第二十六期问题：为什么家具下面的灰尘是絮状的？（查看详情，请点击群博右边栏的Dr.YOU专辑）
Dr.Who很懒，难得打扫一次卫生，也因此发现在柜子底下，床下面积攒了很久的灰尘都成了絮状，请Dr.You来解答为什么，Dr.You勤快，答案这就来了：
bmxer：
絮状灰尘产生过程个人看法如下：
室内漂浮的灰尘微粒因为人的走动，窗户通风等引起的空气流动产生碰撞，当发生碰撞时，微粒有自发地合并成更大的微粒的趋向，物理学中这种现象称为聚并。另外灰尘微粒大都带有相同电荷，根据电荷同性相斥异性相吸，微尘在组成更大微粒的趋势下因为电荷的原因造成的排斥力的作用会保持一个松散状态。这种状态因为不稳定极易受再次的空气扰动而破散。经过一段时间，空气流动相对平静，一些变大的灰尘微粒团因为重力的作用会降落到地面。
家具下面是室内比较隐蔽的地方，因为是地面而且暗处造成相对室内空气来说这里的空气比较潮湿阴冷，于是造成了对流效应。又因为家具多数是靠墙，不会有很强的外部空气扰动，这个效果很好的满足了状态不稳定的灰尘微粒团慢慢的向家具下面爬而且不容易破散，另外因为家具底下相对湿度大，灰尘电荷电位降低，微粒团的状态逐渐稳定。又因为先前形成的松散状态表面积极大，顺道再捎带些其他灰尘，连滚带爬就形成了更大的絮状结构。当絮状结构到达一定程度，只有再靠更强的人，动物走动或开窗通风等空气扰动影响才能造成两个絮状团的合并。
然而更大的结构又会造成稳定性下降，又有被外部空气扰动吹成小块的可能。所以我们在家具下面见到的絮状灰尘一般会根据家具的位置，人，宠物走动或室内通风的次数会有些差别，但个体都不会很大。
另外，如果从纯物理学上分析还有压强和黏度、机械运动、声波作用，光线强弱的各种细微影响就不再论述，我也没有那个水平。
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Freeflying：
貌似有人已经做出了比较科学的解答，不过我看得比较吃力（不是人家没解答清楚，而是我的专业能力所限）。我试着从一个普通的非专业人士的角度来尝试一下。
这个问题我生活中也困惑过，只是从来没有上升到想搞清楚的阶段，不过我注意到一些现象：
1.长期不居住的密闭房间里并没有这种絮状的东西。但如果打扫这样的房间，打扫过程中会产生这种东西；
2.日常生活的房间，不是哪里都有，通常是在床底、箱底、门后、墙角等地方会有这种絮状的东西。柜子顶上这样较高的地方基本没有（至少比较少）；
3.老房子的墙缝里也会有类似这种的东西。（想起小时候，奶奶讲过的故事：我们脚下的大地是由4头大牛驮着的，牛很任劳任怨，但也会累了，就动一动或换换肩，这就造成了地震。老人为了说明这是真的，还让我们到墙缝里去抠，说里面有地牛的牛毛。我真抠过，还真有，就是这种絮状得东西）
根据上面的情况，我觉得可能是絮状的东西是由于空气中漂浮的灰尘的种类及空气的流动（或者应该叫搅动）共同造成的。
1.空气中的灰尘种类是基础。大家可以观察到，在阴暗的房间，如果有一束阳光射进开，就可以观察漂浮的灰尘，有粉末状的细尘，也有丝状（短的居多）的。我以为这种丝状的灰尘是产生絮状灰尘的主要的物质条件。
2.空气流动是产生的另一个关键条件。空气流动（居住其中的人的走动等动作是最主要的原因）带动了灰尘，丝状、粉状的灰尘就到处飞。碰到了空气流通不太顺畅的地方，灰尘就容易沉积下来，这包括粉状和丝状的灰尘。但空气的流动不是就到此为止，床底下等流通不畅的地方还是有点空气流动的，这就造成了灰尘的进一步移动，这些灰尘中丝状的灰尘更容易移动（为什么呢？我以为是因为丝状的阻力更大，更容易捕获空气流动的力），也更容易与其它丝状的灰尘碰到（阻挡）一起，就造成了明显的絮状的东西。
在水沟或河流中也能观察到类似的情况，枯枝败叶、泡沫（就像絮状的灰尘）总是集中在水流较缓的地方（就像床底、墙角等地方）。
柜子顶上由于平常空气流通较少（居住的人的走动难以带动高处的空气流动），因此絮状的东西比较少。长期无人居住的密闭的房间也没有絮状的东西。
空旷的地方由于通风良好，留不住絮状的东西。
日常开窗、开门通风并不会带来房屋内所有空间的空气流动，因此也不能解决这个问题。相反，由于日常开窗、开门带来了更多的丝状灰尘，容易更多的絮状的东西。而主人的日常活动带来了空气流动（搅动），人走动、经过越多的地方，其附近越容易产生越容易产生这种絮状的东西。
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Jesmin：
