一個(gè)球是否在旋轉(zhuǎn)
問(wèn)答導(dǎo)航左右滑動(dòng)查看更多
Q1 為什么有些人戴上眼鏡后肉眼看起來(lái)變化很大，卻不影響人臉識(shí)別呢？ by 匿名
答： 戴上眼鏡后，肉眼觀察到的變化主要是因?yàn)?strong>眼鏡鏡片的屈光效果和鏡框的視覺(jué)沖擊。眼鏡鏡片可能會(huì)放大或縮小眼睛的視覺(jué)大小，而鏡框可能改變臉部的輪廓感知。但是，這些變化通常不會(huì)影響到人臉識(shí)別系統(tǒng)的功能。
具體而言，這和人臉識(shí)別技術(shù)的一些特點(diǎn)有關(guān)。其一，在錄入人臉時(shí)， 人臉識(shí)別技術(shù)主要提取面部的關(guān)鍵特征點(diǎn) ，如眼睛、鼻子、嘴巴等的位置、形狀和相對(duì)距離等。眼鏡通常不會(huì)覆蓋這些面部的關(guān)鍵特征點(diǎn)。其二，人臉識(shí)別技術(shù)有一定的算法魯棒性 。人臉識(shí)別算法在開發(fā)之初已考慮了面部的一些變化，包括不同的表情、頭飾、化妝甚至是臉部的部分遮擋。因此，它們能夠適應(yīng)戴眼鏡這種常見(jiàn)的變化。
除此之外，更先進(jìn)的人臉識(shí)別技術(shù)基于深度學(xué)習(xí)和大數(shù)據(jù)完成開發(fā)。這意味著它們通過(guò)分析大量的人臉數(shù)據(jù)來(lái)學(xué)習(xí)如何識(shí)別面部。這些數(shù)據(jù)中包含了戴眼鏡和不戴眼鏡的臉部圖像，讓系統(tǒng)學(xué)會(huì)修正眼鏡帶來(lái)的視覺(jué)影響。
by 魚非我
Q.E.D. Q2 如果1光年遠(yuǎn)的某處存在同等文明的人類星球，兩者建立聯(lián)系的概率有多大，需要消耗多少能量 by 宙思
答： 答案是幾乎100%，如果這樣的位置真的存在文明的話。
首先要知道，宇宙實(shí)際上是極其空曠的，距離太陽(yáng)最近的恒星是半人馬座的比鄰星（4.25光年），這意味著距離地球1光年的地方，離其最鄰近恒星也有1光年！這就是說(shuō)它們到離它們最近的恒星的距離，是我們到最近恒星的距離的63241倍（1光年約等于63241天文單位）。毫無(wú)疑問(wèn)相對(duì)于太陽(yáng)系，這幾乎就是一片空無(wú)一物的虛空。就目前人類對(duì)宇宙的理解來(lái)說(shuō)，宇宙中的文明所需要的能量全部來(lái)源于恒星內(nèi)部的核聚變。如果這個(gè)文明能在幾乎虛空的地方維持，它的文明程度和科學(xué)技術(shù)水平達(dá)到了遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)人類能夠理解和想象的程度。
即使是最具想象力的科幻小說(shuō)中，星際文明也極難脫離恒星的存在。文明能夠脫離恒星存在這件事情，完全顛覆了人類物理學(xué)的幾乎所有基本規(guī)律，在我們今天的物理學(xué)框架下看是無(wú)法想象的。對(duì)于這種超神級(jí)文明——它遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了絕大多數(shù)科幻小說(shuō)中對(duì)神級(jí)文明的描述，如果想要和地球建立聯(lián)系甚至毀滅太陽(yáng)系，實(shí)在是太簡(jiǎn)單了。
by Luna
Q.E.D. Q3 請(qǐng)問(wèn)植物是怎么知道何時(shí)開花、結(jié)果、落葉的呢？ by 麥克斯韋妖跑了
答： 最主要的是植物有相關(guān)蛋白來(lái)感知溫度、光照和黑夜時(shí)間。
