你有没有过熬夜加班的经历
第二天睡醒后感觉昏昏沉沉
连续几天都缓不过来
这可能是你没有掌握正确的睡眠方式
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问答导航 Q1 为什么大部分闪电都是从天而降的，很少有从地面往天上劈的闪电？ Q2 视觉盲点测试图上的点为什么只在单只眼睛在某一特定距离上观察的情况下才会消失，而在其他距离上不会消失？ Q3 电动车是一直拧着油门保持最大速度省电还是加速到最大速度之后松油门到一定速度再加速更省电？ Q4 为什么搅拌后的茶叶会聚在杯子底部中央？ Q5 但是钠在氯气中的反应，为何也被称为燃烧（或是氧化反应），根本没有氧气参与啊？ Q6 为什么鹅肝和肥肉在煎制的过程中不会像黄油一样融化成为一摊液体的油，而是虽然会出油变小，但能够保持一定形状？ Q7 理论上来说，米饭和石油的主要元素都是碳氢氧，那么我们为什么不直接喝石油呢？石油能提供的化学能不是更大吗？ Q8 为什么有些东西遇到漂白水变白，而有些东西遇到漂白水变黄？ Q9 为什么不锈钢和金手镯可以滑动手机屏幕，但橡皮和玻璃棒不行? Q10 偶尔遇到突发情况需要狠狠加班，这种情况下应该选择按照日常时间入睡但提前起床？还是选择比平常晚睡但平常时间起床？ Q11 我们说眼睛能看到立体的图像是因为两个眼睛看到的画面不同，大脑处理后成了立体图像，为什么一只眼睛看到的也是立体的呢？ Q12 蚊子是怎么通过皮肤吸食到人体的血液的？ Q13 形状记忆合金的原理是什么？
Q1为什么大部分闪电都是从天而降的，很少有从地面往天上劈的闪电？
by 匿名
答： 其实闪电并不总是从上往下劈的，上行闪电同样存在。回想一下，一般劈到建筑尖顶、避雷针上的闪电就会是从尖端劈向空中的。而地面物体的形状（特别是尖锐程度），很大程度决定了闪电的方向。 一般的闪电是一条云层和地面之间的大电流通路，是很强的电场导致空气击穿（电离）形成的。由于气流和水滴、冰晶间的相互作用，云内会形成电荷的分离，小碎片冰晶带正电荷上升到顶部；大粒冰晶带负电荷，下沉到底部。这样雷云底部带上了负电。同时，由于静电感应，地面上会感应出一定量正的感应电荷。随着这些电荷的不断积聚，云底和云顶之间的电场强度逐渐增大。当电场强度达到一定临界值时，超过了空气的击穿阈值，放电现象随之发生。 所以，闪电最先出现于电场最强的地方，再向另一边传导。而对于表面电荷，电荷越密集的地方电场越强，也就是说地面和云层哪边电荷密集，闪电就会以哪边为起点。 下行闪电出现于一般的平坦地面。大地可以近似看作一个无穷大平面，正电荷铺散在这个大平面上，分布比较稀疏。相比之下，云的面积为1 左右，相对地面很小。云层底部的负电荷相对密集很多。因此云层底部最先发生空气击穿，形成从上向下劈的闪电。 上行闪电出现于地面有尖锐物体的情况。电荷大量集中在尖端（参见“尖端放电现象”），导致尖端的空气首先击穿，形成由地面上的尖端劈向云层的、自下而上的闪电。 参考资料： 郄秀书,张其林,袁铁,张廷龙．雷电物理学(修订版)．中国科学出版社．2013.9 Petersen, W.A., & Rutledge, S.A.. Mesoscale convective system dynamics and lightning: A study of the South American monsoon. Journal of Atmospheric Science.1996 by 浪遏飞舟 Q.E.D.Q2视觉盲点测试图上的点为什么只在单只眼睛在某一特定距离上观察的情况下才会消失，而在其他距离上不会消失？日常生活中只使用单只眼睛观察为什么发现不了盲点的存在？大脑补全盲点的机制又是什么？
by 凌漠
