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为什么肚子饿的时候会响

2023/7/9 19:40:13 来源:中科院物理所 作者:Frions 责编:梦泽

Q1、一个奇奇怪怪的问题:空气有味道吗?

by 发呆的毕业生

答:

味道是的一种感觉。如果借用中学生物的反射弧描述产生这种感觉的生理结构,感受器、传入神经和神经中枢都是产生味觉所需要的。感受器受到刺激消耗能量产生的动作电位通过神经传到大脑形成感觉。但是,感受器每时每刻都浸在空气中,寻常的空气意味着没有威胁,也没有美食,一切正常,感受器没必要也不可能为空气感到刺激,更没必要为此耗能。因此空气不会导致动作电位的产生,也就没有感觉,没有味道

by 井筠

Q2、圆形、方形、三角形窨井盖各有什么优缺点?

by 匿名

答:

生活中随处可见的井盖作为城市管理的基础部件,发挥着守护城市、助力城市管理的作用。井盖一般常见有圆形和方形两种,其他形状比较少见。

图源:网络

在工程和科学中,圆形井盖由铁合金浇注而成,打磨方便,圆形井盖比方形或三角形更好制造,且圆形受力更均匀,能承受更大的压力不容易坍塌或倾斜,而且井内拱形结构能有效地抵抗土的压力。相比之下,方形井盖可以很大,如果一片方形井盖还不够用,可以做成两片或多片组合式方形井盖,但圆形井盖却不行,圆形井盖只能做成一片式的。在安全性方面,圆形最大的特点是半径长度相等,圆形的井盖不会掉到井底。方形的对角线长度大于任何一条边,三角形的高小于边长,方形和三角形井盖都有可能掉进井底。有棱角的方形或三角形不仅仅容易翘起,而且棱角也容易磨损。

图源 [1]

在检修方面,圆形井盖便于搬运,由于井盖是沉重的大铁块,如果有井盖损坏需要更换,维修工人只需要滚动井盖就可以将其移动到一边。施工人员在三角形的井里面活动的空间就没有在圆形井里的空间大,活动范围受阻,检修不方便。但工程井盖最好选择方形的,因为方形井盖面积比较大,井盖下的作业空间比圆形井盖下的充足。

参考资料:

[1] 所以,窨(yìn)井盖为什么是圆的呢?

by 扫地僧

Q3、这是真的吗?

by 会聚的光

答:

新闻是真的,但致癌不一定是。

世卫组织宣称甜味剂阿斯巴甜“可能致癌”,将从明年起将它加入致癌物名单中。世卫组织的致癌物分类标准将致癌物分为四级,致癌性从高到低分为 1 级、2A 级、2B 级和 3 级。1 级致癌物有充分的对人致癌性证据,包括烟草、酒精、槟榔等;2A 级致癌物有充分的动物致癌性,但对人的致癌性证据有限牛羊肉等在这一级别中;2B 级致癌物对人的致癌性证据有限,而且动物致癌性也不充分,比如手机辐射等;3 级致癌物只有潜在致癌性,包括可乐、自来水等。

现在并不清楚阿斯巴甜的分类,但是一般认为不会高于 2B 级。关于阿斯巴甜致癌性的研究已经持续了几十年,但一直没有发现铁证。这些存在的争议也是世卫组织一直没有把它列入致癌物名单的重要原因。[1]

目前来看,阿斯巴甜的致癌性并不需要担心。比起避开阿斯巴甜,不熬夜不玩手机不吃火锅可能对不得癌症更有效果。但是我确实不建议喝含有阿斯巴甜的无糖可乐,因为不如有糖的好喝。

[1] 阿斯巴甜致癌性研究

by 井筠

Q4、为什么肚子饿的时候肚子会响?

by 咕咕鸡

答:

这个源自于希腊语中的拟声词确实还蛮有趣的,究其原因,则是由于人们消化系统的活动引起的。

我们知道,胃肠道是一个从口腔延伸至肛门的平滑肌系统,胃中有一种用于分解食物的胃液,当人的胃被胃液填充时,胃壁会进行周期性的收缩,这被称为胃蠕动。蠕动是一种肌肉收缩以向下运送食物的行为,这一行为的产生是由平滑肌细胞中电位的节律波动引起的,我们称为基本电节律 (basic electrical rhythm,BER),人们的自主神经系统和激素可以调节该 BER。

