為什么肚子餓的時(shí)候會(huì)響

Q1、一個(gè)奇奇怪怪的問(wèn)題：空氣有味道嗎？

by 發(fā)呆的畢業(yè)生

答：

味道是人的一種感覺(jué)。如果借用中學(xué)生物的反射弧描述產(chǎn)生這種感覺(jué)的生理結(jié)構(gòu)，感受器、傳入神經(jīng)和神經(jīng)中樞都是產(chǎn)生味覺(jué)所需要的。感受器受到刺激消耗能量產(chǎn)生的動(dòng)作電位通過(guò)神經(jīng)傳到大腦形成感覺(jué)。但是，感受器每時(shí)每刻都浸在空氣中，尋常的空氣意味著沒(méi)有威脅，也沒(méi)有美食，一切正常，感受器沒(méi)必要也不可能為空氣感到刺激，更沒(méi)必要為此耗能。因此空氣不會(huì)導(dǎo)致動(dòng)作電位的產(chǎn)生，也就沒(méi)有感覺(jué)，沒(méi)有味道。

by 井筠

Q2、圓形、方形、三角形窨井蓋各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？

by 匿名

答：

生活中隨處可見(jiàn)的井蓋作為城市管理的基礎(chǔ)部件，發(fā)揮著守護(hù)城市、助力城市管理的作用。井蓋一般常見(jiàn)有圓形和方形兩種，其他形狀比較少見(jiàn)。

在工程和科學(xué)中，圓形井蓋由鐵合金澆注而成，打磨方便，圓形井蓋比方形或三角形更好制造，且圓形受力更均勻，能承受更大的壓力不容易坍塌或傾斜，而且井內(nèi)拱形結(jié)構(gòu)能有效地抵抗土的壓力。相比之下，方形井蓋可以很大，如果一片方形井蓋還不夠用，可以做成兩片或多片組合式方形井蓋，但圓形井蓋卻不行，圓形井蓋只能做成一片式的。在安全性方面，圓形最大的特點(diǎn)是半徑長(zhǎng)度相等，圓形的井蓋不會(huì)掉到井底。方形的對(duì)角線長(zhǎng)度大于任何一條邊，三角形的高小于邊長(zhǎng)，方形和三角形井蓋都有可能掉進(jìn)井底。有棱角的方形或三角形不僅僅容易翹起，而且棱角也容易磨損。

在檢修方面，圓形井蓋便于搬運(yùn)，由于井蓋是沉重的大鐵塊，如果有井蓋損壞需要更換，維修工人只需要滾動(dòng)井蓋就可以將其移動(dòng)到一邊。施工人員在三角形的井里面活動(dòng)的空間就沒(méi)有在圓形井里的空間大，活動(dòng)范圍受阻，檢修不方便。但工程井蓋最好選擇方形的，因?yàn)榉叫尉w面積比較大，井蓋下的作業(yè)空間比圓形井蓋下的充足。

參考資料：

[1] 所以，窨（yìn）井蓋為什么是圓的呢？

by 掃地僧

Q3、這是真的嗎？

by 會(huì)聚的光

答：

新聞是真的，但致癌不一定是。

世衛(wèi)組織宣稱(chēng)甜味劑阿斯巴甜“可能致癌”，將從明年起將它加入致癌物名單中。世衛(wèi)組織的致癌物分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)將致癌物分為四級(jí)，致癌性從高到低分為 1 級(jí)、2A 級(jí)、2B 級(jí)和 3 級(jí)。1 級(jí)致癌物有充分的對(duì)人致癌性證據(jù)，包括煙草、酒精、檳榔等；2A 級(jí)致癌物有充分的動(dòng)物致癌性，但對(duì)人的致癌性證據(jù)有限，牛羊肉等在這一級(jí)別中；2B 級(jí)致癌物對(duì)人的致癌性證據(jù)有限，而且動(dòng)物致癌性也不充分，比如手機(jī)輻射等；3 級(jí)致癌物只有潛在致癌性，包括可樂(lè)、自來(lái)水等。

現(xiàn)在并不清楚阿斯巴甜的分類(lèi)，但是一般認(rèn)為不會(huì)高于 2B 級(jí)。關(guān)于阿斯巴甜致癌性的研究已經(jīng)持續(xù)了幾十年，但一直沒(méi)有發(fā)現(xiàn)鐵證。這些存在的爭(zhēng)議也是世衛(wèi)組織一直沒(méi)有把它列入致癌物名單的重要原因。[1]

