第一期
草莓优胜者 儒客小子
我们都曾梦想过成为万事通,就像机器猫的口袋,能应付朋友提出的所有问题;我们也曾时不时冒出古怪问题,它们中的绝大多数都未获解答,随着少年(或成年)梦想慢慢灭掉。
事实上,由于个体知识的局限,谁都不可能真正“包治所有疑难杂症”。然而,在互联网时代,当我们汇聚在一起,真有可能无所不能。在这个栏目里,松鼠想和读者们一起来打造一位真正的“问不倒先生”,姑且叫他Dr. YOU吧,你们中的任何一位,都有机会成为他!
每周,我们会在这里提一到两个问题,如果你觉得能够解答,就给我们来信吧,在这一刻,你就是所有人眼里最牛X的Dr. YOU。
规则说明:
1)别小看我们!这里绝不会出现“人一共有几颗牙齿”这样的简单知识型问题,不会有“怎么样动心脏手术”这样的专业问题,也不会出现“打呵欠会传染吗”这样被解答过无数次的“陈词滥调”型问题,你也不要以为求助google或wiki甚至百度百科就可以获胜。每周,我们严阵以待,琢磨出最精怪最有趣的问题,来刁难Dr. YOU。
2)你可以在主贴下尽情讨论。但是,只有当答案超过500字(一个问题),并发送到songshuhui.net@gmail.com,你才可能成为真正的优胜者(可以随意挑一个问题回答)。你有一周的时间充分思考、寻找资料。
松鼠小贴士: 如何把答案写得长?最好不要仅仅给出答案的核心部分,而应该将其中涉及的科学原理娓娓道来。你最好深入查找专业资料,将问题理解透,再用通俗有趣的语言表达出来(设想你面对的读者是完全的外行)。涉及原理之处可试试多用比喻。
3)每周,我们将就每道问题评出一到两位优胜者,回答的顺序、文字的通畅以及长度都将被考虑到。他会被宣布成为本轮的Dr. YOU,松鼠会将对他进行一个简短的访问,在一周时间内,他是本博客的明星,这可是绝佳的宣传自己博客或网站的机会!
我们还将为他送上一份精美的礼品,它可能是一件有趣的科学玩具,也可能是松鼠会制作的纪念品。除此之外,你还将获得直接进入论坛“橡树大厅”版块的机会。在申请成为正式松鼠时,这也会是一个强有力的帮助。
松鼠小贴士: 我们无比鼓励看到一个问题的多角度解答,例如,回答“人为什么有两个鼻孔”时,您可以考虑动用建筑学知识……你也可以结合自己的生活经验来解答。所以,不要觉得某个问题与你的专业领域无关,或许你能给出出人意料的漂亮解答,让所有人都吃一惊!
4)答案将由当期责任编辑整理修饰,发表在平面媒体上。该文字版权归科学松鼠会所有。
5)我们也欢迎读者来提问题,可以留到:http://songshuhui.net/forum/forum-1/page-1。一定要够精彩哦!
本轮问题
1)为什么放在口袋里的耳机线很容易缠在一起?
进度播报:有人建议从高分子混合热力学角度、蛋白质结构学、拓扑学角度来回答,小鹿说,可以从织毛衣来解答……colt ma(小菊)同学从结构学角度给予了一份详细的解答,在总结中,他(or她)说道,"综上,耳机线的缠绕本质上还是科学的宿命,但并不是没有解决办法。比如,用更粗更有韧性的线材,加强自身强度,减少向量各个维度的变化量,使其更难以纠结。或者用更短的耳机线减少变化总量,或者事先就整理好(一定程度上增强了结构强度)才放入口袋"。Demx同学提出一个简化的模型,试图探讨一根没有轴向变形的绳子做三维布朗运动将会发生什么。他认为这种缠绕可能会达到某个稳定的状态。而hitlike同学认为耳机线的纠缠是耳机线的材料特性、复杂力学过程和人类心理共同作用的结果,并非某种单一力量的作用。金色葡萄(及其称之为LP的神秘人物^_^)则对这一问题提出了简便易行的解决方案,并且在此基础上构想了一种新型的耳机线,可以通过因耳机线中是否通过电流而自动延长或者缩短,他还设计了一个实验,谁来试试呢?这个问题越来越复杂。紧接着,ziplb还从流体力学的角度做了分析,而sqybi同学则从模拟退火算法扯起……(9.7 00:30更新)
2)同样是从冰箱的冷藏室中取出,为什么草莓吃起来比巧克力凉多了?