在胃和小肠排空大约两个小时后,胃壁上的受体感知到食物的缺失,从而导致肠神经系统反射性地产生电活动波,发送出一种迁移肌电复合体(migrating myoelectric complexes,MMC),这些 MMC 沿着胃和小肠传播,导致饥饿性收缩。咕咕声的产生就是由于有胃液、空气、剩余食物和细菌下的空心管胃肠的蠕动所造成的。

当然还有饱腹情况下的“咕噜声”以及宫缩导致的“隆隆声”,原因都是与其类似的。另外如果还伴有其他不舒服的症状,建议及时就医寻求帮助!

参考资料:

[1] Stomach rumble

by Gyoku

Q5、可以利用可乐制取二氧化碳嘛?

by chen

答:

可以,但没必要...

可乐里确实溶解了很多二氧化碳,摇一摇或者加热一下就可以逸出。考虑到可乐中没有其他很容易逸出的气体,如果真的要用可乐制取二氧化碳,可以将加热可乐逸出的气泡通过一个干燥瓶就可以了。存在的问题可能在于制取量比较少、制取速率比较难控制,因此可能不太容易将制取装置中的空气排干净。如果用大瓶可乐缓慢加热,会缓解这些问题。

但是,制二氧化碳有着很成熟也很便宜的制备方法,其中很多可以在家庭中完成;另一方面,制可乐是要把已经制纯的二氧化碳加压压进糖水里,现在再用可乐制二氧化碳... 实在有点不值得,毕竟总没必要用从可乐提取出的二氧化碳再去制造可乐了(手动狗头)。

by 井筠

Q6、为什么脉冲星的自转周期非常稳定?

by 匿名

答:

脉冲星是中子星的一种,它有很强的磁场,并且自转周期很短,目前发现的从 1.4 毫秒(PSR-J1748-2446)到 11 秒( PSR-J1841-0456)不等。没错,就在你读完这句话的时候,脉冲星已经转了好几圈了。它的自转速度之所以这么快,是因为在恒星坍缩成中子星的时候半径大幅减小,转动惯量也随之减小,为了保持角动量守恒,角速度就得相应地增大。

脉冲星的自转轴和磁轴一般并不重合,就像地磁场的磁极与地理意义上的南北极并不重合一样。脉冲星自转的时候带着磁轴旋转,辐射出来的电磁波也随之周期性地扫射,在地球上看来就会收到短而稳定的脉冲信号,故名脉冲星。

回到问题,脉冲星的自转周期很稳定其实是相对于人类的时间尺度而言的。毕竟从 1967 年休伊什和贝尔第一次发现脉冲星到现在,也不过 56 年。在上千年的人类文明史中,我们都认为地球的自转周期非常稳定。但古生物学表明 [1],地球在 5 亿年前的寒武纪一天是 20.8 小时,这说明地球自转变慢了。我们现在认为是月球公转拖慢了地球自转。

对于脉冲星而言,它时时刻刻在损失能量辐射电磁波,自转周期也应该会有变化。我们说它“非常稳定”,其实多少也有点“朝菌不知晦朔,蟪蛄不知春秋”了。而且脉冲星也会受到周围天体的引力影响,例如获得 1993 年诺贝尔物理学奖的泰勒赫尔斯,就是发现了脉冲星的轨道有一定波动,从而发现了第一个脉冲双星 PSR1913+16。[2,3]

脉冲双星指一个脉冲星和类似质量的天体相互绕转的系统

参考资料:

[1] 震惊,一年竟有 424 天!-中科院地质地球所

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

[3] 李宗伟.脉冲双星 PSR1913+16—1993 年诺贝尔物理学奖 [J].大学物理,1994, 13 (3):6

by 牧羊

Q7、遥控器的原理?红外线和编码序列可以详细解释吗?

by rrycx

答:

首先说红外线(光),红外线(infrared light,IR)是一种电磁辐射,通常被认定的波长范围为约 1mm (300GHz) 到约 700 纳米 (430THz),几乎所有来自接近室温物体的黑体辐射都处于红外波长。作为电磁辐射的一种形式,红外线传播能量和动量,并具有与波和粒子(光子)相对应的特性。

红外遥控器使用的主要技术是红外(IR)光,利用红外光脉冲来传递信息。

当我们按下遥控器上的按钮时,内置于遥控器指向端的发光二极管 (LED) 作为发射器会发出红外光脉冲流,该红外 LED 由发射器的微处理器(MCU)调制信号控制,调制可以帮助接收机从其他红外噪声源中区分所需的信号。而接收设备中的接收器识别发射出的模式,使用光电二极管将红外光转换为电流,跨阻放大器将电流转换成电压,电压在解调前经过增益放大器和滤波器,在解调期间,载波信号被剥离。解调后的信号可以直接连接到接收器的微控制器(MCU)进行解码,之后就可以使设备做出相应的响应。

红外调制与解调 | 图源 [3]

红外遥控调制与编码理论现代红外遥控设计都采用数字调制。两个基本的数字调制技术是移幅键控 (ASK) 和移频键控 (FSK)。ASK 通过改变载波幅度来表示逻辑 1 和 0,FSK 使用两个不同的载波频率来表示这些逻辑电平(因为采用两个频率会增加解调的复杂性和成本,所以 FSK 并没有得到广泛的应用)。对于编码原理还比较复杂,这里就列举一些常见的 ASK 调制系统中的几种编码方法:脉冲位置编码、脉冲距离编码、脉宽编码、曼彻斯特编码(双相编码)。

另外,业界有许多红外协议,其中脉冲距离协议和曼彻斯特协议 (RC5) 是最流行的:脉冲距离协议采用 ASK 调制和脉冲距离编码,载波频率为 38khz;RC5 协议是由飞利浦公司引入,采用 ASK 调制和曼彻斯特编码,载波频率为 36khz。

参考资料:

[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?为什么自旋为 1/2 的粒子必须旋转两圈才能一样,如果只旋转 1 圈,它和原粒子有什么差异?

by OrlandoLe

答:

自旋是粒子的一种基本的内禀属性,对于玻色子,自旋为整数;对于费米子,自旋为半整数。提出这个问题的同学,小编严重怀疑也是看了霍金的《时间简史》,当年书中用扑克牌做比喻描述自旋的场景以及给小编带来的困惑至今记忆犹新。书中提到,例如自旋为 1 的粒子,转一圈可以变成和原来一样,自旋 1/2 的粒子必须转两圈才能一样。但这个转两圈才一样的图像,在现实世界显然不是那么好找到对应的。

而这个转几圈的图像,其实是起源于群论的。群论是一种可以用来描述对称性的数学工具,首先来看看三维空间中的例子。假设你在手上拿着一根笔,以笔的一端为轴,自由地在空中转动,这样,笔的另一端可以在空间中画出一个球面,这就是实空间转动变换下不变性--笔的长度不变--的形象体现。这种转动变换在群论中被称为三维特殊实正交群,也就是 SO (3)。在 SO (3) 群中,旋转 2π 角度后变换矩阵为 + 1,故原物理量不变。

接下来我们看看电子这一个自旋 1/2 的电子,其自旋的转动变换也满足一种特殊的对称性,但跟刚才的 SO (3) 不一样,刻画这种对称性需要使用一种更复杂的群,SU (2),在这个群的控制下,对电子自旋波函数进行 2π 角度的旋转后,很不幸,其波函数前会出现一个负号。自然地,我们可以再把它转一圈(一共转动 4π 角度),这样,两次转动所产生的两个负号相互抵消,最终回到原来的电子波函数。然而,这样的转动其实是发生在一个称之为旋量空间的地方,与此同时,由于波函数前面的相位(在大部分情况)并不直接影响可观测量,所以自然这个描述在现实世界很难找到直观对应啦🧐

by Callo

本文来自微信公众号:中科院物理所 (ID:cas-iop),作者:Frions

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