., Yoshida, T., & Cuculo, J. A. (1998). Heat induced shrinkage and microstructural changes in PET: As-spun fibres prepared via ‘Controlled Threadline Dynamics’. Polymer, 39(25), 6473-6482.
by 小被子
Q.E.D.
Q8 為什么下雨時無論怎么注意，運動鞋都會濕掉呢？
by zou
答：
小編也曾有相同的疑問：明明打了傘，也沒有去踩水坑，為什么在雨中走了一會，運動鞋還是濕了？
仔細(xì)觀察后，小編發(fā)現(xiàn)讓運動鞋濕掉的“元兇”不止一個。首先是雨傘的保護(hù)不力。下雨時通常伴隨著風(fēng)，哪怕是微風(fēng)，也會讓雨滴傾斜，再加上我們走動時腳不停前后擺動，運動鞋和褲腳很容易就會脫離雨傘的“防御范圍”，被雨滴打濕。其次是雨滴的濺射。雨滴砸在地面上會炸開成無數(shù)小水滴，以放射狀向四周飛濺，讓鞋面的“生存環(huán)境”更加惡劣了。
最后是鞋子自己“甩水”。當(dāng)我們踩在濕潤路面或極淺的積水上時，不需要踩進(jìn)水坑，水就會因為表面張力和毛細(xì)現(xiàn)象，迅速填滿鞋底的凹槽和紋路。當(dāng)我們在行走過程中抬腳時，鞋底前部附著的水會脫離鞋尖，向前上方拋出，當(dāng)腳進(jìn)一步往前落地時，被拋出的水會恰好落在的鞋尖上。（這個過程的具體受力分析，可以點擊參考資料閱讀哦）
這么看來，雨天想要完全避免鞋子被打濕，簡直是個不可能的挑戰(zhàn)！如果雨下得比較大，大家還是盡量穿著防水的鞋子或雨靴比較好~
參考文獻(xiàn)：
如何解決雨天鞋尖甩水的問題?——中科院物理所
by 冰糕
Q.E.D.
Q9 我突然發(fā)現(xiàn)無論是學(xué)校里的操場還是別的操場，觀察到人們都是統(tǒng)一的逆時針跑？這是為什么呢？
by 7.9
答：
你或許聽過兩種解釋：地球自轉(zhuǎn)的科里奧利力，或心臟偏左導(dǎo)致重心偏左。但在直徑不過百米的操場上，這些效應(yīng)微弱到幾乎可以忽略，甚至不如一陣側(cè)風(fēng)影響大。
真正的原因，一半在身體，一半在規(guī)則。多數(shù)人右腿習(xí)慣性更強。彎道跑時，外側(cè)腿要跨更長的弧、承擔(dān)更多蹬地發(fā)力的功能。逆時針轉(zhuǎn)彎，恰好讓多數(shù)人的右腿落在更吃力的外側(cè)，左腿在內(nèi)側(cè)負(fù)責(zé)支撐轉(zhuǎn)向——這個分工碰巧和肢體習(xí)慣合拍。但這個優(yōu)勢其實很小，日常慢跑時很多人甚至感覺不到。
真正把這事定下來的，是規(guī)則。20世紀(jì)初，國際田徑比賽為統(tǒng)一計時和裁判，在1913年將逆時針正式寫入競賽規(guī)程。此后全球的跑道設(shè)計、體育教材都圍著這個方向轉(zhuǎn)。一代代人在此規(guī)則下長大，就變成了不需思考的身體記憶。
其實不只是田徑場，自行車館、短道速滑等也大多沿用這一方向。不過長期單向繞圈會讓身體兩側(cè)受力不均，所以體育課上偶爾會要求反向跑，這是在讓關(guān)節(jié)負(fù)荷更均衡。下次大家不妨也順時針慢跑兩圈，你會體會到一種微妙的不習(xí)慣感。
參考文獻(xiàn)：
陸愛云.《運動生物力學(xué)》[M]. 北京: 人民體育出版社, 2010.
by 檸七
Q.E.D.
Q10 看到有帖子說可以把被子裝進(jìn)黑色垃圾袋里放太陽下曬，這么干真的能曬被子嗎？
by 默墨
答：
把被子裝進(jìn)黑色塑料袋暴曬，能升溫，但算不上真正的晾曬——它只解決了“熱”，卻困住了“濕”。
黑色表面對可見光的吸收率高，套上黑袋子后，袋內(nèi)會形成微型溫室效應(yīng)。晴朗夏日的午后，袋內(nèi)氣溫通常比環(huán)境高10到15℃。這個溫度短時內(nèi)能讓部分塵螨失活，但熱量向被褥深處傳導(dǎo)極慢，對藏匿在纖維孔隙深處的個體，殺傷力有限。
曬被子，首要的目的是“干”，其次才是“曬”。塵螨身體的絕大部分是水，存活高度依賴潮濕環(huán)境。把被子攤開晾曬，流動的空氣不斷帶走纖維縫隙里的濕氣，螨蟲會因快速脫水而失去活性。同時，陽光中的紫外線能直接損傷微生物的DNA，抑制其繁殖。用塑料袋一包，紫外線幾乎被盡數(shù)擋掉；濕氣雖受熱蒸發(fā)，卻困在袋內(nèi)無處可散。隨著日頭偏斜、溫度回落，水汽又會冷凝成液態(tài)水滲回被芯。被子經(jīng)歷的，實質(zhì)上是一場又悶又潮的“局部桑拿”——非但沒排掉濕，反而可能給霉菌提供了適宜的條件。
如果居住環(huán)境灰塵大、花粉多，用黑袋套著曬確實能隔離室外污染。但操作時切忌把袋口完全扎死，務(wù)必留出通風(fēng)縫隙。加熱完畢后，立刻將被子取出，在通風(fēng)處攤開晾掛，讓積聚的水汽隨風(fēng)散去。對被褥而言，流動的空氣與直射的陽光，永遠(yuǎn)是最有效的天然清潔劑。
by 檸七
Q.E.D.
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小被子、檸七、Java、跑馬仔、冰糕
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編輯：涼漸
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