目前來(lái)看，阿斯巴甜的致癌性并不需要擔(dān)心。比起避開(kāi)阿斯巴甜，不熬夜不玩手機(jī)不吃火鍋可能對(duì)不得癌癥更有效果。但是我確實(shí)不建議喝含有阿斯巴甜的無(wú)糖可樂(lè)，因?yàn)椴蝗缬刑堑暮煤取?/p>

[1] 阿斯巴甜致癌性研究

by 井筠

Q4、為什么肚子餓的時(shí)候肚子會(huì)響？

by 咕咕雞

答：

這個(gè)源自于希臘語(yǔ)中的擬聲詞確實(shí)還蠻有趣的，究其原因，則是由于人們消化系統(tǒng)的活動(dòng)引起的。

我們知道，胃腸道是一個(gè)從口腔延伸至肛門(mén)的平滑肌系統(tǒng)，胃中有一種用于分解食物的胃液，當(dāng)人的胃被胃液填充時(shí)，胃壁會(huì)進(jìn)行周期性的收縮，這被稱(chēng)為胃蠕動(dòng)。蠕動(dòng)是一種肌肉收縮以向下運(yùn)送食物的行為，這一行為的產(chǎn)生是由平滑肌細(xì)胞中電位的節(jié)律波動(dòng)引起的，我們稱(chēng)為基本電節(jié)律 (basic electrical rhythm，BER)，人們的自主神經(jīng)系統(tǒng)和激素可以調(diào)節(jié)該 BER。

在胃和小腸排空大約兩個(gè)小時(shí)后，胃壁上的受體感知到食物的缺失，從而導(dǎo)致腸神經(jīng)系統(tǒng)反射性地產(chǎn)生電活動(dòng)波，發(fā)送出一種遷移肌電復(fù)合體（migrating myoelectric complexes，MMC），這些 MMC 沿著胃和小腸傳播，導(dǎo)致饑餓性收縮。咕咕聲的產(chǎn)生就是由于有胃液、空氣、剩余食物和細(xì)菌下的空心管胃腸的蠕動(dòng)所造成的。

當(dāng)然還有飽腹情況下的“咕嚕聲”以及宮縮導(dǎo)致的“隆隆聲”，原因都是與其類(lèi)似的。另外如果還伴有其他不舒服的癥狀，建議及時(shí)就醫(yī)尋求幫助！

參考資料：

[1] Stomach rumble

by Gyoku

Q5、可以利用可樂(lè)制取二氧化碳嘛？

by chen

答：

可以，但沒(méi)必要...

可樂(lè)里確實(shí)溶解了很多二氧化碳，搖一搖或者加熱一下就可以逸出?？紤]到可樂(lè)中沒(méi)有其他很容易逸出的氣體，如果真的要用可樂(lè)制取二氧化碳，可以將加熱可樂(lè)逸出的氣泡通過(guò)一個(gè)干燥瓶就可以了。存在的問(wèn)題可能在于制取量比較少、制取速率比較難控制，因此可能不太容易將制取裝置中的空氣排干凈。如果用大瓶可樂(lè)緩慢加熱，會(huì)緩解這些問(wèn)題。

但是，制二氧化碳有著很成熟也很便宜的制備方法，其中很多可以在家庭中完成；另一方面，制可樂(lè)是要把已經(jīng)制純的二氧化碳加壓壓進(jìn)糖水里，現(xiàn)在再用可樂(lè)制二氧化碳... 實(shí)在有點(diǎn)不值得，畢竟總沒(méi)必要用從可樂(lè)提取出的二氧化碳再去制造可樂(lè)了（手動(dòng)狗頭）。

by 井筠

Q6、為什么脈沖星的自轉(zhuǎn)周期非常穩(wěn)定？

by 匿名

答：

脈沖星是中子星的一種，它有很強(qiáng)的磁場(chǎng)，并且自轉(zhuǎn)周期很短，目前發(fā)現(xiàn)的從 1.4 毫秒（PSR-J1748-2446）到 11 秒（ PSR-J1841-0456）不等。沒(méi)錯(cuò)，就在你讀完這句話的時(shí)候，脈沖星已經(jīng)轉(zhuǎn)了好幾圈了。它的自轉(zhuǎn)速度之所以這么快，是因?yàn)樵诤阈翘s成中子星的時(shí)候半徑大幅減小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也隨之減小，為了保持角動(dòng)量守恒，角速度就得相應(yīng)地增大。