光照是植物以光敏色素（Phytochrome）、隱花色素（Cryptochrome）等蛋白為核心，建立了一套完善的系統(tǒng)，其中如光敏色素蛋白可以在紅光/遠(yuǎn)紅光下發(fā)生可逆的變化，進(jìn)而調(diào)控下游信號(hào)網(wǎng)絡(luò)來(lái)控制植物生活史。地球的公轉(zhuǎn)，使得大多數(shù)地區(qū)一年四季日夜時(shí)間比例有周期性的變化。植物體內(nèi)，可以感受光照和光照時(shí)間的變化。當(dāng)光照時(shí)間短黑暗時(shí)間長(zhǎng)，并維持一段時(shí)間，對(duì)應(yīng)春秋季，會(huì)誘導(dǎo)短日照植物開花。而光照時(shí)間長(zhǎng)黑暗時(shí)間短，也維持一段時(shí)間，對(duì)應(yīng)夏季，會(huì)誘導(dǎo)長(zhǎng)日照植物開花。換個(gè)思路，北極圈內(nèi)有極晝極夜，所以植物需要在夏季開花，這對(duì)應(yīng)的就是長(zhǎng)日照時(shí)間來(lái)誘導(dǎo)植物開花。短日照的適應(yīng)性則在低緯度地區(qū)，避開過(guò)熱的夏季在春秋開花。
溫度可以影響所有的生理過(guò)程，包括部分調(diào)控蛋白的合成和降解，以此來(lái)調(diào)控植物的生活史。溫度感知的研究并沒(méi)有光照那么深入，目前比較出名的是春化現(xiàn)象，即部分種子的萌發(fā)需要低溫誘導(dǎo)，比如冬小麥需要低溫誘導(dǎo)才能順利發(fā)芽。另外還有冬季異常高溫會(huì)誘導(dǎo)部分植物提前開花。
by 某大型裸猿
Q.E.D. Q4 地震波中P波和S波哪個(gè)破壞力最強(qiáng)？為什么P波比S波波速快？ by BH3BBB
答： S波的破壞力一般更強(qiáng)。
地震波是一種穿過(guò)地球或其他行星體的從震源向四周傳播的機(jī)械波，可能由地震、火山爆發(fā)、巖漿運(yùn)動(dòng)等引起。通常分為體波和面波，前者在地球內(nèi)部傳播，包括縱波（P波）和橫波（S波）；后者沿地面或界面?zhèn)鞑ァ?/p>
如下圖所示，縱波使物體產(chǎn)生彈性振動(dòng)的方向與波傳輸?shù)姆较蛳嗤鴻M波使物體的變形方向與波的傳播方向垂直，其中縱波的振動(dòng)幅度相對(duì)較小，能量較小，破壞作用也相對(duì)較弱；而橫波（S波）振幅大、破壞作用最強(qiáng)。
地震波的傳播速度取決于介質(zhì)的密度和彈性以及波的類型。在無(wú)限彈性介質(zhì)中，縱波以疏密發(fā)射的形式傳播，其傳播速度為：
其中
所以兩者傳播速度相比滿足：
如圖
參考資料：
戚偉. 高海拔急傾斜薄礦體精細(xì)開采關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用[D].北京科技大學(xué),2022.DOI:10.26945/d.cnki.gbjku.2021.000405. by 小線
Q.E.D. Q5 補(bǔ)充維生素C能夠增強(qiáng)免疫力嗎？ by 熵焓雜并論
答： 對(duì)于正常飲食的正常人來(lái)說(shuō)，不能。
人體需要維生素C完全可以從飲食中的蔬菜、水果以及動(dòng)物內(nèi)臟獲得，如果飲食健康，沒(méi)有必要額外補(bǔ)充。維生素C缺乏確實(shí)會(huì)導(dǎo)致壞血病，但是這需要缺乏數(shù)月，才會(huì)逐漸顯現(xiàn)。并且只要及時(shí)補(bǔ)充維生素C，可以在數(shù)周內(nèi)恢復(fù)健康。
維生素C（抗壞血酸）擁有良好的水溶性和抗氧化性，可以作為抗氧化劑加入食品（東方樹葉的配料表里可以找到它）。在機(jī)體內(nèi)，維生素C最主要的功能是參與膠原蛋白的形成（部分護(hù)膚品添加了維生素C，但是水溶性的維生素C皮膚沒(méi)法吸收啊），同時(shí)也參與了氧化還原、免疫等進(jìn)程。
