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無聊的問題,有趣的回答,這樣教何愁教不出好學生…

[提問]

如果你把一個電吹風放在一個密封的1m見方的鐵盒子里,並且一直開著電源讓它不停地吹會發生什麼?

[回答]

一個普通的電吹風功率大概是1875瓦。

所有的這1875瓦的能量最終總要有個去處。不管盒子里發生了什麼,只要這1875瓦的電能被消耗掉了,那麼最終就會產出1875瓦的熱能和機械能。

對於所有使用電能的設備來說都是如此。比如說有人會擔心插在插座上的充電器(沒有連充電設備)會浪費電力,那麼他們的擔憂是正確的嗎?根據熱交換你可以得出一個簡單的經驗法則:如果一個不在充電的充電器摸起來不是很溫暖,那麼它一天消耗的電費不超過一便士;而對於一個智能手機充電器來說,如果它摸起來不溫暖,那麼它一年所消耗的電費不超過一便士。

這一法則對於幾乎一切依靠電力的設備都有效。(只要你沒把充電器連上充電設備就行。因為一旦充電器連上了某個設備,比如智能手機或筆記本電腦,那麼電力就會從牆裡通過充電器流入充電設備。)

現在回到之前盒子的那個問題。

熱量會從電吹風中流出並進入盒子。假設電吹風足夠堅挺,那麼盒子的內表面會一直升溫直到外表面的溫度達到60攝氏度(140華氏度)。在這個溫度下,盒子散發熱量的速度正好和電吹風發出的熱量的速度相等,於是整個系統便進入了平衡狀態。

如果盒子外面有一點微風,或者盒子放在潮濕的或金屬表面上,那麼它散發熱量的速度會更快,平衡溫度會因此降低一些。

如果盒子是金屬做的,那麼只要你敢觸摸這60攝氏度的表面超過5秒,那麼你的手一定會燙傷。如果是木頭做的,雖然你可以摸得時間會更長些,但是電吹風的吹嘴對著的那部分木頭有著火的危險。

盒子的內部就像烤箱一樣。裡面的溫度高低取決於盒壁的厚度,盒壁越厚或者絕熱性越好,溫度就能升得更高。其實不用很厚的盒子產生的高溫就足以燒毀電吹風了。

但我們不妨假設我們有個春哥附體的無敵電吹風,如果我們真有這麼酷的電吹風,要給它加上限制真是暴殄天物。

當18750瓦特的能量流出電吹風之後,盒子的表面將會達到200攝氏度(475華氏度),和一個在中低火力上燒的平底鍋的溫度差不多。

我很想知道這個轉盤最高能轉到多少

現在盒子表面的溫度已經達到600攝氏度,足以讓它放出黯淡的紅光。

如果盒子是鋁製的,那麼它的內部已經開始融化了;如果它是鉛制的,那麼它的外表面將開始熔化。如果它放在木頭地板上,那整裝房子已經燒起來了。但我們不管周圍發生了什麼,因為我們的電吹風春哥附體,金身不破。

如果你把兩兆瓦(2×10^6 瓦特,2MW)的能量注入激光的話,它已經足以摧毀導彈了。

當溫度達到1300攝氏度時,盒子已經和熔岩差不多熱了。

再來一發!

盒子里已經聚積了18兆瓦(18×10^6 瓦特,18MW)的能量。

再來一發!

187兆瓦(187×10^6 瓦特,187MW)的的能量足以讓盒子發出白光。沒有多少種材料製成的盒子能承受這樣的高溫,所以我們得假設盒子也是春哥附體。

不過……地板承受不住了。。。

但在它燒穿地板之前,有個人在它底下扔了個裝滿水的氣球。水蒸氣產生的衝擊力直接讓盒子飛到外面的人行道上。(註:如果你某天和我一起被困在著火的建築里,然後我提出一個我們該怎麼逃出去的想法,你最好忽略我。。。)

1.875千兆瓦(1.875×10^9 瓦特,1.875GW)了!根據《回到過去》中所說,電吹風已經產生了足夠回到過去的能量。

現在盒子發出的光線足以亮瞎你的氪金狗眼,而且由於巨大的熱量,你只能呆在數百米之外。盒子現在安坐在越來越多的岩漿池中央,任何距離50到100米之間的物體都燃起了熊熊大火。熱量和煙直衝雲霄,盒子底部的氣體的周期性爆炸讓盒子飛上了天,它在哪裡掉下來,哪裡就開始著火,並形成新的岩漿池。

18.7千兆瓦(18.7×10^9 瓦特,18.7GW)了!盒子周圍的環境和已經和發射宇宙飛船時的底板差不多了。盒子開始被它自己照成的強烈上升氣流顛得七暈八素。

1914年,H.G. 威爾斯在他的著作《獲得自由的世界》(The World Set Free)中假想了像現在這個樣子的裝置。他描述了一種炸彈,它不是只爆炸一次,而是不停地爆炸,就像在城市中心地帶引起無法撲滅的大火的緩緩燃燒的煉獄一樣。如果把這個故事放在30年後,它說描述的其實就是原子彈。

