为什么你想找的东西总在你不需要的时候才出现？| No.202_风闻

原创：中科院物理所

出门前五分钟

哎，我钥匙呢

（拆家找钥匙中）

……

完了我钥匙丢了

……

回家后

（打开抽屉）

哎，这不我钥匙吗

（小老弟你咋回事？？？）

Q1

为什么我们在上下摇晃笔的时候，看到笔杆是弯的？

by 匿名

答：要看到晃笔时笔“弯曲”的现象需要一定的抖动频率，当抖动频率较高时看起来就会觉得是弯曲的，抖动频率低了还是老样子（直的），而且当你手拿着笔晃动的时候不能拿得太紧，笔在手上要有一定的活动空间。

这主要是由于人眼的视觉暂留现象引起的，人眼在观察景物时，光信号传入大脑神经，需经过一段短暂的时间，光的作用结束后，视觉形象并不立即消失，这种残留的视觉称“后像”，这一现象则被称为“视觉暂留”。视觉暂留现象首先被中国人运用，走马灯便是据历史记载中最早的视觉暂留运用。宋时已有走马灯 ，当时称“马骑灯 ”。随后法国人保罗·罗盖在1828年发明了留影盘，它是一个被绳子在两面穿过的圆盘。盘的一个面画了一只鸟，另一面画了一个空笼子，当圆盘旋转时，鸟在笼子里出现了。下图就是一个视觉暂留的实例。

会动的皮卡丘！同时，笔扫过的空间的包络线是曲线，在这里，应该近似为“摆线”的一种。我们摇笔的时候，旋转中心并不是手指握笔之处，而是每一时刻笔的质心（严格的说，是质心附近，因为手本身也有影响），而质心相对手的位置也在不断变化。就像公交车上的门，它扫过的轮廓便是“摆线”，门虽然是平直的，但它扫过的部分，却是弯曲的。

所以在这里，加上视觉暂留，整体外部轮廓是曲线，从而给人笔变弯了的错觉。

by 懒懒的下午三点半

Q.E.R.

Q2

光有压力吗？如果有，多少光可以把人推倒？

by 匿名

答：光压是存在的。先考虑大气压的成因，空气中有许多分子，它们都以很高的速度（大约几百米每秒）运动着，运动中碰到物体反弹的过程就会对物体产生一个冲击力，大量气体分子对暴露在空气中物体的冲击力之和就构成了大气压。同样，一束光中的光子在照射的物体表面被吸收或者反射的过程也会对物体产生冲击力，这就构成了光压~

能将人击倒的力量大约是在 0.01 m2上产生 1000 N（大约相当于100公斤重量）的力，压强大约是 100000 N/m2，而太阳光光压大约是 0.000005 N/m2，所以要想将人击倒，所需光压是太阳光的两百亿倍！想要产生如此的大的光压，其光功率已经和世界最强的激光器不相上下，当然想用这样的光压击倒人是不现实的，因为在那个倒霉蛋被击倒前，巨大的光功率转化产生的热量已经将其蒸发啦。

by 书蠹诗魔

Q.E.R.

Q3

请问手机屏幕反射激光到墙上，为什么是点阵的形式呀？

by 想考物理专业的学生！

答：你想象中的手机屏幕的样子

实际手机屏幕的样子，不同品牌和不同批次的手机屏幕的发光单元排列方式会略有不同，以上仅为示例 (图片来自 wikipedia)现在的手机屏幕大家肯定都司空见惯了，看起来又平又光滑，所以反射以后激光变成点阵才这么难以理解。实际上我们的显示屏幕并不是「铁板一块」，而是由一块一块更小的发光单元组成。比如存在着分别发出红光、蓝光和绿光的发光元件，这些元件之间相互并不是紧密接触的，存在着一定的不发光的空隙。所以激光照射到屏幕上的时候，在那些发光单元上产生镜面反射，从而形成了最终点阵的样子。而且根据相似三角形等几何关系，手机距离墙壁较远时，激光反射的时候最终投射的形状是手机屏幕的放大版，这也能够让人更清楚地看到点阵的样子。

by NKXXX

Q.E.R.

Q4

请问如果我脚下有一块大石头，我们一起往下落，我能否在落地前，反向蹬这块石头保证自己安全落地？

by ACorBug

答：这个角度细思极恐，不由得让我想起小时候电视剧里为什么正派反派一起坠崖总是正派活了下来…… 但是言归正传，我们需要考虑一下这个想法是否可行。高空下落导致受伤多半是由于落地极短时间内人的速度减为 0，而根据牛顿第二定律 dP/dt=F，假设 60 kg 的人从 20 米楼上跳下，到达地面前的速度约为 20 m/s，若从接触地面到速度减为 0 用了 0.1 s，那么人受到的力就是 12000 N，而一般人最多能承受 3.5 倍自重力，所以从 20 米落地就是很危险的。如果恰巧这个时候有一个大石头在你脚下，你似乎抓住了一线生机，想要通过蹬石头的反作用力减小落地的速度，避免落地时的伤害，那应该选择什么时机呢？

首先请记住一定不要刚开始下落就踩下去，这样只会让你先向上减速，相当于从更高的地方静止下落，结果会摔得更惨。如果在中间，比方说在 10 米的地方想要把速度减到 0，需要多大的力？这时速度大约 14 m/s，与石头作用的时间也不会太长，假设为 0.5 s，也至少需要 1680 N 的作用力，几乎要有举起一个与你同样体格的人的力量，这并不是件容易的事，甚至就算你有倒拔垂杨柳的力气，从十米高度落下同样也可能会造成伤害。至于在接近地面的地方蹬石头，需要的力气会更大，可行性就更低了。

所以与其有这样的想法，不如保护好自己，避免高空坠物的现象出现~

by 王大晴

Q.E.R.

