魚是不是永遠不睡覺？
一個動物學家來學校做講座，當問到他為什麼只有一條腿的時候他說：「當年我為了證明魚不睡覺，就用棍子去敲一個大魚的頭。魚看起來並沒有睡著，它攻擊了我的左腿。」 ，」所以您證明了魚不睡覺？」「不是，我證明了鱷魚不是魚。」所以魚到底誰不睡覺呢？讓我們小編來告訴你答案。
1
Q
天平能在太空中測質量嗎？
by 豆蟲
A
不能呦！～(￣￣～)~為什麼能用天平測量質量嘞，公式是這樣的m＝G/g，物體的質量等於物體所受的重力與其所在位置重力加速度的大小之比。其中，物體所受的重力由天平對物體的支持力得出，這是一對平衡力，大小相等。而天平對物體的支持力與物體對天平的壓力是一對作用力與反作用力，大小相等。在太空中物體處於完全失重狀態，對天平沒有壓力，也就無從測得物體的質量。
2
Q
為什麼同樣的氣溫，小雪落在水泥路面上很快化成水，落在土地上就不會化？
by GoDle*董澤
A
我們知道，固體主要依靠傳導傳熱：兩個互相接觸的固體物質，溫度逐漸變得相同。而液體、氣體能夠流動，對流在熱傳遞過程中發揮主要作用：液體中高溫部分和低溫部分之間發生對流，從而使得液體溫度趨於一致。我們發現，對流很弱的液體和氣體，對於是很難傳熱的。就像冬天的大棉被：一層厚厚的，鬆軟的棉花，中間充滿了的空氣，這樣的空氣對流很弱。對於南方的孩紙來說，這是過冬必備的神器。一部分同學可能經歷過這樣的問題：羽絨服破了一個小口，進了水，雖然後來把衣服弄乾了，但是卻沒有以前那麼保暖了。大家有沒有想過這是為什麼呢？
問題很清楚了：水泥地面向雪花傳熱，比起土地向雪花傳熱較快，主要原因是：水泥地面中間，水泥地面和雪花之間的空氣很少，而土地中間有足夠多的空隙容納空氣。對流較弱的空氣傳熱很慢，因此水泥地面向雪花傳熱快一些，雪花也就能更快融化。
類似的例子還有水壺：暖壺的塞是木塞，能夠有效阻止傳導傳熱；內外壁之間抽成真空，阻礙了對流傳熱；內壁鍍上一層金屬（銀或是鋁），像是一面鏡子，阻斷大多數輻射傳熱。綜合三方面，暖壺能夠有非常好的保溫效果。
3
Q
為什麼杯子中液面的邊緣總是高於中間一點點？
by 實驗班某同學
A
同一種液體，能潤濕某些固體的表面，但對另外某些固體的表面就很難潤濕。例如，水能潤濕玻璃，但不能潤濕石臘。造成浸潤現象的原因，可從能量的觀點來說明潤濕現象。附著層中任一分子，在附著力大於內聚力的情況下，分子所受的合力與附著層相垂直，指向固體，此時，分子在附著層內比在液體內部具有較小的勢能，液體分子要盡量擠入附著層，結果使附著層擴展。附著層中的液體分子越多，系統的能量就越低，狀態也就越穩定。因此引起了附著層沿固體表面延展而將固體潤濕。這是浸潤現象的一個表現。當液體與固體接觸時，液體的附著層將沿固體表面延伸。當接觸角θ為銳角時，液體潤濕固體，若θ為零時，液體將展延到全部固體表面上，這種現象叫做「浸潤現象」。潤濕現象的產生與液體和固體的性質有關。
如圖中所示，左側側浸潤角是鈍角對應的是水銀滴在玻璃上的情況；右側浸潤角是銳角對應的是水滴在玻璃上的情況。
如果把水的浸潤圖豎起來，你就能理解為什麼杯子中的水是中間低邊緣高了。
4
Q
魚是不是永遠不睡覺？
by 許
A
魚需要睡覺，但是因為魚自己沒有眼瞼加上沒有快速眼動等特徵，所以我們有時候會誤認為它沒有睡覺。如果讀者朋友有養魚的經歷的話，你會發現，當你晚上把燈關閉大約1個小時以後。大部分魚都會停止或者只有微微的遊動，有的甚至直接趴在水底，這就是魚在睡覺。不過也有例外，比如一些夜行性魚類像鯰魚反而是夜間開始捕食，因為它們可以靠靈敏的嗅覺來鎖定獵物，到了白天它們就躲起來睡大覺了。僅憑魚是不是在遊動並不能準確判斷它是不是在睡覺，鯊魚在睡覺的時候也可以一直遊動。
5
Q
量子是什麼意思？
by 樹人
A