进度播报:收到儒客小子正式解答,基本综合了目前讨论中关于热传导一派的意见。请大家留意Demx 在讨论中发表的意见。他认为,也许草莓和巧克力的温度也许并不一样高,而且巧克力的甜味也许会让人们比较少地意识到它的温度。果然,ziplb同学从脑科学的角度进行了一番分析,而邮箱中还收到小耗子同学的来信,以草莓萝莉和巧克力熟女的比喻解读了这一问题……张晓千同学甚至从社会学、经济学的角度加以分析,不得不让人感叹群众的智慧。到底这个问题最后谁能胜出呢?才两天时间,编辑我已经很为难了。(9.7 00:30更新)
本期轮值编辑:姬十三
本栏目由《南方人物周刊》媒体支持
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哇赛,这两个问题太帅啦!
耳机有两根线并排在一起,会不会也有影响?一根线可以打结,两根线不光打结,还搅麻花。
LP是研究蛋白自聚集的。如果我们在耳机线上的某些特定位置加入几对尼龙搭扣,相当于-s-s-键,那么可以让耳机线在口袋里不断的运动中最终稳定在一个比较有规律的形态,比如alpha螺旋什么的。
LP又提出,应该有一种自适应长度的耳机线,需要听的时候就长,放在口袋里的时候就短。
我建议使用超螺旋的结构,当耳机线里面有电流通过的时候,组蛋白放松,而没有电流的时候,就开始形成超螺旋结构。缩到足够短
哈哈,这个想法太帅了。又延伸想下,如果是用超螺旋线,内芯导线就不能用金属的了,碳纤维应该不错,强度够,导电性好。
另外,建议这个活动使用blog-wiki的形式,每个问题都以wiki的形式展开。
非常好的活动,最好能学习一下《流言终结者》,从严谨科学角度来解释那些有趣的问题。原创有深度的答案最好,不然就像那些什么"XX知道""XX问答"只会复制粘贴的敷衍回答。
就是说我们应该来一个视频记录实验,比如放耳机到一个透明的塑料袋里,连续震动一段时间,拍摄下来。
然后根据各个假设,进行模拟,再验证。
比如
※ 塑料袋的水平、垂直安放。
※ 去掉耳机,只有线。
※ 温度
※ 弹性系数(可以通过耳机线表面再颤些铜丝)
我猜想,只需要在耳机线的几个关键点做些处理,比如绑铜丝什么的。就可以大大减小或增加耳机线的缠结
哇塞,不看不知道,一看真是景仰之情如滔滔江水连绵不绝啊。卧虎藏龙。
哈哈!好玩~~
关于耳机线的问题,
我们可以看到很多耳机线是双股的并行线,这样的线与截面为圆形的线相比更容易弯折,balhbalh...导致耳机线在空间受限的环境下更容易出现交叉点.
不过不晓得怎么解释为什么会绕到一起去.
关于草莓的问题:
首先,应该是大家都能一下子想到的原因,也是最重要的原因。高中物理讲比热一节的时候就举过一个经典的例子:为什么冬天钢铁摸起来要比木头摸起来感觉凉。其实,这和草莓的例子是一样的。草莓这类的水果含水量能达到60%以上,甚至到90%,而巧克力至多不会超过20%。水比热大众所周之了。。。
其次,我个人认为也许与人的味觉和感觉有关。从味觉的实质来讲,辣味是一种痛觉,是对味蕾的一种刺激,相对来说,甜味就是一种比较温和,能带给人以舒适放松感觉的刺激,更像是对味蕾的一种爱抚(有一些文献详细介绍了各种味觉对味蕾的刺激和心理的作用);
从感觉的实质上讲,冷和热也是一种痛觉,“痛”的程度决定了人冷热的程度,当人光着膀子站在零下三十多度的寒风中,或是不小心触到红红的烧火棍,就会明白这的确是“痛”的不行。
所以,当我们品尝在冰箱里“痛”的不行的可怜的草莓和巧克力时,(假设它们的温度完全一样,且比热这个东西也被上帝拖出去宰了。)它们带给我们的痛苦的刺激是一样的,但巧克力带给我们的甜味,也就是舒适的快感却远大于草莓。试问一下,一个绝世美女和一个超级恐龙用同样的力量殴打你,你会感觉谁打得更痛呢?