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答： 视网膜是眼球壁的最内层，按照组成可以再细分为若干层，其中感光细胞对应的视锥视杆层靠近眼球壁中层的脉络膜（外侧），中间是神经胶质细胞和神经细胞胞体，而将感光细胞的信号转化为神经信号的神经纤维则在视网膜内侧（感光侧），这样的排列能够保证脉络膜提供的营养物质可以稳定供应给感光细胞，然而也导致外侧神经纤维无法把视觉神经信号传递到眼球后侧的视神经（进而传递给脑）。因此在眼球后壁靠近鼻子的一侧，视神经在此处汇聚成束，从感光细胞层上的一个洞口穿过去，并一直连接到脑。这个汇聚的位置就是盲点（视神经乳头），由于感光细胞层被开了一个洞，这里自然不会有视觉，考虑到小孔成像是倒置的，在我们的视野中间靠外的位置形成了一个盲区，眼睛无法接受那里的光线。 在日常生活中如果不像上面的测试那样注意控制，那么眼睛会自发地转向你想看的位置，盲点所对应的视觉区域不在视野的中心区域，因此也不太会被注意到。人的眼睛也是随时都在不停转动的，盲点对应的视野区域并不会总在同一处。此外，大脑也会自发地根据盲点周围的图像把盲点处的视觉补全，所以在日常生活中是不会发现盲点的存在的。 by ccu Q.E.D.Q3电动车是一直拧着油门保持最大速度省电还是加速到最大速度之后松油门到一定速度再加速更省电？
by 匿名
答： 这两种方式其实都不是最省电的驾驶策略。一般认为，电动车在其最高时速的约60%左右保持匀速行驶时最为节能。加速过程中，电机需要输出更大的功率来克服车辆的惯性和阻力，此时电流增大、电机效率下降，耗电自然更多。尽管部分车型在减速时配备了动能回收系统，但其回收效率通常不足以抵消加速时的能耗，大量能量最终以热的形式损失掉，因此频繁加减速不如稳定匀速更节能。 对于保持高速行驶，同样不是节能之选。与传统燃油车不同，电动车在高速行驶时的能耗会显著上升，原因在于其主要阻力来源是空气阻力，而空气阻力与车速的平方成正比——速度越快，风阻越大，电机所需的输出功率越高，能耗也随之增加。当然，速度过低也不是最优解，因为电机在低速时容易偏离其高效工作区间，导致效率下降。 因此，不管是一直保持最大速度，还是加速到最大速度后松油门再重复加速，这两种方式都不如保持中等车速、稳定匀速驾驶来得节能。 参考资料： by Sid Q.E.D.Q4为什么搅拌后的茶叶会聚在杯子底部中央？
by 匿名
答： 提问者所说的这个现象被称为“茶叶悖论”，即茶叶并不像我们常识中认为的那样被水流甩到杯壁处聚集，而是会聚集在杯子中央靠近底部的位置，其原因如下。 首先来分析茶水的运动。当我们搅拌茶水时，茶水会旋转此时受力分得知茶水会形成一种中间低两边高的倒锥形结构：由于外高内低，显然存在由外向内的压强差，而这压强差差生的压力平衡了茶水旋转离心力，使茶水整体平稳旋转。进一步细致分析，茶水在运动时杯壁对其有较大摩擦力，靠近杯壁与杯底处的水流转速会因摩擦力变慢，此时此处水内部的压强差（指向旋转圆心）＞茶水旋转离心力，又由于水内部的流动性，不同部位直接的水流会分层。最终导致靠近杯壁处的水流会在过剩压强差与重力的作用下从上向下运动，在杯底处压强差会推着水流从外向内运动，而中央部位会形成从下向上的补充水流，最终水的流动如下图所示。茶水的这种流动是明显的对流现象，在流体力学中被称为“二次流”，有着广阔的应用。 最后分析茶叶的运动。茶叶吸水后变得非常重，水的压力不足以平衡其旋转离心力，茶叶会先被“离心”到达杯壁，这也是我们通常认为的那样。但由于杯壁处存在流动的二次流，在其作用下，茶叶会被向下再向内带到杯底中央，并且杯底中央向上的补充流无法提供足够的升力克服茶叶重力将其带起，因此茶叶在杯子中央靠近底部处聚集。 by 凉渐 Q.E.D.Q5初中科学（朱清时版）对燃烧的定义是物质氧化的过程，氧气是助燃剂。但是钠在氯气中的反应，为何也被称为燃烧（或是氧化反应），根本没有氧气参与啊？
by 匿名
