蜂巢的洞口為什麼是六邊形而不是圓形？
親愛的小夥伴們，新年快樂！
我們的問答欄目又肥來啦！！
新年新氣象，本期的關鍵詞有
無線充電技術 空氣熱導 蜂巢六邊形
白色海浪 光波&聲波汽車擋風玻璃
超重&失重
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1
Q
想知道現在有沒有無線輸電技術？
by QQ
A
無線輸能的方法有很多，太陽不就是最明顯的例子嗎？ 寬泛來講，太陽能電池不就是一種無線輸電嗎？
如果非要嚴格要求，從輸出端到接收端都要人為嚴格控制，這樣的技術也有現成的，利用電磁感應，兩個線圈之間就能無線輸送電能，變壓器就是這個原理，現在的無線手機充電也多源於此，不過輸送距離有限。
長程無線輸電呢？這樣的技術也有，跟無線電通訊道理是一樣的。電磁波可以作為信息的載體， 同時也是能量的載體。雖然，在無線電通訊時並不是靠這部分能量驅動。
無線輸電與無線通訊雖然都可以以電磁波為載體、不過二者的側重點不同。通訊易於實現，因為它只要求電磁波達到信息的解析度就行，對它的準直性並沒有要求，甚至電磁波越擴散越好。而輸電就不同了，點對點傳輸希望耗散越少越好。而準直後的電波能量密度高，在大氣層傳播可能會對人體產生危害。這條路沒那麼容易實現。當然，如果我們實現了可控核聚變，掌握的能量接近無限以致不在乎損耗，這種方式還是比較容易實現的。
這裡不得不提議下特斯拉這位天才的偉大設想。他曾想以比球作為導體，讓低頻電輻射在其中形成共振，與高空大氣層形成迴路，向整個地球廣播能量。其中的理論與技術細節，筆者也不是太清楚了，想深入了解的同學可自行查閱相關資料。
by 可愛的你
2
Q
空氣是不是熱的良導體？
by libertine
A
良導體與否，嚴格來講是相對而言的。例如水，一般來說，是熱的不良導體，這也是其熱導（約為0. 62W/(m·k)） 率相對於鐵銅等金屬而言要小的多。然而 相對於水蒸氣（熱導率為約0.025W/(m·k)） ，其熱導率 又很大，就是較於水蒸氣的良導體。
回到空氣，其熱導率約為0.025W/(m·k)，一般來講還是 很小的了，所以可以認為其為熱的不良導體。這個問題還可以開個腦洞，若空氣變成了熱的良導體（熱導率變為鋼的45W/(m·k)），會發生什麼呢？冬天應該就不會有起床困難症了，因為被子將不再能保暖，熱量將從被子里空氣縫中流失。
說到保暖，空氣的熱導率就又顯得過大了，放在空氣中的熱水會很快變涼，這個時候往往通過抽真（例如暖瓶）來增大分子的平均自由程，減少空氣分子間碰撞來以降低熱導率。
by 可愛的你
3
Q
為什麼蜂巢的洞口是六邊形？為什麼不用圓形？
by 美麗天空
A
先回答一下為什麼不是圓形。圓形不能充分地利用空間，這是因為在一個平面上，圓形是不能無空隙地填滿這一平面的。能無空隙的填滿一個平面的等邊多邊形，只有三邊形，四邊形，六邊形等。對數學感興趣的同學對這應該從較熟悉。
可為什麼偏是六邊形呢？房子畢竟是用來住的，那麼兩點基本要求還是要滿足的，一是節省材料，一是堅固耐用。
上面提到的「密鋪」，就是節省原料的方面，能"密鋪"的形狀用相同的材料能撐起相對大的空間。而六邊形也算相對堅固的力學結構。雖然其穩定性並不如等邊三角形，但結合蜜蜂的形體，三角形住著肯定不舒服。而其它的多邊形，穩定性就比六邊形差多了。
生物界本就是神奇而又複雜的。蜂巢的形狀，究其原因，肯定不止上面提到的兩點。至於其它的原因，感興趣的同學可自行查閱相關文獻。
by 可愛的你
4
Q
為什麼浪看起來是白色的？而不是和海水一樣的顏色？
by anonymous
A
純水是無色透明的，其物理可以描述為光線可以按一定規則透過水傳播，其出射光線能反映出入射光線的信息。由於海水中含有一定量雜質離子，其顏色為藍色，也具有一定的透明度。