俺是一只爱动脑筋的小松鼠，看到Dr Who哥哥又出难题了，赶紧上前凑个热闹，这次的题目还真是既熟悉又陌生的：为什么家具下面的灰尘是絮状的? 小松鼠打扫卫生的时候也经常见到絮状的灰尘，所以觉得题目很熟悉；但是为什么，还真不知道，一下又陌生了。
小松鼠虽然不懂什么高深的科学术语，但是常识还是知道不少滴，就用常识来分析一下吧。
先看看絮状积尘的结构是怎样的吧？小松鼠怀着好奇心仔细观察了一下平时熟视无睹的尘土卷卷，发现大部分絮状积灰的核心物质是我的头发和狗宝宝的长毛，这些毛发相互纠缠搭建成鸟巢一样的网状空间，各种衣服、纸张及其他物体的较小纤维、人的活动产生的皮屑、尘螨及其排泄物等附着在毛发上，让这个鸟巢进一步密实，这样细小的灰尘能附着在上面，形成絮状的积尘。这个网状的结构越大，附着物越多，聚集的灰尘就会越多，我们看到的尘土卷卷就会越大。
那么为什么絮状积尘多见于家具下面呢？
小松鼠想到平时在阳光地下看到的灰尘都是漫天飞舞的，而家具下面照不到阳光，这样就会产生几个问题：
1.没有阳光的地方会滋生细菌和尘螨，这些细菌就是鸟巢上的粘合剂之一，把原本分散的灰尘粘到了一起。
2.阴暗的地方空气湿度较大，水分子把散乱的灰尘吸引到一块儿。
小松鼠又想到悬浮风中的灰尘也都是散乱无形的，而家具尤其是床、衣柜等面积比较大的家具下面空隙较大，但是不通风，空气不流动，灰尘不能被风吹散，长期沉积，落到鸟巢上的灰尘和其他附着物越积越多，鸟巢就越来越密实，最终演变成棉花般的尘絮。
哈哈，俺这个伪科学家解释得如何？
PS: 就此研究结果拓展一下，如果工业上作防尘设计，做好做成网状结构, 收集的尘土应该最多。家里打扫卫生的时候可以把旧丝袜套在扫帚上，丝袜的网状机构很容易吸附尘土。
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Zhenwei Yao：
我们有两个问题要解答：
1. 絮状物是怎么形成的？
2.形成之后的稳定性如何？
关于第一个问题，我觉得絮状物形成的条件有：材料（纤维，灰尘等）密度；干燥的空气；没有外界的扰动。
"絮状物"为什么是絮状的？这应该可以归结为：灰尘和纤维沉积在"絮状物"表面某个位置的过程是随机的，最后形成了＂絮状＂这样一种分形的结构．这正如溶液中的胶体颗粒会形成随机的形状一样．胶体颗粒之间的有效相互作用是：两个粒子碰到了就会粘在一起．对于灰尘和纤维沉积在"絮状物"表面，应该也是碰到了就粘在一起．这种有效相互作用可以追溯到van der Waals相互作用．粗略地说，van der Waals相互作用是两个电偶极子之间的相互作用。
关于"絮状物"的稳定性的问题：气流和湿度都会使得"絮状物"崩溃．
对于前者，主要是它引起的剪切力会把"絮状物"扯破；而气流所施加的正向应力的破坏性并不是那么大，它只会使得整个"絮状物"动起来．剪切力和正向应力是什么东西呢？想像一下当你用橡皮擦纸的时候，你就对纸施加了剪切力；而当你用橡皮砸人的时候，你把正向应力施加到了那个人身上。
对于后者，湿度会使得"絮状物"的介电常数急剧增加（从～１直到～８０左右），这会极大的削弱van der Waals相互作用 （削弱到了原来的１／８０），从而使得整个"絮状物"崩溃。
简单得说介电常数是描述材料屏蔽静电相互作用的能力的物理量．关于这个效应，放久了的棉花糖（会因吸收空气中的水分而慢慢变小）和雨天的崩溃的柳絮是两个例子。
支撑一个稳定的"絮状物"的因素除了上面提到的van der Waals相互吸引作用外，纤维状的灰尘应该是很重要的．它们就像骨架一样，极大地增加了"絮状物"的抗外界扰动能力。
回到我们的问题，为什么家具下面的灰尘是絮状的?家具下面（或者电脑机箱里）干燥，灰尘多（在重力作用下，日积月累，灰尘全跑地面上了），基本没有气流的扰动，当然是形成"絮状物"的理想条件。
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海棠：