答： 先说结论，你见到的这个说法其实说的没错，只是其中涉及到了你在之后（比如高中阶段）才会学到的更加普适的定义和概念。首先我们需要说明一下氧化反应，它的全称应该叫做氧化还原反应，你可以理解为这个普适的概念是你现在学到的狭义的氧化反应的拓宽，一般只要有元素的化合价发生了改变，就可以叫做氧化还原反应；这其实也很好理解，因为“氧化”后元素化合价升高，”还原“后元素化合价降低，这个反应的背后是元素之间电子的”转移“，所以这两个过程一定是在一个完整的化学反应里成对发生的，化合价的升降代数和为0体现了电子数不变。而燃烧的现代定义是指一种剧烈的氧化还原反应（反应释放大量能量），通常伴随明显可见的反应现象，比如发光发热，你接触到的常见的燃烧（比如点燃一片纸）其实就是满足这个定义的一种。现在，根据燃烧和氧化还原反应的现代普适定义，其实就很好理解为什么钠在氯气中的反应也被称作燃烧（或是氧化反应）了。 by ArtistET Q.E.D.Q6鹅肝和肥肉本质上都是油脂，为什么鹅肝和肥肉在煎制的过程中不会像黄油一样融化成为一摊液体的油，而是虽然会出油变小，但能够保持一定形状？是有什么样的结构支撑吗？
by 匿名
答： 鹅肝和肥肉本质上不是油脂，而是由富含脂肪的细胞组成。 鹅肝和肥肉在煎制过程中能够保持一定形状而非完全融化成液体，主要与其内部结构和成分特性有关。细胞再加热都会有残渣，不会融化。两者的脂肪并非以游离形式存在，而是被包裹在细胞或蛋白质网络中。无论是是皮下脂肪细胞还是肝细胞，都是以脂滴的形式储存油脂。例如，肥肉中的脂肪储存在脂肪细胞内，由细胞膜和胶原蛋白等结缔组织支撑；鹅肝的脂肪则以脂滴形式储存在肝细胞内，周围被致密的肝组织及蛋白质框架固定。加热时，细胞结构被破坏，脂滴破裂释放油脂，但细胞膜、细胞骨架和胞外基质蛋白的结构的残存，束缚了油脂的完全释放。 与此同时，烹饪时水分蒸发和蛋白热变性凝固进一步促使食材表面收缩硬化，形成外壳锁住内部油脂，而短时高温煎制也减少了结构的彻底崩解。因此，由于细胞残留结构的束缚，鹅肝和肥肉不会在加热中溶解。 参考资料： TOMBERG E.Effect of heat on meat proteins-implication on structure and quality of meat products[J].Meat Science, 2005, 70(3): 493-508. Claire,Guyon,Anne,et al.Protein and lipid oxidation in meat: A review with emphasis on high-pressure treatments[J].Trends in Food Science & Technology, 2016. by 玛卡巴卡 Q.E.D.Q7理论上来说，米饭和石油的主要元素都是碳氢氧，那么我们为什么不直接喝石油呢？石油能提供的化学能不是更大吗？
by 不明白安培定则
答： 的确，组成石油和米饭的主要元素都是碳氢氧（真的好像啊），真是让赛博坦星人看了直呼内行，第一次做人的小编看了直呼“我分不清，我真的分不清啊”，石油能提供的化学能也要比米饭高得多。那么为什么人类不选择更高效的石油作为食物而要吃饭呢？ 首先，虽然从原子的本质上来看石油和米饭很接近，但就像你不能用碳、氢、氧、氮、磷等元素直接合成一个人出来一样（比例再正确都不行！），宏观世界的物质是要讲究有机结合的，石油和米饭的性质似乎不太一样。石油是一种复杂的混合物，其中就包含了硫化氢、苯系物、重金属在内的大量对人体有毒物质，长期速食（指为了更快地补充能量而喝石油）会导致各种各样的严重疾病，而米饭在适量食用且没有过期的情况下是无毒的。所以很明显石油不适合替代米饭作为一种长期食用的食物。 退一步讲，如果我们把这些有严重毒害的成分剔除掉，人类能喝石油替代米饭吗？