但是，目前大量研究都指出，維生素C的額外補(bǔ)充，并不會(huì)對(duì)癌癥、病菌感染這些疾病有益處或壞處，通俗說(shuō)就是沒(méi)用。維生素C可以增強(qiáng)免疫是個(gè)謊言，宣傳這一觀點(diǎn)除了可以促進(jìn)維C產(chǎn)品銷售并沒(méi)有太大意義。作為水溶性維生素，額外攝入維生素C總體上是安全的，因?yàn)檫^(guò)量的維生素C并不會(huì)被腸道吸收，但是過(guò)量攝入可能會(huì)引起腹瀉、腹痛等不良反應(yīng)。
順帶一提，維C包治百病早過(guò)時(shí)了，真正的玄學(xué)是老牌神藥二甲雙胍和未來(lái)之星GLP-1抑制劑。
by 某大型裸猿
Q.E.D. Q6 人睡覺(jué)為什么需要枕枕頭？ by 匿名
答： 擁有高質(zhì)量的睡眠，枕頭至關(guān)重要。在平躺時(shí)，枕頭通過(guò)支撐頸部來(lái)保持人體頸椎正常的生理曲線。頸部?jī)?nèi)的頸椎共有7節(jié)，由于人類進(jìn)化發(fā)展需要, 形成一個(gè)圓滑的、朝向前方的“月牙形”的生理弧度[1]。
選擇合適的枕頭尺寸對(duì)于確保適當(dāng)?shù)闹魏苤匾Ｈ鐖D1所示，如果枕頭太高，可能會(huì)導(dǎo)致脊柱前傾、拱起，你可能會(huì)感到背痛；如果枕頭過(guò)低，頸部壓力會(huì)增加，頸骨后彎，導(dǎo)致僵硬疼痛、壓迫神經(jīng)。
圖1.不同枕高時(shí)頸椎形態(tài)圖[2] 因此，我們需要選擇合適的枕頭高度。由相關(guān)文獻(xiàn)可知，如圖2所示，通常仰睡枕頭高度為一個(gè)握緊的拳頭，側(cè)睡枕頭高度則是1.5個(gè)拳頭的高度 。注意，此處所說(shuō)的枕高為脖頸的頸曲處所對(duì)應(yīng)的高度，后腦勺處所對(duì)應(yīng)的高度則要低約3厘米。
圖2.枕高示意圖[3] 最后，枕頭是非常個(gè)性化的產(chǎn)品，其舒適度非常依賴于個(gè)人體格、形狀和身體尺寸。我們也要關(guān)注枕頭的軟硬度，枕頭太硬，與身體接觸有限，產(chǎn)生壓強(qiáng)太大；枕頭太軟，支撐力度不夠，所以有一定硬度又不失柔軟，兼具舒適度和支撐力，保證壓力分布均勻的枕頭才是我們的需求。
參考資料：
苗務(wù)澤.基于人工智能的頸椎枕設(shè)計(jì)[D].哈爾濱理工大學(xué),2023. 錢春迪.基于用戶評(píng)價(jià)與反饋的產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究[D].西安理工大學(xué)，2016. 王 敏，李 俊.人 體工程學(xué)在枕頭設(shè)計(jì)中的[J].中國(guó)個(gè)體防護(hù)裝備，2008(05):19-21. by 小線
Q.E.D. Q7 有沒(méi)有一種方法，不借助實(shí)物（??等）構(gòu)建某種取數(shù)方法，使得得到的數(shù)據(jù)是隨機(jī)數(shù)。比如依次取π的第n位(這是隨機(jī)數(shù)嗎)。 by 匿名
答： 很遺憾，目前為止所有生成隨機(jī)數(shù)的計(jì)算機(jī)算法所產(chǎn)生的都是偽隨機(jī)數(shù)。
真隨機(jī)數(shù)每一次生成一個(gè)數(shù)都是一個(gè)完全獨(dú)立的隨機(jī)過(guò)程，與它之前、之后的過(guò)程都完全無(wú)關(guān)，并且原則上隨機(jī)樣本不可重現(xiàn)。而好一點(diǎn)的隨機(jī)數(shù)，只不過(guò)是生成條件更加復(fù)雜，循環(huán)的周期更長(zhǎng)，耗時(shí)更長(zhǎng)，并不能做到真隨機(jī)；例如計(jì)算機(jī)中常見(jiàn)生成隨機(jī)數(shù)的算法，其基本原理是構(gòu)造一個(gè)循環(huán)周期極長(zhǎng)的數(shù)列，每次生成隨機(jī)數(shù)的時(shí)候按需求取，比如最常見(jiàn)的乘同余法、加同余法、以及能夠生成滿足一定分布的隨機(jī)數(shù)的Metropolis算法。
