前段时间又到了吃椰子的时节了看著路边摊上浸在清水里的椰子泪从嘴唇泣不成声（胸腔千万别长在怪异的边线啊）但是为何要把椰子浸在清水里？一场吃太多椰子为何会嘴疼？恰当自然科学的吃椰子坐姿究竟是甚么？

Q1

为何在被打湿又晾干的纸上用铅笔画画会把笔迹双唇？

by 爱物理的张同学

答：

具体来说他们先来看看纸在被打湿又晾干这个操作过程中发生了甚么：当水打湿油墨时，由于组成油墨的水溶性大分子具有滨水甲基，使水大分子能够步入水溶性大分子间的间隙，毁坏了水溶性大分子间原本的共价键，且纸在晾干的操作过程中，水溶性大分子不同部位水的蒸发速度不同，在晾干后油墨水溶性间可焊性降低，裂隙变大，油墨变得疏松胶质，使油墨吸滨水性增强。

接下来他们再看一下为何是铅笔的笔迹会被双唇。日常他们书写用到的油墨有四种：脱毛膏、温和和滨水性油墨。钢笔一般选用脱毛膏油墨（但是也有一部分钢笔选用滨水性油墨），蓝底一般选用的是温和油墨，而铅笔则普遍选用滨水性油墨，这四种油墨种类和性质差别很大，他们可以很显著地感受到，铅笔所用的滨水性油墨流动性最强，其他两种油墨质地更为黏稠，因此在同样的油墨情况下，铅笔写出来的笔迹渐变更为显著，更容易步入油墨水溶性的缝隙间。

以上两个因素的共同促进作用导致他们觉得在被打湿又晾干的纸上用铅笔画画会把笔迹双唇。

参考文献：纸湿润过后再晾干，为何Sitapur皱变软？

by 宿苞的下午三点半

Q.E.R.

Q2

为何吃椰子要先在清水里泡？清水浓度多大合适？

by 椰子真好吃呐啊

答：

这是因为椰子中含有一类统称为椰子酵素的物质，它会切断蛋白质一级内部结构中的共价键，使其水解为核酸。当他们咀嚼椰子时，椰子酵素就会毁坏外阴部的内部结构，如果一场饮用的椰子非常多，口腔甚至尿道单厢产生强烈的疼痛感、灼热感。所以在饮用椰子前，需要具体来说设法除去椰子酵素，而除去的最佳方案就是让其凋亡。椰子酵素的表面温度约为40~60℃，有效pH值约为4.0~8.0，所以想使其凋亡，可以缔造一个高温或是过酸过碱的自然环境。采用清水煮沸椰子，就是为了调整自然环境的pH，起到使酶凋亡的促进作用。看到这里聪明的你肯定会问，家里饮用盐的主要成分是NaCl，怎么着也只能缔造温和的自然环境呀。没错，若是采用NaCl水溶液煮沸椰子，效果确实不显著，如果将NaCl换成异丙醇（氯化钠，NaHCO₃）或是绿（氢氧化钠，Na₂CO₃）加入水中，量不用太多，1~2面团就能使水溶液呈现弱碱性，或是采用高于60℃的热水煮沸椰子，也可以毁坏酶的内部结构，达到凋亡的目的。但是以上方法多少会对椰子的口感产生影响，如果你的时间充足，可以将高温处理后的椰子放入冰箱冷藏后再饮用，或是干脆做一道椰子咕咾肉，岂不美哉。

参考文献：

[1] 椰子酵素

[2] 「吃椰子前用清水泡一下」是为何？

[3] 当你吃椰子的时候，其实椰子也正在吃你！

by Eric

Q.E.R.

Q3

水泥是由于甚么原理结成块的？

by 不是我

答：

常见的硅酸清水泥熟料是以石灰石、粘土、铁质原料等（如氧化钙、二氧化硅、氧化铝、氧化铁等化学原料）按适当比例配制成生料，烧至部分或全部熔融，并经冷却而获得的半成品。其主要成分是硅酸三钙（3CaO·SiO₂）约50%、硅酸二钙（CaO·SiO₂）约25%、铝酸三钙（3CaO·Al₂O₃）约10%等。

下面以混凝土的形成操作过程说明水泥结块的原理，混凝土成分为水泥、水和砂石，水泥在混凝土中促进作用是将砂石粘在一起。由水泥变成混凝土的操作过程根据热量变化可以分为五个阶段：