我们先考虑一下能不能消化的问题：石油的粘度远高于食用油，难以在消化道乳化；石油的疏水性会导致肠道黏膜脱水，引发渗透性腹泻；石油在胃液中的溶解度极低，未分解部分会黏附在胃肠壁造成机械性损伤。因此，石油对人体来说是不可消化的，很难把石油当作一种主食。 那再退一万步，我们真能消化并吸收石油，会不会比吃饭更好？我们来看看这石油和米饭里面是什么提供了能量。石油是高分子烃类混合物，包含长链烷烃、环烷烃和芳香烃（如苯、二甲苯）等复杂结构；而米饭中为我们提供能量的主要是α-葡萄糖聚合物。人体能量代谢依赖由糖类参与的三羧酸循环，而石油的烃类物质无法进入该循环。未分解的烃类会积累在脂肪组织，产生脂质过氧化反应，损伤细胞膜结构。同时，石油代谢产生的中间产物（如环氧化物）还具有强致癌性。更何况，米饭除了提供能量，还为我们提供了微量的维生素和矿物质，这都是石油无法代替的。 归根结底，人类就没有进化出依靠石油提供生命活动所需能量的功能，食用米饭也是人类与自然界共同进化所选择出来的结果。因此，虽然石油和米饭主要元素都是碳氢氧，很容易让第一次做人的同学们傻傻分不清，但大家还是要记住不能用石油做米饭的代餐。 参考资料： 李柏林，陈彦广，牛瑞霞，王园园，李杰. 石油化学[M]. 第二版. 北京：中国石化出版社，2024 by 姬子隰 Q.E.D.Q8为什么有些东西遇到漂白水变白，而有些东西遇到漂白水变黄？
by 匿名
答： 这其实涉及到反应路径和产物的问题。漂白水的主要成分为次氯酸钠(NaClO)，在水中分解，生成次氯酸（HClO），氧化目标的发色基团，使其结构遭到破坏，颜色消失。我们先看看正常使用时的情况：衣服上的燃料被氧化分解为无色小分子，或者是天然色素（比如叶绿素、胡萝卜素）的共轭双键被破坏，这一类过程中发色集团被完全氧化，生成稳定的无色产物，所以表现为“漂白”；但是如果像棉麻等纤维素纤维接触漂白水会被不完全氧化产生黄色中间体，或是蛋白质类物质（羊毛、蚕丝等）会被HClO氧化产生磺酸集团或者含氮有色物，或者更加常见的木质素氧化产生黄色产物等等都会使得漂白水产生“漂黄”的效果。再看看使用不当的情况：如果没有充分稀释导致浓度过高，会使得不染料被破坏，纤维也会被氧化导致变黄；如果过度稀释则会导致氧化不完全，产生中间体，也导致变黄，原理上和之前在正常使用情况时提到的大致相同。 by ArtistET Q.E.D.Q9为什么不锈钢和金手镯可以滑动手机屏幕，但橡皮和玻璃棒不行?原理是什么?为什么这四个东西都能滑动希沃白板?(试了很多东西，好像都能滑动希沃白板)
by 潇湘的风
答： 现代智能手机普遍采用电容式触摸屏技术，其核心原理是利用人体导电性构建电场网络。屏幕表面排列着数百万个微型电容器节点，当手指接触屏幕时，人体这个良导体与节点之间形成电荷转移，如同在平静的湖面投下石子，引发电场的涟漪效应。设备通过捕捉这些电场变化精确定位触控位置。不锈钢和金手镯能够导电，本质上扮演了"手指替代者"的角色，在接触屏幕时同样能引发电荷流动，因此可以正常操作手机。而橡皮和玻璃棒属于绝缘体，无法形成电荷转移的回路，自然无法唤醒电容屏的响应机制。 电容式触摸屏 但希沃白板的异常表现暴露了另一个技术分支的存在——这类教学设备多采用电阻式触摸屏。这种技术不依赖导电性，而是通过物理压力改变屏幕结构：当任何物体按压屏幕时，上下两层导电薄膜接触形成电流回路，如同用笔尖戳破两张紧贴的锡纸。因此无论是导电的手镯还是绝缘的橡皮，只要施加足够压力都能触发操作，这也是四个物体都能滑动希沃白板的根本原因。这种技术差异也解释了为何隔着几张A4纸能操作手机（电容屏通过薄介质仍能感应电荷），而戴手套却不行（厚绝缘层完全阻断电荷转移）。 电阻式触摸屏 by Chocobo Q.E.D.Q10如果平常作息规律、睡眠也不错，偶尔遇到突发情况需要狠狠加班，这种情况下应该选择按照日常时间入睡但提前起床？还是选择比平常晚睡但平常时间起床？（以前不太会有这个困惑，但现在年龄上来了，随便哪一种来个一天就会很累，最近连续两天，结束后人直接“瘫”了的感觉…）