脈沖星的自轉(zhuǎn)軸和磁軸一般并不重合，就像地磁場(chǎng)的磁極與地理意義上的南北極并不重合一樣。脈沖星自轉(zhuǎn)的時(shí)候帶著磁軸旋轉(zhuǎn)，輻射出來(lái)的電磁波也隨之周期性地掃射，在地球上看來(lái)就會(huì)收到短而穩(wěn)定的脈沖信號(hào)，故名脈沖星。

回到問(wèn)題，脈沖星的自轉(zhuǎn)周期很穩(wěn)定其實(shí)是相對(duì)于人類(lèi)的時(shí)間尺度而言的。畢竟從 1967 年休伊什和貝爾第一次發(fā)現(xiàn)脈沖星到現(xiàn)在，也不過(guò) 56 年。在上千年的人類(lèi)文明史中，我們都認(rèn)為地球的自轉(zhuǎn)周期非常穩(wěn)定。但古生物學(xué)表明 [1]，地球在 5 億年前的寒武紀(jì)一天是 20.8 小時(shí)，這說(shuō)明地球自轉(zhuǎn)變慢了。我們現(xiàn)在認(rèn)為是月球公轉(zhuǎn)拖慢了地球自轉(zhuǎn)。

對(duì)于脈沖星而言，它時(shí)時(shí)刻刻在損失能量輻射電磁波，自轉(zhuǎn)周期也應(yīng)該會(huì)有變化。我們說(shuō)它“非常穩(wěn)定”，其實(shí)多少也有點(diǎn)“朝菌不知晦朔，蟪蛄不知春秋”了。而且脈沖星也會(huì)受到周?chē)祗w的引力影響，例如獲得 1993 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的泰勒赫爾斯，就是發(fā)現(xiàn)了脈沖星的軌道有一定波動(dòng)，從而發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)脈沖雙星 PSR1913+16。[2,3]

參考資料：

[1] 震驚，一年竟有 424 天！-中科院地質(zhì)地球所

[2] Hulse, R. A. (1994). The discovery of the binary pulsar. Reviews of Modern Physics, 66(3), 699–710.

[3] 李宗偉.脈沖雙星 PSR1913+16—1993 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) [J].大學(xué)物理，1994, 13 (3):6

by 牧羊

Q7、遙控器的原理？紅外線和編碼序列可以詳細(xì)解釋嗎？

by rrycx

答：

首先說(shuō)紅外線（光），紅外線（infrared light，IR）是一種電磁輻射，通常被認(rèn)定的波長(zhǎng)范圍為約 1mm (300GHz) 到約 700 納米 (430THz)，幾乎所有來(lái)自接近室溫物體的黑體輻射都處于紅外波長(zhǎng)。作為電磁輻射的一種形式，紅外線傳播能量和動(dòng)量，并具有與波和粒子（光子）相對(duì)應(yīng)的特性。

紅外遙控器使用的主要技術(shù)是紅外（IR）光，利用紅外光脈沖來(lái)傳遞信息。

當(dāng)我們按下遙控器上的按鈕時(shí)，內(nèi)置于遙控器指向端的發(fā)光二極管 (LED) 作為發(fā)射器會(huì)發(fā)出紅外光脈沖流，該紅外 LED 由發(fā)射器的微處理器（MCU）調(diào)制信號(hào)控制，調(diào)制可以幫助接收機(jī)從其他紅外噪聲源中區(qū)分所需的信號(hào)。而接收設(shè)備中的接收器識(shí)別發(fā)射出的模式，使用光電二極管將紅外光轉(zhuǎn)換為電流，跨阻放大器將電流轉(zhuǎn)換成電壓，電壓在解調(diào)前經(jīng)過(guò)增益放大器和濾波器，在解調(diào)期間，載波信號(hào)被剝離。解調(diào)后的信號(hào)可以直接連接到接收器的微控制器（MCU）進(jìn)行解碼，之后就可以使設(shè)備做出相應(yīng)的響應(yīng)。

紅外遙控調(diào)制與編碼理論現(xiàn)代紅外遙控設(shè)計(jì)都采用數(shù)字調(diào)制。兩個(gè)基本的數(shù)字調(diào)制技術(shù)是移幅鍵控 (ASK) 和移頻鍵控 (FSK)。ASK 通過(guò)改變載波幅度來(lái)表示邏輯 1 和 0，F(xiàn)SK 使用兩個(gè)不同的載波頻率來(lái)表示這些邏輯電平（因?yàn)椴捎脙蓚€(gè)頻率會(huì)增加解調(diào)的復(fù)雜性和成本，所以 FSK 并沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用）。對(duì)于編碼原理還比較復(fù)雜，這里就列舉一些常見(jiàn)的 ASK 調(diào)制系統(tǒng)中的幾種編碼方法：脈沖位置編碼、脈沖距離編碼、脈寬編碼、曼徹斯特編碼（雙相編碼）。

