本文由沐右、橡树村合作

约翰内斯堡是个依靠黄金兴起的城市，自然会有以黄金为主题的主题公园，坐落在约翰内斯堡西南部的金矿城主题公园（Gold Reef City）索性就建立在一座废弃的金矿上。这里不仅有各式各样的游乐设施，还依据黄金开采冶炼的故事造了几个博物馆，平时也有和黄金有关的表演。这里面最吸引人的一个，就是一个叫做Gold Pour的表演。

这个表演展示的是黄金冶炼的一个步骤。黄金在矿石中的含量很低，需要通过各种物理和化学方法精炼。初步精炼的最后一个步骤，就是把已经初步提纯的黄金熔化，浇筑在一个模子里面，铸成金砖。这个表演演示的就是这个浇筑过程。一次浇筑大约是400盎司黄金，重量差不多是12.4公斤。看着工人们从红彤彤的烘箱里面夹出烧得发亮的坩埚，把里面冒着火焰的金水浇筑在模子里面，等待稍微冷却后再把仍然发光的金子从模子里面扣出来，形成金灿灿的金砖，还是很令人兴奋的。特别是这个表演的时候，还会提醒你，现在的金价是多少钱，这些金子，虽然只有88%的纯度，一共值多少钱。看着价值几十万美元的东西就在眼前几米的地方，很少有人会不心动。

更刺激的在后面。表演结束的时候，工人会拿出来一块以前浇筑好的金砖(刚浇筑的那个还热着呢，不能碰)，让所有观众亲手摸一下，满足观众们摸一次金砖的强烈愿望。同时，工人会向你发出挑战。看到眼前这块金砖了么？顶部长25厘米，宽7厘米，底部长接近28厘米，宽不到10厘米，高3.5厘米。这么一个黄灿灿的家伙，如果你能用拇指和食指两个手指头，从上方夹住金砖的侧面，把金砖提起来，那么，这个价值几十万美元的东西，就可以让你抱回家！去看这个表演的几乎没有不去试试的，不过传说还没有人成功过。怎么样，是不是想立刻打飞的到南非试试？不过，在订机票之前，咱需要先算算，究竟有没有这个可能。

单臂提起二十多斤的重量对大多数人来说都不成问题，但是金砖上面没有把手，我们能用拇指和食指捏起金块吗？这是一个简单的力学问题，让我们先来做一下受力分析。

【金砖的受力分析图】

如上图所示，金块受到这么几个力的作用：

1. 竖直向下的重力G，等于金块的质量（12.4千克）乘以重力加速度ɡ（取10牛顿每千克）；

2. 拇指和食指分别对金块两侧的压力，两边一样大，都记作N，这个力垂直于金块的侧面；

3. 由于手指有和金块发生相对运动的趋势，但是又没有相对的滑动，金块会受到沿着侧面向上的静摩擦力f=μN，μ是手指和金块之间的静摩擦系数。

将金砖侧面和底面的夹角记作θ，根据几何关系我们可以得出，竖直方向上金砖受到的合力F为（取向上的方向为正方向）

F=2μN sin(θ)-2N cos(θ)-G，

其中，第一项是两侧受到摩擦力f向上的分量的和，第二项是两个手指对金块压力N向下分量的和。这样，我们用来提起金砖而给金砖施加的压力，一部分成了对我们的阻碍。不过，只要我们施加的压力N能够使得F大于零，我们就能把金砖抱回家！

可是，如果θ角小于某个数值的话（θ＜arccot(μ)），即使不考虑重力G，第二项的贡献也会比第一项大。要真是这样的话，哪怕是项羽、李元霸、施瓦辛格或者超人来了，也不能把金砖抱走。那就太坑爹了。