波特兰水泥水化操作过程中的热演化率

第一阶段：在添加水后，熟料的溶解会放出热量，时间为数分钟量级；

第二阶段：会出现休眠期，温度没有显著上升，这一阶段持续1到3小时，这一阶段的存在便于混凝土的运输；

第三阶段：水泥会和水发生反应，最先起主导的是硅酸三钙，发生如下反应：

随着反应进行，氢氧化钙饱和后析出结晶。同时由勒夏特列原理，不断生成硅酸钙水合物，硅酸钙水合物晶体不断变厚，会渐渐将水与硅酸三钙隔开，随着时间的推移水合物层变厚，导致硅酸钙水合物的生成变得越来越慢。硅酸二钙也会生成同样产物，但是由于活性较硅酸三钙更低，反应速度更慢。

第四阶段：这一阶段和上一阶段末混凝土逐渐变软。氧化铝和氧化铁的反应的贡献略小；

第五阶段：约30小时后，反应逐渐变慢，但是只要有水和未水合的硅酸盐，反应会继续发生。

可以看出水的配比是至关重要的，水过多会影响其硬度，水过少则会提前干燥导致不能充分反应。并且混凝土的强度变化是个缓慢的操作过程，一般需要较长时间（28天）监测硬度。

参考文献：

水泥熟料

scientific priciples

by yrlewis

Q.E.R.

Q4

请问人冬天时为何要穿很多衣服来保暖？人也是动物进化来的，可动物一年四季都只靠皮毛而已，这算退化吗？这种变化有甚么好处？by 匿名

答：

这当然是一种进化，他们也因此被称为裸猿（the Naked Ape）。

人类是非洲发源的，智人的祖先是毛茸茸的，参考他们的表亲大猩猩们，在进化的操作过程中他们才逐渐失去了大部分又粗又长的体毛，取而代之的是遍布身体细小毛发（看你手背上细小的毛发），并且毛发的密度也发生了显著的下降：头顶大概每平方厘米有350个毛囊（不考虑秃顶人士），背部每平方厘米65个毛囊，胸口每平方厘米75个毛囊。

之前有很多假说来猜测智人为何失去了体毛：性选择压力、进化操作过程中的水生经历、寄生虫、衣服的采用……在这么多假说中，被广泛接受的便是毛发的减少，会提高体温调剂能力。伴随着身体毛发的减少，和外泌汗腺分布的扩大，人类拥有了无与伦比的体温调控能力，可以非常好的适应长时间的高温和长时间的运动（人类的耐力是极为优秀的，在高温自然环境中吊打大部分哺乳动物）。百万年前，人类祖先从树林前往炎热的稀树草原的操作过程中，这一无毛少毛的性状，是非常优秀和必要的。而随后在人类向非洲以外的地区扩散操作过程中，由于人类已经学会了利用动物皮毛裹体取暖，并且缺乏体毛可以很好的避免外寄生虫，无毛表型被选择了下来，人类一直裸到了现在。

当然在部分部位有例外，智人茂密的头发（沉默……）和雄性智人的胡须，依然是又长又硬又粗还很浓密。至于雄性人类为何保留了胡须，流行的观点认为这是性选择的结果。毛发的生长受雄性激素调控，面部胡须的旺盛意味着雄激素水平更高，所以保留的胡须可以作为吸引雌性的装饰品以及雄性自身身份地位的象征，这和雄鸟拥有鲜艳的羽毛是同一个道理。

参考文献：

[1]Sandel. Brief communication: Hair density and body mass in mammals and the evolution of human hairlessness. American journal of physical anthropology. 2013.

[2]Dixson et al. Cross-cultural variation in womens preferences for mens body hair. Adaptive Human Behavior and Physiology. 2019.

[3]Dixson et al. The Role of Facial and Body Hair Distribution in Womens Judgments of Mens Sexual Attractiveness. 2016.

by 某大型裸猿

Q.E.R.

Q5

超导体中的电流上限是多少？（电流大小和电子大小、超导体的形状和半径、电压大小，电子运动轨迹是否有关？）by 匿名

答：

先说结论，超导体的形状和半径是会影响到其超导电流上限的。一般而言，材料的电阻来自电子运动操作过程中与晶格发生的散射（即与材料中的声子发生了散射）。对于传统超导体(BCS超导体)，在临界温度以下，材料中的电子会在声子的诱导下形成库伯对，在超导态下组成库伯对的电子不断互相散射，但在这些散射中库伯对的总动量是守恒的，所以超导电流可以持续而不因散射而衰减。

因此对于传统超导体，其超导电流密度上限正好对应着毁坏库伯对的临界电流密度。经过简单的计算，可以粗略的估计出：

其中是超导体的临界磁场，则是超导体的伦敦磁穿透深度。另一方面，超导体中流过的电流几乎全部分布在导体表面的薄层内，所以对于半径为的圆柱形超导体，其超导电流上限约为：