我们可以做一个小小的实验来验证一下:一杯水和一杯糖水,一样的杯子一样的体积同时放进一样的冰箱,一定时间后取出(能感觉出凉即可)。好吧,尝尝,不否认心理的作用,不过我真的感觉纯水更凉一些。所以,也不难理解我们为什么总是感觉雀巢的冰爽茶或是薄荷糖比其他的饮料和糖更凉一点,因为糖总是温柔地爱抚我们的味蕾,而薄荷却在偷偷地强烈地刺激着它们。
最后,我不得不再次重申,最最最主要的原因还是第一条比热的作用,如果忽略了它,我后面的话纯属扯淡。
“试问一下,一个绝世美女和一个超级恐龙用同样的力量殴打你,你会感觉谁打得更痛呢?”
我记得貌似有个调查是问女人如果在不可避免的情况下被强奸,但可以选择帅哥和猥琐男,基本上所有测试者都选了帅哥,哈哈。
哈哈,如果我不可避免被殴打,我会选择美女
木头和钢铁那个比热的因素比较小,而热传导能力的差别是比较重要的。
恩,多谢hahahah同学提醒,开始没有细想。但是细想之后发现这个问题变得复杂了,我们是不是可以把这个问题引申成这样呢:
草莓和巧克力中草莓的比热较大,钢铁和木头中木头的比热较大,为什么前一组中比热大的草莓凉些而后一组中比热小的钢铁凉些?如果说两组例子中分别是比热和热传导能力起主要作用导致的不同结果,那么,怎么界定:在什么情况下比热起主要作用?又在什么情况下热传导能力起主要作用呢?
希望大家都来探讨一下。
草莓是因为冰水吸收热量
钢铁是分散热量,且钢铁和木头含水量少,比热起主要作用;
草莓和巧克力中草莓含水多,这应该是含水量的不同起主要作用了
典型的以趣味为目的,妄想广大群众参与的伪科学讨论
事实上广大群众确实很乐于参与,所以,至少证明这一点不是妄想
只要能引起大家学习科学的兴趣,不也是一个很好的目的么?
耳机线:
恩,这个问题很早就想过。
先来点废话:在流体力学中,存在着牛顿内摩擦力的流体,也就是具有粘性的流体,称为粘性流体,反之,称为理想流体。理想流体之所以理想,是因为在现实世界中不存在这样的流体,现实中的流体都是有粘性的,只是粘性大小不同而已(例如,菜油的粘性大于水)。均匀流动的粘性流体在受到外部干扰的时候就显得不像理想流体那么听话了,会产生一定的紊乱。可以想象下列场景:一条均匀流动的河水里,突然中央放进一块大石头,河水就会受到干扰而产生旋涡、波浪等紊乱现象。
在流场的研究当中,科学家们为了方便常常使用一根根的流线来表达流场,流线的定义是:流场中某一时刻的空间曲线,在该时刻,曲线上的所有点的速度矢量均与这条曲线相切。如果还不能理解,想想随风飘动的丝带吧,那就是流线在清楚的为你展示风的运动。实际上科学家们画的这些线线在流场中当然是不存在的了,但是并不妨碍我们在一堆关于流体力学的废话之后将其比喻成故事的主角—耳机线;而耳机线之间的摩擦碰撞,正相当于我们的牛顿内摩擦力;口袋对耳机线的碰撞和摩擦,以及外界不断的挤压、揉搓、抖动……则构成了流体运动的动力和对其的干扰。
所以,不难理解,即使是理得很顺的耳机线,最后都会变成一堆乱麻。因为再均匀的流体,只要有粘性和干扰的存在,最后都会使其紊乱,更何况是一开始我们的“流体”就不怎么均匀。
更让我们头痛的是:水和空气紊乱了,实在理不出头绪了,它自个一生气,我乱了重来,于是,涡也破了、浪也破了,最后只要干扰去除,动力还在,自个也就理顺了;可是耳机线不一样啊,这可不能破。有些同学耳机线实在乱得无解了,一抓狂,火气上来了直接扯断,一下就理顺了,在不考虑mp3的价值下也不失为一种既科学又有效的方法。
恩,那让我们来解释一下这些现象吧:
问:为什么耳机线越短、越粗、越滑越不容易缠住?
