二维码还够用吗？| No.175_风闻
中科院物理所-中科院物理所官方账号-2019-10-04 14:50
原创：中科院物理所
看我一宿问答，
胜读一宿书；
你等等，我给你拿
（扫一扫可以提问哟）
作为研究二维码的伪专家，
本期问答将为大家解惑，
二维码如何储存信息的，
二维码会不会不够用呢？
1
Q
淘宝卖的吸水除湿袋是什么原理呢？随着储水袋越来越满，白色的“吸水颗粒”也越来越少，这些白色小颗粒是什么东西？
by 小西西
A
如上图所示，吸水除湿袋是主要利用的是一种我们常见的干燥剂，也就是题主说的“白色颗粒”氯化钙。其干燥原理主要是化学干燥，依靠氯化钙和水生成水合氯化钙（潮解过程）。氯化钙还可以用来干燥酸性气体（二氧化硫等），但是不能干燥碱性气体。而且氯化钙吸水前后很容易观察出来，我们可以通过观察除湿袋的情况来进行随时更换。
By Aaron Chen
2
Q
为什么粥和牛奶在冷却时会在表面形成一层膜？
by 布噜布噜
A
这层膜就是我们常说的粥皮和奶皮。首先我们从粥和牛奶的成分入手，米粥主要成分是淀粉，而牛奶则主要是水、蛋白质、脂肪、乳糖等。
牛奶中的脂肪是不溶于水的，需要蛋白质将脂肪包裹，形成乳浊液。我们长喝的牛奶一般会经过一些处理，使脂肪球变得相对较小，这样覆盖在脂肪球表面的蛋白质膜的张力就不会很大，牛奶长期存放也不会分层。而一但加热，原本较为稳定的脂肪球结构瓦解，脂肪和蛋白质会散开、上浮。蛋白质相互交联在一起形成膜，脂肪吸附在蛋白质膜上，这就是我们所说的奶皮。
而粥皮则主要是淀粉，烧粥的时候，淀粉受热吸水，发生糊化，而冷却的时候，表面水分散失，导致淀粉链间距变小，从而形成网状的淀粉膜，这一层膜就是我们所说的粥皮。这个过程和纸张的干、湿同样都是大分子和水之间的作用产生的结果，可以说在一定程度上相似。
By Aaron Chen
3
Q
为什么用手刮小票会有黑色纹路？
by Amy Porter
A
生活中常用的小票一般都是热敏打印纸。其制造原理是就是在原有的纸张上涂一层热敏变色层，一种在受热条件下会出现显色反应的染料。和我们常用的喷墨打印机相比，这个“墨”一开始就在纸上，只是要受热才显色。这样就清楚了，当手指甲快速划过，产生的热量就会在小票上留下黑色纹路了！
而热敏层的质量好坏会决定其使用寿命。我们生活中在超市、外卖还有pos机的小票一般都是最普通的热敏纸（即纸基上覆盖一层热敏涂层，没有保护层）。这种没有保护层的热敏纸很容易变质，因此我们发现小票放几天就会开始褪色，十天半个月甚至可能都几乎看不出了。
By Aaron Chen
4
Q
请问二维码是什么原理？二维码会不够用吗？
by 追不上乌龟的阿基里斯
A
二维码和传统的条形码（前者存储信息更多）简单来说，就是帮数字、字母、符号等信息穿上漂亮的衣服，变成手机相机可识别的黑白块。说起信息的存储，大家都会想起具有划时代意义的存储伟大发明，二进制。而数字、字母、符号都存在一定的编码规则，让其转化为二进制编码。在最后这串只有0和1的编码中，0就是白块，1就是黑块，按照8个一组，填到我们的大方块里，就是我们看到的二维码啦！
问答专栏提问专用二维码，扫一扫就可以提问啦！
当然，二维码编码的数量也是存在极限的。就以最大的version 40（QR码）来说，也就是个(V-1)*4+21 = 177尺寸，也就是177*177的正方形。仅从编码角度，最多能表示23624bit的数据，根据二进制我们可以知道，单单version 40就可以存储223624 约 107111种数据，从这个极限来看，目前应该是用不完的。
推荐观看：《二维码时代》
By Aaron Chen
5
Q
小编能告诉我做引体最省力的姿势么？
by 快要中考的学生
A
一般来说，在中考中，引体向上的要求是双手正握杠，双手约与肩同宽。身体呈静止状态后，开始第一次动作；屈臂向上引体至下颌超过横杠上沿，恢复直臂悬垂后为完成一次。