盒子現在在空中飛來飛去。一旦它接近地面,受到炙烤的地面產生的氣流又會將它送回空中。

1.875兆兆瓦(1.875×10^12 瓦特,1.875TW)是什麼概念?想像一下每秒有一幢房子那麼大的TNT在你身邊爆炸的樣子。

一連串的火焰風暴——大量的火焰靠產生它們自己的風力系統維持下去——在地球表面肆虐。

現在已經解鎖新的成就了!現在電吹風消耗的能量已經讓人難以置信地超過了地球上所有電器消耗的能量的總和!

現在在高空中亂飛的盒子每秒放出的能量相當於人類第一顆原子彈的爆炸能量乘以三。

接下去會發生什麼已經顯而易見了。這玩意兒在摧毀地球前會在大氣層里亂飛。

讓我們想想別的。

當盒子經過加拿大北部時我們將旋鈕調到零。隨著急速的冷卻,盒子開始墜落,伴隨一股煙霧落在大熊湖裡,然後……

旋鈕調到了11千兆兆瓦(11×10^15 瓦特,11PW)。

先講一個小故事:

人造物體有官方記錄的最快的速度是由太陽神2號探測器創造的,它在圍繞太陽飛行時達到了每秒70千米的速度。把探測器換成一個兩噸重的井蓋其實也沒什麼問題。

如果把井蓋放在一根管子的頂部,底下是洛斯阿拉莫斯實驗室控制的一個地下核爆測試地,而這次試驗是鉛垂行動的一部分。當一千噸當量的核彈在底下爆炸後,這玩意兒事實上就變成了核能土豆加農炮,給予井蓋巨大的能量。裝在蓋子上的高速攝像機只來得及拍攝到一幀圖像,然後它就被摧毀了——這說明井蓋的移動速度最少是每秒66千米。而井蓋也就此沒了蹤影。

每秒66千米差不多是逃逸速度的六倍,但井蓋不太可能進入太空。牛頓的衝擊深度猜測指出井蓋要麼因為與空氣的撞擊而被徹底破壞,要麼就慢下來掉回地球。

而我們那個突然啟動的電吹風盒子本來是在河水裡上下漂動,之後也會經歷一個相似的過程。盒子底部被加熱的水蒸氣向外膨脹,而隨著盒子飛到空中,整個河流的表層水都會汽化,而水蒸氣在巨量輻射的作用下轉變為等離子體,進而進一步使盒子加速。

與之前和大氣層猛烈碰撞的井蓋不同,巨量的輻射會加熱井蓋周圍的空氣,形成一個不斷膨脹的等離子體氣泡,而在此之中阻力極小。盒子很輕鬆地就飛出了大氣層,繼續一路向外飛,看起來會逐漸從"第二個太陽"變成一顆"矮星"並消失在我們的視野之外。加拿大西北地區大部分地方都會燃起熊熊大火,但地球不至於毀滅。

不過我們或許希望這樣的事情不會發生。

[提問]

如果我在一個普通的乏燃料池游泳會怎麼樣?我是不是要潛到水底才會受到致命劑量的輻射?我在表面能安全地呆多久?

維基百科:乏燃料,是經過輻射照射、使用過的核燃料,含有大量放射性元素,但已經無法繼續維持核反應,通常由核電站產出,由於會對接觸者的健康造成嚴重威脅,因此必須妥善處理。

[回答]

假設你的游泳技術還算不錯的話,那麼你差不多可以通過不停踩水的方式活個10到40小時。過了這個點之後,你就會因為體力不支而發生溺水,對於底部沒有核燃料的水池來說也是如此。

核反應堆產生的乏燃料是具有高度放射性的。水在屏蔽輻射和散熱方面性能很不錯,因而乏燃料被儲存在水池底部,直到其中的放射性物質活躍程度降低到一定程度後才會轉移到干桶中。對於這些干桶該儲存在哪裡我們目前沒有達成共識,但總有一天我們會找到解決方案的。

下面是一個普通的乏燃料儲存池的樣子:

溢出的熱量不是大問題,雖然理論上來說乏燃料池中水的溫度可以達到50攝氏度,但在現實中水溫一般介於25度到35度之間——這比大多數泳池的水溫要高,但比浴缸里的水溫要低。

對於那些由乏燃料釋放出來的輻射來說,每7厘米深的水就能把輻射量減半。

輻射劑量最高的燃料棒通常是最近才從核反應堆里移除出來的。基於安大略電力公司的這份報告中給出的輻射水平,如果把剛取出來的燃料棒放在燃料池中,那麼危險區域如下:

就算你潛到水底,用手肘碰一下剛拿出來的燃料罐,然後再立即游回水面,你受到的輻射基本上會讓你喪命。

如果你在最外面的那塊區域,那麼你想呆多久就呆多久——燃料棒核心所釋放出的輻射劑量比你在它周圍走動時受到的本底劑量還少。事實上,只要你呆在水下,那麼絕大多數正常的本底輻射是夠不到你的,所以說你在乏燃料池裡踩水受到的輻射劑量比你在大街上走時受到的還要少。

註:本地輻射,也稱為背景輻射,在環境中普遍持續存在,通常來自人類活動排放和自然界的釋放。

以上討論的情況只是建立在沒有什麼東西出差錯的情況下的,如果乏燃料棒的外殼發生了腐蝕,那麼水中就可能會有些裂變產物。這些物質能夠很好地清潔水質,而且你在裡面游泳也不會受到傷害,但它的輻射劑量超過了法律許可的程度,所以你不能把這裡的水用作瓶裝水賣出去。(太糟糕了——否則它就是能量飲料了。)

我們知道在乏燃料池裡游泳一般來說是安全的,因為定期會有潛水員進行保養。

但是,這些潛水員也必須小心。

在2010年8月31日,一位潛水員正維護瑞士萊布施塔特核電站的乏燃料池。突然他發現在池子底部有一根長度不明的管子,於是他通過無線電詢問主管該怎麼辦。主管讓他把管子放到他的工具籃里,他也這麼做了。由於水池中氣泡的聲音太響,他沒有聽到輻射警報的響聲。

當工具籃被提出水面後,屋子裡頓時警鈴大作。工具籃被扔回水中,潛水員也馬上離開了水池。他身上的輻射計量器顯示他受到的全身輻射劑量比正常水平高,而他右手上的劑量更是大得出奇。

原來這根管子是反應堆核心中的輻射監測器上的一根保護性管線,被長時間的中子流弄得具有高度放射性。在2006年一個艙室關閉時它意外地脫落了下來,然後就沉到了燃料池底部一個不起眼的小角落裡,而在之後的四年里居然沒有人發現。

要是那名潛水員把這根管子放到工具腰帶或者背包里等靠近身體的地方的話,管子上的輻射物質足以使他喪命。正如前面所說的,水救了他一命,只有他的手——手比身體其他嬌嫩的內臟器官更能承受得起輻射——受到了大劑量的輻射。

[提問]

如果在海洋底部最深處(挑戰者深淵)挖一個半徑10米且通向太空的洞,那麼海水會以多快的速度漏出去?海水一點點抽幹了地球又是怎樣一番景象呢?

[回答]

首先說一點:

我粗略地估算了下,如果航空母艦沉沒了而且又恰好又卡在這個排水口,那麼水產生的壓強足以輕鬆將其折斷,然後把它吸進去。哈哈哈哈!

那你要把洞的另一頭放在那裡呢?如果它太靠近地球,那麼海水又會掉回大氣層。在海水下落的過程中,它的溫度會不斷升高,然後變成水蒸汽,而水蒸汽最後又會冷凝成雨,最後還是會落回海洋。只是在這個過程中對大氣層的能量輸入足以徹底攪亂地球的氣候,這還沒考慮高空巨量水蒸汽帶來的後果呢。

所以我們得把洞的另一頭放得遠一點——比如放到火星上。(其實我很想把它放到火星探測器"好奇號"的上面,這樣我們就終於能有火星存在液態水的確切證據了!呵呵……)

那地球上會發生什麼變化呢?

變化不大。事實上要等上幾十萬年海洋才會全部漏完。

不信?雖然這個洞比籃球場要寬,雖然海水以極高的速度從這個洞流出,但是記住海水是非常非常多的。其實海平面每天下降的高度不會超過一厘米。

而且海面上還不會出現酷炫的漩渦——因為洞太小了,大海太深了。(這也是為什麼浴缸里的水在剛開始流出去時不會產生漩渦,至少要等一半的水流出去才會出現漩渦。)

但不妨假設為了讓水漏地更快些,我們喪心病狂地挖了更多的洞。(記得每隔幾天清理一下過濾網,不然就要堵了。)

然後我們來看看世界地圖會發生怎樣的變化。

一開始看起來是這樣的:

然後是海平面下降50米時的景象:

這兩張圖看起來挺相似的,但其實還是有些區別的。斯里蘭卡、新幾內亞、英國、爪哇島、婆羅洲現在和它們的鄰國有陸地聯通了。

在漏了2000年後,荷蘭終於高出海平面,變得不那麼濕了。沒有了災難性洪水的困擾,荷蘭人終於可以把精力放在向外擴張上了,於是他們立即傾巢而出,對新暴露出來的土地宣示了主權。