另外，業(yè)界有許多紅外協(xié)議，其中脈沖距離協(xié)議和曼徹斯特協(xié)議 (RC5) 是最流行的：脈沖距離協(xié)議采用 ASK 調(diào)制和脈沖距離編碼，載波頻率為 38khz；RC5 協(xié)議是由飛利浦公司引入，采用 ASK 調(diào)制和曼徹斯特編碼，載波頻率為 36khz。

參考資料：

[1]Infrared

[2]Remote control

[3] MSP430 C C. Infrared Remote Control Implementation With MSP430FR4xx[J]. 2014.

by Gyoku

Q8、量子物理中，自旋是什么意思？為什么自旋為 1/2 的粒子必須旋轉(zhuǎn)兩圈才能一樣，如果只旋轉(zhuǎn) 1 圈，它和原粒子有什么差異？

by OrlandoLe

答：

自旋是粒子的一種基本的內(nèi)稟屬性，對(duì)于玻色子，自旋為整數(shù)；對(duì)于費(fèi)米子，自旋為半整數(shù)。提出這個(gè)問(wèn)題的同學(xué)，小編嚴(yán)重懷疑也是看了霍金的《時(shí)間簡(jiǎn)史》，當(dāng)年書(shū)中用撲克牌做比喻描述自旋的場(chǎng)景以及給小編帶來(lái)的困惑至今記憶猶新。書(shū)中提到，例如自旋為 1 的粒子，轉(zhuǎn)一圈可以變成和原來(lái)一樣，自旋 1/2 的粒子必須轉(zhuǎn)兩圈才能一樣。但這個(gè)轉(zhuǎn)兩圈才一樣的圖像，在現(xiàn)實(shí)世界顯然不是那么好找到對(duì)應(yīng)的。

而這個(gè)轉(zhuǎn)幾圈的圖像，其實(shí)是起源于群論的。群論是一種可以用來(lái)描述對(duì)稱(chēng)性的數(shù)學(xué)工具，首先來(lái)看看三維空間中的例子。假設(shè)你在手上拿著一根筆，以筆的一端為軸，自由地在空中轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣，筆的另一端可以在空間中畫(huà)出一個(gè)球面，這就是實(shí)空間轉(zhuǎn)動(dòng)變換下不變性--筆的長(zhǎng)度不變--的形象體現(xiàn)。這種轉(zhuǎn)動(dòng)變換在群論中被稱(chēng)為三維特殊實(shí)正交群，也就是 SO (3)。在 SO (3) 群中，旋轉(zhuǎn) 2π 角度后變換矩陣為 + 1，故原物理量不變。

接下來(lái)我們看看電子這一個(gè)自旋 1/2 的電子，其自旋的轉(zhuǎn)動(dòng)變換也滿足一種特殊的對(duì)稱(chēng)性，但跟剛才的 SO (3) 不一樣，刻畫(huà)這種對(duì)稱(chēng)性需要使用一種更復(fù)雜的群，SU (2)，在這個(gè)群的控制下，對(duì)電子自旋波函數(shù)進(jìn)行 2π 角度的旋轉(zhuǎn)后，很不幸，其波函數(shù)前會(huì)出現(xiàn)一個(gè)負(fù)號(hào)。自然地，我們可以再把它轉(zhuǎn)一圈（一共轉(zhuǎn)動(dòng) 4π 角度），這樣，兩次轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的兩個(gè)負(fù)號(hào)相互抵消，最終回到原來(lái)的電子波函數(shù)。然而，這樣的轉(zhuǎn)動(dòng)其實(shí)是發(fā)生在一個(gè)稱(chēng)之為旋量空間的地方，與此同時(shí)，由于波函數(shù)前面的相位（在大部分情況）并不直接影響可觀測(cè)量，所以自然這個(gè)描述在現(xiàn)實(shí)世界很難找到直觀對(duì)應(yīng)啦??

by Callo

本文來(lái)自微信公眾號(hào)：中科院物理所 （ID：cas-iop），作者：Frions

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