近些年「量子」這個詞頻繁的出現在我們的視野中，量子通訊、量子計算、量子力學等等，每一個詞出來都是帶著顛覆性的口吻。到底什麼是量子呢？其實量子一點也不神秘，就是最小的不可分割的物理量。比如說光子就是光的單個量子，所以有時候也被稱為光量子；類似的,原子中的電子的能量也是離散化的，所以我們也把它叫做量子化的。量子這個詞在量子力學誕生之前就已經被多次使用用來描述物理量的最小不可分割單位，但是被廣泛應用起源於1900年普朗克試圖用量子化的方法去解釋黑體輻射。在經典模型下，我們認為能量是連續的，可以被無限分割，在這個前提下建立的模型會遇到「紫外災難」，無法與實驗相符合。但是普朗克通過另外一個前提——能量是一份一份通過最小單位進行輻射建立的模型與實驗值完美的符合，從此打開了量子的大門。此後量子力學在物理學上取得了巨大成功，量子這個詞也就被很多量子力學下面的分支學科繼承下來，進入公眾視野，但是這個詞本身並沒有什麼神秘的，就是指離散化的不可分割的物理量的最小單位。需要指出的是，很多東西打著量子的口吻聲稱具有神秘保健或者包治百病功能的，量子力學可不背鍋 = =。
6
Q
如何理解微元法？
by MCience
A
微元法可以看成初級版的微積分，它的基本想法是：對於需要和的量，我們可以把它分成很多小份，然後為每一個小份找出一個容易計算的近似值，通過將所有的近似值求和的方式得到我們要求的量的近似值甚至精確值。一般來說，分割的份數越多，得到的結果越精確。以計算圓的面積為例，如果你不知道圓的面積公式必然會覺得無從下手。但是我們可以做圓的內接正多邊形，這就可以看成是用多個三角形的面積來近似表示圓的面積，而三角形的面積是相對好求的。從圖中我們可以看出，灰色部分是我們取得的近似值和圓的實際大小的區別，但是如果我們增加三角形的個數（也就是增加多邊形的邊數），灰色部分的面積越來越小。直覺告訴我們，只要三角形取得足夠多，我們就能用三角形完全覆蓋圓形，這樣就能得到圓的精確地面積，我們的目的就達到了。必須指出的是，微元法本身並不是非常嚴謹，雖然它經常可以給出正確的結果，但想要做到萬無一失還是要依靠微積分的知識。
7
Q
為什麼只有部分金屬發生焰色反應，而不是全部？
by 末日的終結者
A
我們先看一下焰色反應是怎麼回事。焰色反應是指某些金屬元素式其化合物在火焰上燃燒，使火焰呈現出特定顏色的反應。這實際上算一種物理效應，並沒有發生化學變化，產生新的物質。
那麼這些特定的顏色是怎麼來的呢？按原子理論的觀點，特徵顏色的光（實際上就是特徵譜）是金屬原子中的電子由較高能級向較低能級躍遷時發出的，其頻率與能級差存在關係焰色反應的物理過程就是這個樣子：火焰加熱使原子中電子由低能級向高能級躍遷。而處在高能級的電子是不穩定的，按一定概率躍遷回低能級，並發出頻率的光。當光的波長處在可見波段（400nm—760nm）時，我們就看到它了，這也就是焰色反應了。由於不同元素會有不一樣的能級結構，它們所發出的特徵光譜也不相同，因此我們可以用這種方法來鑒別元素。
按這種分析，所有元素都應該可以放出特徵光譜，怎麼就只有部分金屬有顏色反應呢？確實所有的元素都有特徵譜，不過我們所能看到的譜的範圍太小，只有當特徵譜正好處有一部分處在這個範圍內時，我們才能看到，這就導致了只有部分元素有焰色反應。
焰色反應不僅僅可以用來鑒別元素，我們過節放的煙花，其五彩斑斕的顏色也由於在其中摻入了特定的金屬而發出的。
8
Q
為什麼自感線圈斷電自感的感應電流不大於原電流，感應電動勢可以大於原電壓？
by 麥克斯韋
A
斷電後感應電流不大於原電流的原因是能量守恆：電感通電後會在自身周圍產生磁場並將能量儲存在磁場中。磁場本身是由電流和電感自身決定的，所以磁場中的能量和電感還有電流都有關係：E=1/2LI^2，其中L是電感大小，I是電流大小。斷電後，磁場本身不能再從外界吸收能量，根據能量守恆，磁場內的能量不可能增多，這也就導致感應電流不會大於原電流。另一方面，由於磁場中的能量不可能瞬間消失，所以電感中的電流也不能瞬間變為零。既然這樣，電感中的電流需要電動勢來維持，又因為電路處於斷路狀態，電動勢的值往往會很大。電動勢本身和能量並沒有直接關係，所以電動勢比原電壓大並不奇怪。
本期答題團隊：
物理所螳吉呵呵、可愛的你、Fi、望江樓
北京理工大學CJP
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上期也精彩
編輯：X.B.Liu
TAG:中科院物理所 |