當海平面下降100米後,加拿大新斯科舍省海岸邊上出現了一個巨大的島嶼,而之前這裡還是大淺灘(Grand Banks)。

你可能注意到了一些不同尋常的地方:並非所有的海洋都在縮小。比如說黑海在縮小了一點點之後就不在變小了。

這是因為這些水體不再與海洋相連。隨著水平面的下降,一些盆地露了出來,切斷了它之中的水與大海的聯繫。流出這些盆地的水可能會"挖"出一條比盆地更深的海峽,這樣水就能繼續流出去了,不過這取決于海床的構造。但大多數盆地里的水就這樣被大陸給圍住了,也就不會再流出去了。

當海平面下降200米時,世界地圖看上去就有些奇怪了。新的島嶼不斷出現;印度尼西亞連成了一大坨,荷蘭人控制了歐洲大半地區。

日本現在成了連接朝鮮半島和俄羅斯的地峽。紐西蘭又新添了一些島嶼。荷蘭人繼續向北擴張。

紐西蘭變得越來越大了。北冰洋已經孤立,水位也不再下降。荷蘭人跨過新形成的大陸橋來到了北美。

海平面已經下降了兩千米了。新的島嶼左一個右一個地冒了出來。加勒比海和墨西哥灣馬上就要與大西洋分離開來了。我不知道紐西蘭在幹啥。

當海平面下降三千米時,許多洋中脊的頂峰——洋中脊是世界上最長的山脈——開始露出水面。許許多多長條形的新大陸開始出現。

到現在為止,世界上大部分的海洋已經彼此之間不再聯通了,排水孔也漸漸地沒有水了。至於新出現的內海的準確位置和大小很難預測,上圖只是一個大概的估計。

上面這張圖就是能流的水都流完後世界地圖的樣子。現在還是有許多水沒流走,雖然大部分都是非常淺的淺水,但還是有深達四五千米的海溝的。

抽空海洋一半的海水會對氣候和生態系統造成無法估計的影響,但可以肯定的是生態圈會崩潰,大量物種會滅絕。

但是我們人類還是有可能倖存下來的,但我們將不得不直面這樣的景象:

或許我們就不應該手賤把大海抽成這樣的……

[提問]

如果你隨機撥打一個電話號碼,然後說"上帝保佑你"。那麼有多大幾率接電話的那人剛打過噴嚏?我指的是平均來說,而不只是在春天或秋天的時候。

[回答]

這個概率有點難算,不過大致是四萬分之一這麼個概率。

在你拿起電話前首先要記住,有10億分之一的幾率你要打給的那人剛殺了一個人。所以在你送出祝福的時候最好小心一點。

不過很顯然打噴嚏的概率要比謀殺高出許多,所以接電話的那人剛打過噴嚏還是很有可能的。至於想用這個方法抓住殺人犯……你還是回去洗洗睡吧。

友情提示:我現在要開始進入正題了……

和謀殺率相比,沒有多少學術研究會選取打噴嚏率這玩意兒。而被引用次數最多的人均打噴嚏頻率來自於一名受ABC廣播公司採訪的醫生,他覺得平均每人每年會打200次噴嚏。

在為數不多的幾個學術數據來源中,有一個研究誘使受試者產生過敏反應,然後監測他們打噴嚏的情況。為了估計平均打噴嚏的頻率,我們不妨直接忽略這個研究打算採集的所有真實醫療數據,轉而關注實驗中的對照組。對照組裡的受試者完全不接觸過敏原,他們只是在一個房間里共計坐了17620分鐘。

對照組中的受試者在這58小時左右的時間裡一共打了四次噴嚏[6],假設他們只在醒著的時候才會打噴嚏,那麼相當於每人每年會打約400個噴嚏。

在谷歌學術搜索的幫助下,我們找到了5980篇2012年發表的提到"打噴嚏"的論文。假設這其中有一半的論文是在美國發表,並且平均一篇論文有四位作者,那麼你有一千萬分之一的概率打給了一個正好在當天發表了一篇關於打噴嚏的論文的作者。

而在另一方面,每年美國都會有60個左右的倒霉蛋被閃電劈死。這意味著你有十萬萬億分之一的概率打給一個30秒前剛被閃電劈死的倒霉蛋。

最後,我們不妨假設在這篇文章發布的當天,有五位讀者決定實踐一下。如果他們24小時沒日沒夜地不停打電話,那麼有三萬分之一的概率他們打給的那人正在通話中——因為那人也在給人家打相同的祝福電話。

而有十萬萬億分之一的概率在同一時刻這兩個無聊鬼正好互相打給對方。

此時此刻,老天爺看不下去了,於是一道閃電把他們都劈死了(正所謂不作死就不會死……)


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