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鬼火是怎麼回事?

我們都聽過鬼火的傳說

在夏天的墓地里

有的人聲稱看到過這種濃綠色的磷光

甚至,還會跟著人走!

難道,真的有鬼火嗎?

1

Q

鬼火是什麼原因?

by 未明

A

首先需要說明的是,這種現象雖然叫做"鬼火",但和鬼沒有半毛錢關係。之所以會被稱為鬼火,是因為這種現象多發生在農村的墳地里,而且其行為詭異,通常會跟隨著人一起運動,在自然科學知識匱乏的古代,自然而然將之與鬼神聯繫到了一起。實際上這只是一種磷化物氣體在空氣中自燃的現象。人體骨骼中含有磷,土葬的屍體在腐爛過程中,磷會與周圍物質發生反應產生磷化物氣體(主要為P2H4),這種氣體會滲透過地表飄向空氣。磷化物氣體燃點低,在炎熱的夏天很容易自燃,發出綠色磷光。這種現象在夏天正午更易發生,不過在日光下不易被察覺。

接下來解釋一下它那詭異的行為。磷化氧氣體較輕,易隨著氣流飄動。人在自燃的磷化氫氣體附近走動,會產生氣壓差(人帶動空氣流動,流動快的空氣會比慢的空氣氣壓低)。使"鬼火"跟隨人運動。

更有趣的是,在希臘文中磷同"鬼火"是同一個詞。是不是當初發現磷的"鍊金術士"就以"鬼火"來命名的這種物質呢?就不得而知了。

2

Q

吸管可以穿透土豆嗎?

by 無用

A

吸管可以穿透土豆嗎?在生活中你一定遇到過因為吸管被扎彎而喝不到飲料的狀況。有人還因此提出了使用吸管的訣竅:一定要趁著飲料不注意突然紮下去,這樣才能讓包裝紙來不及反應。這種方法顯然有很多玩笑的成分在裡面。歸根到底,吸管容易彎折由於它薄弱的管壁和中空的結構造成的。如果我告訴你我可以用一根普通的吸管穿透一枚生土豆,你是不是覺得不可思議。當然在這個操作中是有訣竅的,我需要用我的拇指堵住吸管的一端,然後再用力地去扎向土豆。這時吸管好像突然變得結實了很多,土豆被吸管直接穿透。吸管變得結實的原因是,當吸管插入土豆一部分之後,手指和進入吸管內部的土豆將吸管的兩頭封堵,吸管內部的空氣被限制在內部不能排出,隨著進入吸管的土豆越來越多,空氣逐漸被壓縮。壓縮空氣相比一般的空氣具有較大的壓強,它可以對吸管壁起支撐作用,所以吸管就變得不易彎折,穿透土豆也變成順理成章的事。

吸管穿透土豆 圖片來源:

http://www.sohu.com/a/149781289_99893391

同學們可能會問,什麼叫壓縮空氣的壓強更大呢?我們可以做一個小實驗來感受一下:你只需要一個小小的針筒就可以完成這個實驗(一定一定要把針頭去掉)。用你的手指堵住針筒的一端,然後去按壓針筒的芯桿,是不是感覺有東西在抵抗你往下按,而且越往下按越費力?這就是針筒中的壓縮空氣在起作用。在這個小實驗中,我們還可以知道空氣被壓縮的越多,它的壓強就越大。

3

Q

一直很想知道,為什麼只閉上左眼時感覺看到的景象向左移動了,而只閉上右眼時就感覺景象向右移動了呢?