by 匿名
答： 当遇到突发加班需要牺牲睡眠时，优先保证至少3个完整的睡眠周期（约4.5小时）是关键，因为深度睡眠和REM睡眠分别负责身体与大脑的修复，若频繁被打断会加剧疲劳。具体选择“少睡前半夜”还是“少睡后半夜”，需根据加班时长灵活调整：如果加班到凌晨1点以后，不妨顺延入睡时间，同时维持平时的起床节奏，争取至少完成3～4个完整的睡眠周期（4.5～6小时）。这样可以保留足够的REM睡眠，有助于情绪调节和记忆巩固。若加班结束较早（如12点前），则可按平时时间入睡，次日稍晚起1小时，既维持生物钟稳定又增加睡眠时长。 随着年龄增长，身体对睡眠不足的耐受度降低，需针对性优化策略：一是优先保证睡眠质量，睡前通过冥想、调暗光线减少干扰；二是采用“分段式补觉”，比如次日分两次小睡20分钟，比单次长睡更易恢复精力；三是避免连续熬夜，若必须加班两天以上，次日应提前1小时入睡，并利用午休补觉。临时急救可配合早晨咖啡提神（控制在起床后1小时内）、白天接触自然光重置生物钟，同时通过5分钟拉伸促进血液循环，缓解肌肉僵硬。 总的来说，短期可牺牲部分睡眠但需守住4.5小时底线，通过次日小睡、咖啡因和光照调节缓冲透支；长期则建议建立“应急-修复”循环机制，例如提前规划周末补觉、在高压周期后预留恢复期。年龄越大，越要重视“高质量短睡眠+主动恢复”的组合，而非单纯延长卧床时间，才能平衡突发工作需求与健康损耗。 参考资料： Owens R .Why We Sleep: Unlocking the Power of Sleep and Dreams[J].Library Journal, 2017, 143(12):2. Naska A , Oikonomou E , Trichopoulou A ,et al.Siesta in Healthy Adults and Coronary Mortality in the General Population[J].Archives of Internal Medicine, 2007, 167(3):296-301. by 玛卡巴卡 Q.E.D.Q11我们说眼睛能看到立体的图像是因为两个眼睛看到的画面不同，大脑处理后成了立体图像，为什么一只眼睛看到的也是立体的呢？
by 风沂
答： 事实上单眼也可以提供立体线索，不过精准度不如双眼来得高，并且单眼线索海域要依赖于后天的学习经验和推理。单眼线索的很多种类你或许都在美术课上听老师提起过（文艺复兴时期的达芬奇的许多耳熟能详的作品就是经典的例子），因为这实际上也就是很多画作在平面的图画中突出立体感的方法。单眼线索包括：大小变化，也就是所谓的“近大远小”；遮挡关系，比如一个东西遮挡了另一个东西的一部分，我们自然知道被遮挡的东西离我们较远；透视关系，比如很多经典画作的解析都会提到，实际平行的线，距离我们越远在我们眼里就越靠近，直到“消失点”；光影变化，通过阴影和高光，我们也可以得知物体在哪里凸起或者凹陷；纹理渐变，比如近处的东西纹理细节清晰，远处的东西就变得模糊；运动视差，我们在移动头时，近处的物体动得快，远处的动得慢。这些都是我们大脑通过学习与经验获得的立体判断能力，一般而言是够用的。需要注意的一点是，虽然单眼接收了不止一条光线，但是成像方式实在视网膜上形成的一个二维图像，也就是说本身缺乏深度信息，以上线索相当于是需要你看一个二维的图片进行深度判断，在简单的情况下是行得通的，如果你需要对近处的物体的立体信息做一些精密的判断，就必须依赖于双眼视差给出的精准信息了，比如你可以试一试只用一只眼睛，用一根手指尝试触摸一些你看到的位置，你会发现相比于用双眼，准确度明显下降了（不要反复触摸同一个位置，因为你也会在几次尝试中迅速针对性地学习来提高准确率）。 参考资料： Railo H, Saastamoinen J, Kylmälä S, Peltola A. Binocular disparity can augment the capacity of vision without affecting subjective experience of depth. Sci Rep. 2018 Oct 25;8(1):15798. by ArtistET Q.E.D.Q12蚊子是怎么通过皮肤吸食到人体的血液的？