可以看出，引体向上的动作从开始到结束已经被规定好了，所以如果使用所谓的省力当然动作很可能被判为不合格。因此，提高引体向上成绩的方法不是找更省力的姿势而是提升自己的硬实力。引体向上主要用到的肌肉包括背阔肌、肱二头肌和前臂肌群。训练可以针对这些肌肉进行。除了用引体向上这个动作进行训练外，还可以使用划船（如杠铃划船）和下拉类动作（如高位下拉）进行训练背阔肌和肱二头肌，前臂肌群可以通过双手抓单杠进行悬挂来训练。除了基础的力量训练，做引体向上的节奏也会明显的影响成绩。一般采用快速拉起快速放下的节奏效率更高。光靠说无法提高成绩，多练才是王道。祝大家考个好成绩。
By Nothing
6
Q
臭氧的密度比较大，可是为什么地球的臭氧层不会下降呢？
by 海胜
A
臭氧层是大气层中平流层的一个区域，吸收大量的紫外辐射。臭氧层不会下降到地球表面（人站立的高度）的原因主要有两个，一是臭氧在常温常压下非常不稳定，会分解为氧气，且低层大气没有稳定的臭氧来源，二是平流层气流的稳定性，当然最主要的还是原因一。
距离地面大约10km-30km的气层是平流层，臭氧层主要分布在平流层的下部，其浓度为10ppm（ppm：百万分之一），整个大气层平均臭氧浓度约0.3ppm；在这里，紫外线参与了两个反应，首先是紫外线将氧气分子离解为两个氧原子，该过程吸收紫外线，随后氧原子与氧气分子结合生成臭氧；另外一个反应是臭氧吸收紫外线分解为氧气分子和氧原子。反应过程如下：
三个过程中臭氧分解时吸收的紫外线波长稍长；最终在紫外线的辐照下平流层形成了比较稳定的臭氧层，浓度维持在约10ppm，其吸收的紫外线波长在200nm-315nm。虽然大气运动会将一些臭氧带到接近地表的区域，但其浓度已经远远低于臭氧层的浓度了。臭氧具有独特的鱼腥臭味，一般能被人感知到的浓度在0.1ppm，雷雨放电也会在低层产生臭氧，由于浓度低，我们感受到的是空气的“清新”。
综上所述，低层大气自然状态下有臭氧的存在，但浓度很低；臭氧随大气运动下降可以到达地表附近，但浓度很低；平流层气流较稳定，且紫外线不断辐照产生臭氧，臭氧浓度大，形成臭氧层，因此臭氧层看起来是一直待在那个高度范围的（敌不动，我不动）。
另外需要说明的是，紫外线频谱比较宽，400nm以下的均是紫外线，为臭氧层吸收的是对地球生物危害最大的那部分，称为紫外B，波长在315nm-280nm，200nm以下的紫外线主要被氧气吸收，315nm-400nm的紫外线则到达地表，这些长波紫外线有益于皮肤产生维生素D，但过多照射仍然有害，所以假期出游享受日光浴的同时还要注意防晒呀，秋天的太阳也是很毒的。
By 二十三
7
Q
拿着遥控器向上抛出，接住的时候为什么会翻面？
by 匿名
A
这也是在小时候很困扰答主的问题，今天拿出来和大家分享一下。以遥控器为例，对于遥控器面板平面A，有短边中心相连的轴1，和长边中心相连的轴2，以及遥控器侧边平面B长边中心相连的轴3，我们发现以1,2,3轴分别向上甩遥控器，对于1，3轴，在往上甩的过程中，是稳定的旋转的，而以2轴旋转时，会出现一定频率的翻面的情况，也就是不稳定旋转。这个现象其实就对应著名的贾尼别科夫定理（又名中间轴定理），即一个刚体绕着它转动惯量最大的主轴（第一主轴），或转动惯量最小的主轴（第三主轴）旋转时是稳定的，而绕着中间轴（第二主轴）旋转时则是不稳定的。注意，只有在三个主轴上具有三个不同转动惯量的物体中，才能观察到这一现象。
看到这里肯定有小伙伴一脸疑惑，有没有简单点的物理图像来具象化这个原理呢？
别着急，听我慢慢给大家解释。我们取一个XY平面内的无质量圆盘为例，在X方向的两个圆盘边缘处增加两个较重的质点M，而在Y方向的边缘上设置俩较轻的质点m，这样，就有了三个主轴，按照转动惯量大小排列三轴，次序为Z轴，Y轴，X轴，也就是Y轴即是我们的第二主轴。注意，在转动的过程中，质点M只受到向心力，从而提供了向中心的加速度（匀速圆周运动）。而我们从圆盘转动的参照系（非惯性系）下看，此时整个平面上的质点都受到离心力，而离心力和其到转轴的距离成正比，因此质点m不受力，而M受到离心力（与向心力相平衡）。此时给与一个微扰，让质点m和M都稍微偏离平衡位置。一方面，轻质点m会由于偏离y轴一点点而受到一点离心力。另一方面，刚性圆盘通过张力使得两m间的连线仍然与两M间的连线正交，这些张力的作用是将m质点限制在yz平面内。这样就会导致转动过程中出现一定周期的翻转现象了。
By Aaron Chen