答:耳机线越滑,其中的摩擦力越小,也就相当于流体中牛顿内摩擦力越小,粘性越小,越接近理想流体,也就越不容易受到干扰而紊乱;同样,耳机线越短和越粗,使其越不容易受到摩擦力的影响而弯折,即在一定程度上抵消了摩擦力的作用。所以,完全可以设计这样一个实验:将你的耳机线涂满了洗发液再装进口袋(一切后果自负)。也可以想象:如果世界上没有摩擦力,那耳机线就永远不会缠在一起了……啊,这样的世界对于我这样的耳机线经常缠在一起的人来说,是多么的值得憧憬……
用模拟退火算法胡诌了800多字...发过去了...
我是来拜大牛的……
我也是……
草莓那个,正解的话应该就是从水含量比热这方面考虑,另外还有若是巧克力呈现液体状态,于是与口腔接触面积加大的话,应该会比固体状态感觉冷些,但是又想,液态与固态的区分也应该在游离态水含量上。
耳机线有螺旋型的类似早期电话线那种设计就是为了防止缠绕和长度可以变化,专业监听耳机大多如此设计。
关于耳机线的问题:
1、耳机线虽然理好了,却并不处于力学平衡状态,所以自己会散开,会有一些交结,总的来说是看起来比理好的状态要乱。
2、上面的情况下,耳机线并没有彻底缠绕在一起,大部分情况下,让耳机线缠绕在一起的是人。也就是我们在拿耳机线的时候,觉得它乱七八糟,所以随便拿某个线头或者是中间某一段,两只手一扯或者是靠重力作用一只手一拿,耳机线就彻底系死了。
上面的过程很像我们系鞋带,step1相当于我们把鞋带交结在一起,step2相当于我们最后拉紧的那一下。如果我们好好观察耳机线的分布方式,我相信很可能有拉一下就能完全拉开的方式,就像没有拉紧的鞋带我们也可以拉开。
现在的问题是,1)为什么交结在一起的概率那么大,2)为什么我们拉紧的概率远大于拉松的概率。
对于问题1),我的猜想是,在线、包、人的抖动、重力各种力的作用下,在一个相对固定的平面里,线的稳定分布是一种随机分布(当然,这个需要建立一个模型来算一下,说随机分布只是我的感觉),随机分布当然就有一定的交结。
问题2),我的猜想是,人看到比较乱的时候,选取哪里开始拉也是一个随机的选择。
在随机出来的比较多的交结和随机拉的双重随机作用下,最后数学算出来的结果应该就是绕得比较死。
以上是我的思路,真的要做需要建一个模型——随机交结模型,和一个随机模拟——随机拉线模拟。我估计模型是比较难建的,我觉得复杂度不亚于热力统计学的模型复杂度。在一个恰当模型上的模拟可能比较简单。
关于草莓巧克力那个
草莓主要是水,巧克力应该算固体,巧克力和草莓的比热就是不一样,固体和水的比热差别应该还蛮大的。如果是冻住的巧克力和冻住的草莓,还得考虑融化热,冰在这方面当然是高的。下面就谈比热吧,融化热的作用差不多。
1、巧克力和草莓的温度拿出来时候是一样的。外界温度比冰箱温度高,所以从拿出来到放到嘴里的过程中巧克力和草莓在吸热,由于草莓比热大,所以相同体积,吸收热量相同的情况下,草莓升温慢,温度低(这里不准确,草莓吸热比巧克力大,因为吸热和温度有正比例关系,但是多吸收的热量不会造成草莓温度高,否则会有逻辑错误)。所以,放进嘴里的时候,巧克力温度更高一些。
2、在嘴里,草莓的比热依然大,需要更多的热量去“温暖”它,相应的“温暖”它的时间更长,所以我们感觉草莓“冷”一些,实际上是“冷的时间更长一些”而已。
要排除第1个因素,很简单,常温的同样温度的草莓和巧克力放在嘴里,感觉还是不一样,这就是第2个因素在其作用。
3、我不认为这里可以类比木头和钢铁,因为说实话,这两者传导热的本领差不多吧,巧克力是固体,可能传导热还更快一些也说不定。
补充一句,耳机的问题我觉得简化为数学问题比较能谈清楚。
新的问题在哪里?