這樣生成的隨機(jī)數(shù)生成速度更快，也在樣本較大的情況下滿足隨機(jī)數(shù)的分布性質(zhì)，但它的產(chǎn)生過(guò)程是已經(jīng)被決定的，因而只要我們獲得其產(chǎn)生算法或幾個(gè)生成隨機(jī)數(shù)的指標(biāo)，就可以完全掌握它產(chǎn)生的每一個(gè)數(shù)是什么 。不過(guò)，雖然偽隨機(jī)數(shù)并非真正的隨機(jī)數(shù)，但它在計(jì)算和實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)滿足了我們對(duì)隨機(jī)數(shù)的需求，因而偽隨機(jī)數(shù)現(xiàn)今被廣泛使用。當(dāng)然，計(jì)算機(jī)也可以通過(guò)某些方法生成真隨機(jī)數(shù)，不過(guò)這些算法也需要真實(shí)的物理過(guò)程介入 （比如噪聲、放射性同位素衰變等），本質(zhì)上可能和搖骰子差不多，需要實(shí)體的介入。
對(duì)于π，需要討論在其序列中，有沒(méi)有哪個(gè)數(shù)字或者序列更多，即是否滿足均勻性條件。雖然目前有研究統(tǒng)計(jì)了幾十萬(wàn)億位，發(fā)現(xiàn)其依然滿足均勻性，但沒(méi)有理論可以證明π始終滿足這個(gè)條件。而之前提到的長(zhǎng)周期，π并不具備所謂的“周期”，在一定規(guī)模的樣本下也不影響使用，所以使用π的這個(gè)方法目前只能在一個(gè)比加大的范圍內(nèi)認(rèn)為它是偽隨機(jī)數(shù)。
by ArtistET
Q.E.D. Q8 坐過(guò)山車的失重感讓人不適，游泳卻不會(huì)，這兩種失重感有什么區(qū)別呢？ by 匿名
答： 區(qū)別是加速度！以及，加加速度！
失重其實(shí)在說(shuō)支持力小于重力，人在水中時(shí)浮力充當(dāng)支持力，在游泳的時(shí)候并不小于重力。而且因?yàn)楦×鶆虻刈饔迷谏砩希梭w會(huì)感到舒適。
而過(guò)山車的爬升、滑落、倒轉(zhuǎn)（想想就刺激）則會(huì)讓人體多角度體驗(yàn)加速度的威力。人們有專門感受加速度的器官，比如耳蝸前庭。當(dāng)然有更直接的器官，比如眼睛（tips：朝地面看體驗(yàn)更佳）。加速度表明可能有危險(xiǎn)，人體感受到加速度后，緊急釋放腎上腺素等多種激素，而后心跳會(huì)加速，進(jìn)而人會(huì)恐懼、尖叫。落地后，人會(huì)感到壓力得到釋放，快樂(lè)也跟著產(chǎn)生。
有趣的是，研究表明，加加速度也是影響體驗(yàn)的重要因素[1]。加加速度直觀點(diǎn)兒理解就是顛簸。加加速度的存在導(dǎo)致加速度不斷變化，體內(nèi)的張力結(jié)構(gòu)也會(huì)不斷變化，這會(huì)讓內(nèi)臟、肌肉、脊柱等感到不適。這點(diǎn)跟在水里也非常不同。因此，加加速度在過(guò)山車設(shè)計(jì)中要重點(diǎn)考慮。
參考資料：
Pendrill A M, Eager D. Velocity, acceleration, jerk, snap and vibration: Forces in our bodies during a roller coaster ride[J]. Physics Education, 2020, 55(6): 065012. by 小范
Q.E.D. Q9 一個(gè)絕對(duì)光滑的球體怎么判斷它是否在旋轉(zhuǎn) by 匿名
答： 非常好玩兒的問(wèn)題，這也是小編童年迷思之一！乍一看這個(gè)問(wèn)題很難！但是對(duì)四大基本作用力有了解之后，方法要多少有多少。