為啥浪花卻不是藍色而呈現出白色呢？這是因為浪花並不是單純的海水，其簡單模型可以理解為海水和泡沫的混合物，而這些泡沫就是空氣外包著一層水膜。這樣在浪花中就存在了海水空氣的複雜界面，光線在其中傳播時被無規則反射折射，最終射出的光線不再含有入射光線的信息，因此不再透明。而這種無規則地反射折射對各種顏色的光又是等概率的，所以最終我們看到的浪花呈現出白色的樣子。
相同的原理可以說明另外一個現象： 比較完美的冰塊是透明的，而含有大量裂紋的冰塊卻呈現白色不透明狀。
by 可愛的你
5
Q
為什麼光和聲音同樣是波，但是光卻可以在真空中傳播而聲音不能？
by 彳亍
A
光和聲音雖然都是波，性質卻完全不同，它們不是「同樣」的波。簡單來說，聲音是種機械波，是介質振動的傳播，必然需要介質。而光是一種電磁波。電場和磁場本身就是特殊的物質，電磁波就是這種物質的運動，就不再需要其他介質了。
這個問題歷史悠久，伴隨著另一個更出名的問題「光是物質還是波？」，基本上橫跨了整個物理學史。在麥克斯韋的電磁理論誕生，確認光是一種波之後，當時的物理學權威們就在尋找這種波的「介質」，以太的概念也因此誕生。後來通過邁克爾孫-莫雷實驗，否定了「以太」這種介質的存在，也就證明了光傳播確實不需要介質（狹義相對論的誕生也和這個實驗有莫大關係）。
按照更現代一點的觀點，可以認為組成光的物質「光子」是一種基本粒子，而聲音的「聲子」卻是一種集體激發，並不是一種基本粒子。所以「聲子」是要在物質中才會出現，而「光子」這種基本粒子卻沒有這種限制。
by 可愛的你
6
Q
為什麼下雨的時候車玻璃的水可以往上走？
by 蔡文賢
A
這是一個簡單的力學題，即斜面以多大加速度運動時其上的物體會沿斜坡向上運動。如果我們忽略摩擦力，這就是個簡單的受力分析，如圖
這時為臨界點，即物體在斜坡上相對斜坡靜止不動時，做受力分析。設斜面角度為α，可以得到F= mgtanα即斜面加速度為gtanα時，物體相對於斜面靜止不動，大於gtanα時，物體會相對於斜面向上運動，小於gtanα時，會向下運動。加上摩擦力稍微複雜些，不過原理相同。
以上說明，在汽車加速，且加速度達到一定時，車玻璃上的水會向上運動。
這裡還想安利一下另外一種水向上運動的方式，如圖
這裡是通過加熱辦到的。每年物理所公眾日，都會有這個項目的展示，現場的志願者小姐姐講解清晰透徹。想弄明白其原理的同學快來報名參加下一次的物理所公眾日活動吧。
by 可愛的你
7
Q
為什麼會有超重和失重?
by Mars
A
超重和失重都是相比較於靜止在地面上的情況的。如果你站在地面上，你顯然會感到腳底有個相當於你體重的支持力作用於你，這就是正常情況。而超重和失重最典型的例子莫過於，想像你站在電梯里，電梯啟動上升時你腳底的支持力變大，上升快結束而減速時腳底的支持力變得小於體重，前者就是超重，後者就是失重。這時因為啟動上升時有向上的加速度，人腳底的支持力必須大於重力才能使加速度向上；而減速時加速度向下，支持力就小於重力。也就是說，當你感覺到除重力外你受到的外力大於你在地面的體重就是超重，小於則是失重。比如人在繞地球做勻速圓周運動的飛船里，由於不需要支持力就能維持這種狀態，支持力為零小於在地面的重力，因此就感到失重了。
而另一方面，人在月球上的重力小於在地球表面的重力，所需的支持力也就小於前面所說的地面重力，因此感覺上好像「失重」了一樣。但是物理上對超重和失重的定義是物體受力情況和當前的重力的比較，在月球上的支持力與重力也是相等的，因此並不是超重或者失重。
by 木公可可
本期答題團隊：
物理所可愛的你、木公可可
感謝上面兩位勞模尤其是可愛的你在寒假裡為我們帶來的精彩問答，撒花
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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