新的问题请等待下一期~
关于草莓的问题,大家都说得挺对,都说因为传热快,所以感到凉。但是我更想知道,为什么传热快,人就会感到凉呢?
1、耳机线缠绕问题。
耳机线装在口袋中的时候,由于空间和重力的共同作用,它会成为团状。但是这个团是虚的,因为它并不是实体,而只是由一些线条构成,也就是说,只有经纬线,没有填充物。你也可以简单地认为它是网格体,就是类似鸟巢、海绵这种存在大量空隙的东西。因为耳机线是由金属线包裹塑料外皮制作成的,其材质的物理属性决定耳机线比较均匀地具备一定程度的弹力和扭力,即在外力作用下,能够发生一定程度的弯曲和扭曲,但是要发生更大程度的形变,需要提供的力会急剧增加。再加上耳机线本身比较细,那么在重力作用下,它在口袋中形成的这个团状网格,其属性必然是网格(即网眼)的面积相对导线截面积大得多。耳机线有3个端子,左耳/右耳/插头,在外力的作用下,3个端子很容易发生位移,端子相对于网格也还是很小,那么端子就会出现随机传过线团形成的网格,随着端子穿越网格的数量增加,线团缠绕的复杂程度会指数提高。因此,耳机线发生缠绕那是必然滴!
重点:导线材料构成,弹力和扭力,口袋,有限空间,重力,形成网络状,端子,穿越网格。
2、草莓为什么更凉
人体对凉热的感觉,主要来自于人体温度感受器的反应,并通过神经传递到大脑,形成具体的冷热。人体温度感受器是一种神经末端组织?其工作原理是,通过神经向大脑传递自身失去或获得热量的速度。所以,人感觉到更凉的东西,一定是让人体更快失去热量的东西。失去热量这种热交换过程中,有2个因素是重要的,1个是热交换的总量,另1个是发生这些热交换量的时间,其结果就是热交换速度,即单位时间内发生的热交换总量。因此,熔解热(即由固体熔解为液体所需要吸收的热量)更大,比热(即温度升高1度需要吸收的热量)更大,其热交换总量更大;传热性更好,其热交换速度会更快。草莓是植物纤维网络中包裹了大量的水分,而巧克力是固态脂肪。所以,很明显,草莓的比热要更大(如果草莓中的水结了冰,熔解热也很大),传热性明显强;相比之下,脂肪的比热小(因为是非晶体,溶解热很低),传热性差。草莓就应该明显比巧克力凉。
关键:温度感受器,热交换总量,热交换速度,植物纤维包裹水分,固态脂肪。
Pingback: Misty Sky » 一起回答科学问题
明天就公布了吧..
没那么快,需要几天时间整理。明后天上新的,哈。
第一个是熵增
第二个是比热不同
晚了……………………= =
第二期马上要出来了,等着抢第二期的吧,哈哈。
在什么地方看结果?
http://songshuhui.net/archives/1541.html#comment-5562
囧 直接copy的评论里的链接 结果没发现后面还有#comment...
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热传导的差异是因为物质分子差异引起的吗?具体怎么样的结合导致传导的差异过程.