by 栗子

A

我們生活的世界在空間上是三維的,所以當你看著前方的物體時不僅能看到它上下左右的位置,更能大概目測出它離你多遠。對於距離的目測是動物進化途中一直擁有的技能,如果不能估計離前方的獵物、危險物有多遠,我們的祖先早就滅絕了。那麼我們是怎麼目測距離的呢?答案就是人有兩隻眼睛,這兩隻眼睛看物體是從不同的角度去的,所以成的像不一樣。我們的大腦可以比較出這兩幅圖的差異,對圖像進行融合併讓我們能夠感知距離。所以我們兩隻眼睛看物體是交叉的,也就是左眼看到的偏右,而右眼看到的偏左。因此閉上右眼只用左眼觀察時物體會偏右。我們要愛護眼睛,一旦有一隻眼睛不小心失明的話,我們們雖然還有視覺,但是就不能判斷距離了。你可以試試閉著一隻眼然後用手去觸碰前方的小物體,你會發現你對距離把握的並不是很准了。如果不是對眼前的場景已經先入為主地熟悉了,你對於距離的估計偏差會更大!

最後再給大家介紹一個有意思的東西

眼睛遠離這幅圖像,你看到的是2個圓。接著,嘗試輕微地鬥雞眼,此時左右眼圖像偏差太大因而無法完全重合,你會看到4個圓。調整鬥雞眼的程度,這些圓之間的距離會發生改變,直到最靠近中間的兩個圓重疊在一起,此時中間的重疊部分在你看來便是一個3D的立體圖。

4

Q

吹風機向上吹乒乓球,乒乓球會漂浮在空中,但是根據流速大壓強小,應該是球底部壓強小,對應的力小,再加上受到重力不應該向下運動嗎?

by 韓智卿

A

壓強是單位面積上所受的力,我們知道力不僅有大小還有方向,因此壓強其實也是有方向的。流速快的空氣壓強小,所謂的壓強小這個壓強是指垂直於流動速度的方向的壓強。因此兩側的空氣會擠壓中間,往中間靠攏。快速流動的空氣吹到乒乓球表面時空氣分子會撞擊到乒乓球上,把動量傳遞一部分給乒乓球,由於風一直在吹,因此就是持續性的力,當風吹過來「施加的力」和乒乓球的重力大小相等時,乒乓球便在豎直方向上靜止了。所以乒乓球不會掉下來並不是因為壓強,而是風吹過來施加了力。撞擊到乒乓球的空氣會從其側面繞行過去,因此乒乓球表面附近的空氣壓強小於周邊靜止的空氣。這些空氣會施加給乒乓球壓力,由於各個方向都會受到力,因此乒乓球傾向於被「束縛在中間」。以上是理想情況,事實上空氣的流動十分複雜,不僅有層流,還會產生湍流,因此乒乓球並不會靜止地一動不動,而是在小範圍內來回抖動。

5

A

一個物體不能推動它自己,人也不能自己把自己從地面上拽起來。想要動起來,必須要靠外界的幫助才行,人在地面上走動是靠地面的「推動」,鳥在天上飛是靠空氣的作用,魚在水裡游當然就是靠水了。如果沒有外界的幫助,太空中的人只能一直飄著。這也是為什麼宇航員在出倉活動時一定要栓好安全繩,因為一旦脫離太空艙,人只能飄在太空中,直到永遠。

那麼航天器是怎麼自己「推動」自己的呢?其實是因為它把自己的一部分反方向推,另一部分就會向反方向加速,雖然把這兩個部分還看做一個整體的話,它們運動的總效果相當於沒有運動(兩個相反的運動相互抵消),但是單獨看其中一部分,它確實可以獲得一個很高的速度。

如果航天器上可以事先攜帶一些「無用」的部分供我們拋出去,我們就可以實現航天器的推動了。沒錯,這部分無用的東西就是燃料燃燒產生的氣體。也就是說航天器被這些氣體推動了,這個就過程叫做反衝。