还好问题没有这么严重。根据问题里面的给出的上面宽7厘米、底面宽10厘米、高度3.5厘米的数字计算，θ角为66.8度，而只要μ比0.43大，第二项就不会比第一项大。金砖的标准规定了大小有一定的浮动范围 [1]，实际的角度和这个数字不一定完全吻合，不过应该差别不大。人的手指和这种不太纯的黄金之间的静摩擦系数没有查到，实际上手和黄金的静摩擦系数也没有查到。不过，可以查到手指和铝的摩擦系数平均为0.6，和橡胶的摩擦系数平均为0.9，而且随着压力的增加，摩擦系数有减小的趋势[2]。因此，我们有理由相信，除非蜘蛛人出马或者偷偷往手指上抹万能胶水，手指和黄金的静摩擦系数应该不会超过1，比较可能的猜测是接近0.5到0.6的样子。

根据前边的公式，我们可以算出需要的最小压力的数值为N=G/[2μ sin(θ)-2 cos(θ)]。知道了确切的尺寸和摩擦系数，我们就可以通过这个公式求出需要的最小力量。取θ角为66.8度，对应于μ取0.5~1之间的情况，我们可以求出需要的压力N，在下图里面用蓝色曲线表示。可见， N起码要一百多牛顿才可以，如果摩擦系数接近0.6甚至更低，那么力量要超过400牛顿才行。考虑到我们并不知道金砖的准确大小，对于侧面和底面夹角为70度和75度的情况（分别用紫色和褐色线表示），我们也可以求出需要的压力大小。起码来说，N要大于100牛顿才能有点把握。

【静摩擦系数在0.5~1之间的时候，提起金砖需要一根手指提供的压力大小】

不过，根据一项关于手指头力量的研究[3]，这个用两指捏的动作一般人很难达到这么高的力量：对一共100名成年人测试的结果显示，男性平均能够达到大约63牛顿，标准差约为19牛顿，女性平均约是45牛顿，标准差约为14牛顿。因此，超过100牛顿的可能性是很小的。看样子，即使是最好的情况下（μ接近1），也非得锻炼到远超一般人的力量才能做到了，有心发财的童鞋们可以照着这个目标努力锻炼了。

可惜的是，即使理论上存在可能，这个机会也已经不存在了。虽然没有人确实成功地用两根手指夹起过金砖，但是金砖还是被人拿走了。这两块金砖在这个主题公园被演示了十多年，不知道有多少人打它们的主意，结果，几年前，一伙歹徒成功把武器带进了公园，直接把金砖抢走并逃脱。两根手指夹起来一块金砖虽然很难，用一只手抱着还是不难做到的。从此以后，这个表演就再也不使用真金了，还生怕你不知道，用很大字写上：本表演不使用真金！这个表演仍然在继续，但是观看的时候，再也找不回那种心动的感觉了。

参考资料

1. London Bullion Market Association, The Good Delivery Rules for Gold and Silver Bars-Specifications for Good Delivery Bars and Application Procedures for Listing. 链接
2. Na Jin Seo and Tomas J. Armstrong, Friction coefficients in a longitudinal direction between the finger pad and selected materials for different normal forces and curvatures, Ergonomics 52(5), 609-16 (2009). 链接
3. Angela Didomenico Astin, Finger force capability: measurement and prediction using anthropometric and myoelectric measures, Virginia Polytechnic Institute and State University, Master of Science Thesis. 链接

一转眼大年都过完了，大家又要开始工作了。

过年期间想必不少人都放过孔明灯。本期Dr Who想问的就是关于孔明灯的这些和那些问题：“孔明灯能飞多高呢？飞到空中之后会怎样呢？你能改进一下孔明灯以减低可能引发的火情危险吗？”

松下问答的讨论，请移步 http://songshuhui.net/forum/viewthread.php?tid=564056

本期问题的来信截止期为2012年2月19日晚12点。让我们期待新的Dr.You~~

新来的同学，请继续阅读什么是Dr.YOU。查阅往期内容及优胜者，请点击群博活动栏的Dr.YOU栏目。

==================== 什么是Dr. YOU ==========================

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！

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。我们严阵以待，琢磨出最精怪最有趣的问题，来 刁难Dr. YOU。