圖源網(wǎng)絡(luò) 如果你允許破壞性的測(cè)量，那就很簡(jiǎn)單。既然困難來(lái)自小球?qū)ΨQ性極高，那就破壞掉它。包括但不限于用熒光染料標(biāo)記、局部機(jī)械破壞、超強(qiáng)激光灼燒等。這樣來(lái)就會(huì)產(chǎn)生明顯區(qū)分是否在旋轉(zhuǎn)的物理現(xiàn)象。
圖源網(wǎng)絡(luò) 可能有同學(xué)要問(wèn)了，你這個(gè)聽起來(lái)很初級(jí)啊！那假如這個(gè)球非常硬，你這種破壞性的方法不管用，或者我們不允許這種破壞性的辦法，那你該怎么辦呢？方法還是很多。再怎么硬，也是原子構(gòu)成的吧！物理有很多技術(shù)手段作為研究物質(zhì)的探針。比如質(zhì)子束、電子束、乃至電子束。束流打上去后，會(huì)被球上的原子偏折。旋轉(zhuǎn)或者不旋轉(zhuǎn)的球體，可以給偏折的束流帶來(lái)不同的動(dòng)量改變。或者，更高級(jí)點(diǎn)兒，這樣可以讓球體帶電！如果球體帶電后如果繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，就可以形成電流，就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。
圖源網(wǎng)絡(luò) 可能又有同學(xué)要問(wèn)了！那這個(gè)假如，我這個(gè)球是暗物質(zhì)做的，或者像三體里那樣由強(qiáng)力壓在一起，都沒(méi)有原子了，或者干脆我在這個(gè)球外面套一個(gè)不轉(zhuǎn)的外殼！閣下怎么應(yīng)對(duì)？那我也要拿出殺招了，就是：引力！宇宙中的所有事物，都要參與引力相互作用！剛好又有這樣一個(gè)可能反直覺(jué)的事情：廣義相對(duì)論告訴我們，旋轉(zhuǎn)的球體和不旋轉(zhuǎn)的球體形成的引力場(chǎng)是不同的！詳情可以參考No.374 中的Q7：萬(wàn)有引力在考慮天體自轉(zhuǎn)和不考慮天體自轉(zhuǎn)有什么區(qū)別。
回憶那句解釋廣義相對(duì)論最著名的話：“物體告訴時(shí)空如何彎曲，時(shí)空告訴物體如何運(yùn)動(dòng)”，從這個(gè)角度上，物體與時(shí)空相互影響，轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)后的球體就像扔入水中的陀螺一樣，不可避免地影響周圍環(huán)境（當(dāng)然這只是直觀上的理解）。我們這種旋轉(zhuǎn)的質(zhì)量對(duì)時(shí)空額外造成的影響為參考系拖曳。對(duì)于帶電的小球，靜止時(shí)小球只產(chǎn)生電場(chǎng)，旋轉(zhuǎn)起來(lái)后卻會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，類比而言，研究旋轉(zhuǎn)質(zhì)量所帶來(lái)的影響相關(guān)領(lǐng)域被稱作“引力磁學(xué)”。因此球體旋轉(zhuǎn)起來(lái)后，就會(huì)導(dǎo)致可觀測(cè)的物理效應(yīng)，比如Lense-Thirring進(jìn)動(dòng)，再比如，旋轉(zhuǎn)與否將會(huì)導(dǎo)致其引力場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)粒子的軌跡不同。我們?cè)谶@個(gè)球體周圍放入測(cè)試粒子，就可以觀察球體是否在旋轉(zhuǎn)啦！
by 小范
Q.E.D. # 投票 # 本期答題團(tuán)隊(duì) 魚非我 、Luna 、某大型裸猿 、小線 、ArtistET 、小范
很明顯，P波波速快。