首先需要说明的是我们生活的环境都是充满尘埃的，如果人类生活在一个空气很纯净的环境中，会对健康有害。但若尘埃太多，这是环境污染了，当然对健康更有害。在一个阳光灿烂的早晨，当你打开窗户，丝丝阳光投进来的时候，你会发现有很多灰尘在阳光之中跳舞，这种场景会让你想到布朗运动：在显微镜下，你会发现在花粉粒在水中做无规则的运动。所不一样的是你在阳光中看到的尘埃是许许多多更小的尘埃的结合体，这些更小的尘埃肉眼是看不到的。那这些小尘埃是怎么结合成我们肉眼所看到的较大尘埃的呢？要结合在一起，它们之间得有“吸引力”，那到底有什么“力”使得它们吸引在一起呢？首先是物理上，空气并不是绝对干燥的，而是充满着小水珠的，这些水珠会和和许多的小尘埃粘在一起，越粘越多，尘埃会越来越大，当然若大到一定程度，重力已经大于浮力，它就会落土为安了。化学上的原因就复杂了，首先，尘埃颗粒在空中飞舞时，尘埃和空气的气体分子之间，不同性质的尘埃之间，会发生碰撞摩擦，我们知道两种不同材料的物质摩擦时会产生静电，当尘埃与气体及不同的尘埃之间发生碰撞时，它们会发生电子的转移，这样它们会分别带上正负电荷，这些带电的尘埃及气体会在库仑力的作用下结合在一起，越结越大，直至落土为安。除了库仑力外，尘埃之间还有万有引力的吸引作用，但这个万有引力太小了，对于高速运动着的尘埃基本没啥作用，就像路边有一块砖头大的磁铁对于一辆疾驰而过的汽车的作用一样，引力可以忽略不计了。在宇宙中也有许许多多的尘埃，在宇宙的初期，它们曾充斥整个宇宙，后来经过不断的聚集形成我们今天的星球。现在宇宙中的尘埃已无法再聚集成大的球体了，因为现在的宇宙比以前河蟹多了，尘埃们要么在不同的轨道，要么在相同的方向以相同的速度运动着，发生碰撞摩擦的几率很小很小。所以宇宙中的尘埃不太可能有什么力使它们聚在一起。
那为什么尘埃就在家具下面形成了絮状了呢？那我们得看看是什么变化了，空气没变，尘埃没变，变化的是尘埃所处的环境。在家具或者角落下，空气流动速度慢了，阳光照射得少了，空气更潮湿了，种种条件都更利于尘埃结合在一起：空气流动慢了，温度低了，尘埃在这里运动的速度也慢了下来，各种力的作用更加明显，空气水分增加了使得尘埃粘力更强。更要命的是当尘埃在这些地方越聚越多，密度增加到一定程度的时候，在这个小区域里面可能会形成气溶胶，胶体由于有着较大的表面积，会有很强的吸附力，这样气溶胶会吸附更多周围空气的带电尘埃和气体，当浓度大到一定程度，气溶胶就会聚沉下来形成絮状，那为什么偏偏形成絮状呢，为啥不形成其它形状？上面我已经说了，尘埃不仅和尘埃结合在一起，也和空气结合在一起，这样尘埃之间就会有许多空隙，就像柳絮般轻飘飘的感觉。
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Dr.Who说：
从答案中，我们看到了问题的几处焦点： 灰尘的成分；气流的角色；空气湿度的影响；形成、维持絮状结构的作用力。
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我觉得其中扰动可能是必要的，只是不能大了。
我觉得“Jesmin”的研究最有说服力——尤其是ta仔细地为我们观察了絮状尘埃！
个人认为形成絮状尘埃必须满足三个条件：丝状尘埃物质（成核的基础）、黏合作用（水啊、电荷吸引什么的）以及合适的扰动（没扰动不能聚集成絮；扰动大了就会破坏“鸟巢”）
仔细看看“毛毛灰”是啥样子再说吧。
http://blog.sina.com.cn/s/blog_416dc7a60100d1rt.html
分散在一起的毛毛灰，其熵值较低。而乱七八糟纠结在一起的毛毛灰，其熵值较高。
comment: 熵是用系统所可能经历的状态数来定义的．对于分散在一起的毛毛灰，它们可经历的状态很多，自由度很大；而乱七八糟纠结在一起的毛毛灰毫无自由活动的空间，可能经历的状态数极其低．因此，你的说法应该反过来就对了．
个人经验：用熵这个概念去理解一个系统的时候，千万要非常小心．比如，你如何定义系统的状态？
是有点说糊涂了.
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湿度的关联度不大。
证据：在台式机电脑的机箱里，只要不及时清理，这样的絮状灰尘很多。
家电机箱里，一是空气流动规律，有静态死角，二是空间封闭，纤维及灰尘进去了就出不来。所以容易积攒灰尘。
絮状灰尘的形成机制实际上已经讨论过了。就是那个著名的“耳机线为什么会缠绕在一起”，一根长线尚且如此，一大堆耳机线乱放到一起，不是更得相互缠绕吗？絮状灰尘就是一团长纤维缠在一起形成的。
请问能给Dr Who提问题么？
最喜欢Zhenwei Yao的解释, 很物理,也不哗众取宠.篇幅不长,但把问题说得很清楚.
我是一只新松鼠。我建议能不能给出网站指南的一个链接，这样可以让更多的像我这样的新松鼠有效率地使用这个网站，享用美味的榛果。
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