每两周，我们会在这里提一个问题，如果你觉得能够解答，就告诉我们吧，在这一刻，你就是所有人眼里最牛X的Dr. YOU。

规则说明：

1） 你可以在主贴下尽情讨论。但是，只有当答案超过500字（但不鼓励超过1000字），并在科学松鼠会的论坛松鼠学堂注 册并贴上答案，或者将答案发送至 DrYou@songshuhui.net，你才可能成为真正的优胜者。如果你在“松鼠学堂”发布稿件，你还有机会成为科学松鼠会的亲友团，获得直接进入 论坛“橡树大厅”版块的机会，也可以优先参加我们的各种活动

2）我们每两周的周一出题，下一周的周日晚十二点截止。优胜者将在投稿的读者中产生。你有两周的时间充分思考、寻找资料。我们将就每道问题评出一到 两位优胜者，文章的科学性与文字性都将被考虑到。获奖者会被宣布成为本轮的Dr. YOU。

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！

3）答案将由Dr You编辑整理修饰，发表在科学松鼠会主页以及平面媒体上。该文字版权归科学松鼠会所有。

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新春佳节，Dr.Who在这里给大家拜年了〜〜〜

本期我们推出了春节特别栏目，大家在合家团聚吃吃喝喝的同时也不妨来脑力激荡一番：“过年时很多地方都有在汤圆或者饺子中包硬币的习俗，那么有没有什么方法可以慧眼识币，从众多普通的汤圆/饺子里找到你想要的那一只呢？”

本期问题的来信截止期为2012年2月5日晚12点。祝大家新年快乐，让我们期待新的Dr.You~~

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新年开始，Dr.Who给大家送上的是一个发大财的机会：“夹块金砖回家～～”

话说坐落在约翰内斯堡西南部的金矿城主题公园有一个叫做Gold Pour的表演。展示的是如何将黄金初步提炼（88%的纯度）熔化并浇筑成金砖。刺激的来了：面对一块顶部长25厘米，宽7厘米，底部长接近28厘米，宽不到10厘米，高3.5厘米，重达400盎司（12.4公斤）的金砖，如果你能用一只手的拇指和食指两个手指头，从上方夹住金砖的侧面，把它提起来，你就可以把它抱回家！

请大家在疯狂点击机票信息前冷静地算一下：有没有可能夹的动？如果可能，要怎么夹？

本期问题的来信截止期为2012年1月22日晚12点。祝大家新年快乐，让我们期待新的Dr.You~~

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寒冷的冬夜，Dr.Who翻出了松下问答论坛里一个关于冰棍的问题。这个困扰了AKrios同学多年的一个问题想来也迷惑过不少人：“用力吮吸冰棍，冰棍剩下的那部分就会变成一块透明无甜味的冰块，甜味去哪里了呢？好看的颜色去哪里了呢？”冰激凌好像就没有这个问题嘛！

本期问题的来信截止期为2012年1月8日晚12点。祝大家新年快乐，让我们期待新的Dr.You~~

论坛链接见:http://songshuhui.net/forum/viewthread.php?tid=556366

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首先让我们祝贺Dr.YOU栏目举办100期，撒花〜〜〜

本期Dr.Who选取了几个过往题目中没能征求到满意答案的问题，希望这次能有机会收到小小的惊喜。

1. 我刷牙为什么总会掉一块牙膏出来？ http://songshuhui.net/archives/1624
2. 为什么衣服压皱了很难弄平，而洗完衣服甩干后也很皱，可是干了手一抹就平了？ http://songshuhui.net/archives/2550
3. 为什么塑料袋都有响声、而布袋子就没有？ http://songshuhui.net/archives/3938
4. 纸飞机为什么要呵口气再飞？ http://songshuhui.net/archives/33541

另外，如果你一直有关注我们的栏目，觉得对往期的获奖答案有不同的看法，也欢迎来信告知我们。往期内容，请点击松鼠会主页右上栏的Dr.YOU项目查阅详情。

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