by Rancy
答： 一阵“嗡嗡”声打破了夜晚的宁静，一只蚊子已经悄无声息地降落在手臂上，准备享用“美餐”。蚊子是如何穿透我们的皮肤，吸食到血液的呢？ 蚊子能实现无痛吸血，关键在于它高度特化的口器结构和精妙的“操作流程”。看似简单的“针管”实则是六根功能各异的微针组合体，被包裹在柔软的下唇鞘内。当蚊子降落时，首先用上颚的锐利尖端刺破表皮，随后带锯齿的下颚像微型电锯般以10-15赫兹的频率高频振动，在皮肤组织间“锯”出通道。这个过程中，柔软的下唇鞘会弯曲成拱形支撑点，既稳定口器位置又撑开伤口，如同建筑工地的临时支护结构。更巧妙的是，舌针会同步注射含有麻醉蛋白和抗凝血成分的唾液，这种“生物麻醉剂”能暂时降低局部神经敏感性，同时阻止血液凝固形成栓塞。 当口器探及毛细血管时，中空的上唇针开始虹吸血液。此时蚊子还需应对“液压难题”——直径仅15微米的口针（相当于人类头发丝的1/5）要抽取黏稠的血液。为此，它演化出双泵系统：食窦泵（剑突）负责快速抽吸，咽泵则将血液推入消化道。整个过程中，口器各部件始终保持微米级的协同运动。这种演化了8000万年的取食策略如此高效，以至于多数情况下，人体痛觉神经尚未触发警报，蚊子已扬长而去。 参考资料： by Chocobo Q.E.D.Q13形状记忆合金的原理是什么？
答： 形状记忆合金，顾名思义，拥有形状记忆效应，在特定条件下能够恢复其原始形状。主要体系包括镍钛基、铜基和铁基合金。在它处于高温的奥氏体相时，材料具有高强度；而冷却时，材料变为低强度的马氏体相状态。所以在低温下，我们可以对它随意揉捏，用热吹风一吹，它就会变回原形。 形状记忆效应主要起源于马氏体相变及其逆转变，因为在马氏体相变过程中原子都是协同位移，没有扩散行为，所以可以在一定温度和应力条件变化下实现这种相变的发生和逆转。 当它受到温度变化的刺激时，会发生热弹性马氏体相变。低温马氏体状态下塑性变形后，加热到奥氏体相变温度以上时，马氏体相逆转变为奥氏体，材料恢复到原始形状，这是形状记忆效应的基础。除了温度变化，应力也可以诱发形状记忆合金的马氏体相变，在奥氏体温度区间，施加一定应力范围内，材料从奥氏体转变为马氏体，卸载后，马氏体逆转回奥氏体，材料恢复至原始形状。通过热弹性马氏体相变和应力诱发马氏体相变可以实现形状的记忆和恢复。 参考资料： Kang, G., Yu, C., Kan, Q. (2023). Fundamentals of Shape Memory Alloys (SMAs). In: Thermo-Mechanically Coupled Cyclic Deformation and Fatigue Failure of NiTi Shape Memory Alloys. Springer Series in Materials Science, vol 335. Springer, Singapore. 煕榮, 金 and 宮崎 修一. 形状記憶合金の作動原理と最近の用途開発 . 特集 マルチフェロイクス材料・デバイス研究開発への新展開. 2006. by 4925 Q.E.D.投票
本期答题团队
Sid、玛卡巴卡、姬子隰、Chocobo、4925、ArtistET、浪遏飞舟、凉渐、ccu
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编辑：Sid