可以发现其超导电流上限竟然只正比于，而不是，这意味着在做超导导线时仅仅增加单根导线的半径是一件相当低效的事情，这也是为何超导导线一般做成下图的样子：

Nb-Ti超导导线 | 图片来源：Low-Temperature Superconducting Wire Research 1970-1986

当然对于材料本身厚度就小于伦敦穿透深度的超导薄膜以及第二类超导体或是高温超导体，情况会复杂许多，这里就不再介绍了。

参考文献：

[1]章立源，张金龙，崔广霁. 超导物理学[M]. 北京: 电子工业出版社，1995:79-80.

[2]张裕恒. 超导物理(第三版)[M]. 合肥：中国自然科学技术大学出版社，2009:289-301.

by John Watson

Q.E.R.

Q6

光是具有波粒二象性的，那根据惠更斯原理，为何光通过小孔的时候还是一束，而不是像花洒一样？by 匿名

答：

惠更斯原理似乎告诉他们，通过小孔的光在小孔处会表现出子波源的性质，小孔处的光应当类似于一个新的光源，光通过小孔应该完全扩散开来。但是现实中大部分情况下光束好像直接穿过了小孔而且依然保持着原本的方向和粗细。这是为何呢？

因为孔不够小，且波长太短了，也有可能是实验条件不够好。波动光学（菲涅尔衍射）告诉他们，光通过小孔的时候，要想显著地看到光的波动性质，需要让菲涅尔数不远大于1。

菲涅尔数的定义是：.其中是小孔半径，是小孔到观察屏的距离，是波长。

他们日常生活中遇到的可见光的波长是390nm-780nm，考虑一般的光学实验孔到观察屏的距离不会比1m远太多。代入数值就可以发现，小孔半径在零点几毫米的时候就可以在观察屏上看到次级光斑。这个时候，观察屏上就会出现类似这样的图样。

这个时候，光束的行为就由波动光学支配了。也就是说，这个时候的光，可以显著地看出惠更斯原理的效应。如果小孔的半径变得很小，中心最亮的衍射光斑Sitapur大（当然亮度Sitapur暗），此时通过小孔的光就是花洒状的了。

by Luna

Q.E.R.

Q7

有不有可能在月球建立氦3聚变发电站，通过高能激光传输到地球来解决能源问题？by 匿名

答：

这个项目我王多鱼投了

但是理想很丰满，现实很骨感。我也不敢说它完全不可能实现，但确实要面临很多问题，列举几个主要的吧。

第一：可控核聚变。国际热核聚变试验反应堆（ITER）2006年就开始实施了，原计划建设10年，现在嘛，可能大概也许是快建好了（果然人类的本质是鸽子），ITER现预计2025年建成，开始等离子体实验，去年已经开始最后约5年的组装。但是中国聚变工程实验堆2021年立项，预计2035年建成开始实验，也值得期待。但上述核试验都是氘-氘聚变，氘-氘聚变所需温度比氦3聚变温度更低。从容易程度来看，氘-氘反应更容易发生，其次是氘-氦3反应，氦3-氦3聚变反应最难发生。

第二：把聚变装置以及开采氦3的装置搞到月球上。在这个星球上出现过的（恐怕也包括即将出现的）火箭中运力最大的是苏联的能源号运载火箭，其地球静止轨道运力为20吨。但这显然不够，况且聚变还需要供电系统、供水系统、低温系统等的配合，以及氦3的提取工厂。而现在千万别说能源号，即便是土星五号他们也无法制造。但是也有人提出可以去月球上3D打印。

第三：激光传输。激光器倒是有，而且功率很高。与ITER配套的美国国家点火装置（NIF）可以实现只有几纳秒的超过500太瓦（~10¹²瓦）的激光脉冲。即便不考虑激光在大气层的损耗，但怎么在地球上把光能转化成电能呢，光伏发电吗，甚么神仙光伏发电板能承受这样的激光？

恐怕不是最后的一个问题：地月上的装置各建在哪？月球绕地球公转，如何才能保证下一场从月球发出的激光还是射到这次的边线呢？难道要靠激光斗术吗？

王多鱼：最后一个问题好解决，多建几个就完了，给全球都建满喽，多好的项目啊。

参考文献：国际热核聚变试验反应堆、国家点火装置、氦-3聚变是可实现的吗？、国际热核聚变实验堆重大工程安装正式启动、中国聚变工程实验堆启动工程设计

by 霜白

Q.E.R.