Q5

为什么被打手心后用手捂住就会减轻疼痛？😶 😶

  by 喜欢科普的小豆豆

答：首先，触摸（也就是用手捂住）和疼痛都是我们感觉系统的一部分，为我们的大脑提供自身和外界的信息。感觉神经包含触觉纤维和痛觉纤维，抚摸痛处增加了触觉纤维向中枢神经系统的输入，从而抑制了痛觉纤维的输入，人也就感觉疼痛减轻。

这个现象发现了很久，早在1965年就有学者提出了闸门控制假说来解释这个现象——粗 (A) 纤维和细 (C) 纤维同时与上行传递细胞 (T细胞) 和后角II层细胞 (SG细胞) 形成突触联系。当A纤维兴奋后, 激活SG细胞, 进而对T细胞产生突触前抑制, 闸门关闭;C纤维兴奋后, 抑制SG细胞, 失去对T细胞的突触前抑制, 闸门开放, 痛觉信息上传。其中下图的“＋”指兴奋，"-“表示抑制。上述这些说人话就是痛觉因触觉而减轻。

还有一种特异性学说 (Specificity Theory of Pain) ：该学说认为每种躯体感觉都存在特异性的通路, 即非伤害性机械刺激作用于低阈值机械性感受器, 通过特定的传入纤维进而作用于脊髓或者脑干的“机械感受性”二级神经元, 这些二级神经元进一步投射到更高级的“机械感受性”脑区。同理, 伤害性刺激作用于伤害性感受器, 通过痛觉纤维进一步投射到更高级的“疼痛”中枢。

事实上，人们对于疼痛的探索已久，这些假说也经过一部分证实，但是也面临着许多的质疑，目前尚未有一种假说能彻底阐明疼痛机制。或许被打之后想减轻疼痛不如去吸猫，或者去捶你身边的男朋友。

by 懒懒的下午三点半

Q.E.R.

Q6

为什么要找一个东西时找半天找不到，某天却无意找到？

by 匿名

答：这种情况几乎在每个人身上都会发生，自己想找的东西翻箱倒柜也没有找到，当自己放弃再找的时候，或者是这个东西，压根儿自己再也用不到的时候，偏偏出现了。其实这是墨菲定律的一种情况，是人在一种焦急的心理状态下，出现了一种熟悉的遗忘症，甚至很多人手里面端着饭碗，在找自己的饭碗放到哪儿了？当遇到这种情况的时候，大家一定要记住，这是定律，先放弃寻找你想要的这个东西，让自己冷静个3~5分钟，事情说不定很快就能够得到好转。而且人在着急的时候可能没有条理，反而会错过一些事情，当冷静下来有条理地去找的时候也许就找到了，同时大家在平时做好各种物品的归纳整理会让我们在找东西的时候更方便些。（当然，如果冷静下来还是找不到，不要怪墨菲定律失效了，可能东西是真丢了）

在这里介绍一下上面提到的墨菲定律，这不是一种心理学效应，而是一种数学推理。其原文为：如果有两种或两种以上的方式去做某件事情，而其中一种选择方式将导致灾难，则必定有人会做出这种选择。这句话里蕴含的根本内容是：如果事情有变坏的可能，不管这种可能性有多小，它总会发生。

现在墨菲定律有很多演变的版本，总结一下就是以下四句话：

1.任何事情都没有表面看起来那么简单；

2.所有的事都会比你预计的时间长；

3.会出错的事总会出错；

4.如果你担心某种情况的发生，那么它就更有可能发生。

这里并不是指运气差的人会一直运气差，毕竟我们也不是每次找东西都找不到，墨菲定律指的是一种概率，一件事只要有发生的概率，当重复去做的时候总有某个时候会发生。[越担心就越容易发生？难道这就是我抽不到SSR的理由？]

by 懒懒的下午三点半

Q.E.R.

Q7

量子涨落是否违背能量守恒？

by mkonj

答：首先我们要明确对象，肯定需要是一个孤立系统。「涨落」这个词的意思是系统的某个物理量围绕某个平均值上下变化。如果我们从测量的角度切入的话，能量守恒对应的是体系哈密顿量算符不会随时间变化。虽然量子力学给定了某个观测量的平均值，但是并不意味着每次测量大小都不变，这个是涨落的一种理解。

另外我们也可以从能量-时间不确定性原理这个角度出发，我们都知道这个原理可以表述为如下公式

如果我们测量一个系统的时间越短，那么系统能量测量值变化的幅度也会越大。比如量子场论里经常会讨论的「瞬间」虚粒子对的形成和湮灭，能量守恒好像被违反了，但其实谈论某个特别短的时间内系统的能量是否守恒是没有意义的。因为我们此时已经不能精确测定那么小的时间间隔下对应的系统能量了。

扩展阅读：不确定性原理是不是意味着能量可以不守恒？- 方辰的回答 - 知乎

by NKXXX