6

Q

千斤頂是什麼原理,為什麼只需輕輕用力就可以頂起很重的物體。

by 熱愛科學的小青年

A

千斤頂分為機械千斤頂和液壓千斤頂等,原理有所不同。從原理上來說,液壓傳動所基於的最基本的原理就是帕斯卡定律,也就是說,液體各處的壓強是一致的。這樣,在平衡的系統中,比較小的活塞上面施加的壓力比較小,而大的活塞上施加的壓力也比較大,這樣能夠保持液體的靜止。所以通過液體的傳遞,可以得到不同端上不同的壓力,就可以達到一個變換的目的。人們所常見到的液壓千斤頂就是利用了這個原理來達到力的傳遞。螺旋下斤頂以往複扳動手柄,拔爪即推動棘輪間隙迴轉,小傘齒輪帶動大傘齒輪,使舉重螺桿旋轉,從而使升降套筒獲得起升或下降,而達到起重拉力的功能,但不如液壓千斤頂簡易。

7

Q

物體圓周運動時會受向心力,那麼在地球表面如果達到一定速度是不是就可以離開地面?如果半徑較小的圓周運動是不是就可以懸浮在球面上?

by 中子羽

A

物體做圓周運動時會受到向心力

從公式可以看出,如果做圓周運動的半徑不變,那麼速度越快,所受的向心力就越大。向心力只是人為起的名字而已,它並不是一個獨立存在的力,而是別的力來充當向心力。如果外力不足以提供向心力,且物體的速度v不變,則r要變大,也就是會離心。物體饒地球做圓周運動時,充當向心力的是萬有引力,即

代入G、M、r的值可以解出v,這便是第一宇宙速度,即物體在地面附近繞地球做勻速圓周運動的速度。若速度大於第一宇宙速度,則物體會遠離地表。從向心力的公式可以看出,如果做圓周運動的半徑很小則向心力會很大。因此你用繩子栓一個小物體並甩動它時它會做圓周運動而不會因為受重力而掉下去。

8

Q

微擾理論是如何在量子力學中應用的?

by anonymous

A

首先分析一下看到這個問題的讀者,可分為三類。一類是學過量子力學的,一類是學過力學等普通物理,但還沒學量子力學的物理系本科生(提問者大概就是這一類吧?)還有一類則是看到標題會直接下滑看下一個問題的讀者。事實上一個學過量子力學的人,理應掌握微擾論並會進行一些簡單的計算(因為量子力學的考試必考微擾!),所以他們大概也會跳過不看,或是隨便撇幾眼,因此我的回答主要針對後邊兩類讀者。

微擾法實際上是一種求解問題的近似方法。比如你有點近視,但是你沒有戴眼睛就去華銳公司面試了,大老遠看到了一個穿著黑色衣服的男人,於是你繼續走地離他近一點,感覺這個男人挺帥的,終於當他出現在你的視力範圍內時,你心中大喊:XX,這不是李澤言嗎?

回顧一下這個過程,先是黑衣服的男人(符合這個要求的人很多),然後是帥哥(符合以上兩點要求的人雖然少了許多,但還是不少,比如正巧路過的我),最後是李澤言(幾乎不會存在重複,具有唯一性),你對他的認識是一個由粗略到精確的過程。在量子力學裡,我們需要求解能量與波函數,但是求解起來有很大困難,因此我們把哈密頓算符H寫成兩部分,即

對應的薛定諤方程為HΨ=EΨ。雖然這個方程我們解不出來,但是對於H我們已經求出了它的本徵值E以及對應的波函數Ψ。如果我們認為Ψ就是我們要求的Ψ ,E就是我們要求的E,那麼毫無疑問這個解和真實解是有一定偏差的。就好你說你老公是一個穿著黑衣服的帥哥沒人會知道他是李澤言一樣。Ψ、E是零級近似解,我們需要更高階的近似。這時候就要考慮H`了,我們會算出含有高階近似的結果即E=E+E1+E2+E3……以及Ψ=Ψ+Ψ1+Ψ2+Ψ3……格式上有點像泰勒展開。

本期答題團隊:

物理所螳吉呵呵、可愛的你、Patwf

寫下您的問題,下周五同一時間哦~

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上期也精彩

編輯:X.B.Liu

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