一個球是否在旋轉(zhuǎn) 伸手一摸就知 但是假如這個球絕對光滑呢? 還有辦法判斷分辨其是否在旋轉(zhuǎn)嗎
問答導(dǎo)航 Q1 為什么有些人戴上眼鏡后肉眼看起來變化很大,,卻不影響人臉識別呢,? 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,? Q3 請問植物是怎么知道何時開花、結(jié)果,、落葉的呢,? Q4 地震波中P波和S波哪個破壞力最強(qiáng),?為什么P波比S波波速快? Q5 補(bǔ)充維生素C能夠增強(qiáng)免疫力嗎,? Q6 人睡覺為什么需要枕枕頭,? Q7 有沒有一種方法,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),? Q8 坐過山車的失重感讓人不適,游泳卻不會,,這兩種失重感有什么區(qū)別呢,? Q9 一個絕對光滑的球體怎么判斷它是否在旋轉(zhuǎn)?
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Q1 為什么有些人戴上眼鏡后肉眼看起來變化很大,,卻不影響人臉識別呢,? 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沖擊,。眼鏡鏡片可能會放大或縮小眼睛的視覺大小,,而鏡框可能改變臉部的輪廓感知。但是,,這些變化通常不會影響到人臉識別系統(tǒng)的功能,。
具體而言,這和人臉識別技術(shù)的一些特點(diǎn)有關(guān),。其一,,在錄入人臉時, 人臉識別技術(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、形狀和相對距離等,。眼鏡通常不會覆蓋這些面部的關(guān)鍵特征點(diǎn),。其二,人臉識別技術(shù)有一定的算法魯棒性 ,。人臉識別算法在開發(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)戴眼鏡這種常見的變化,。
除此之外,,更先進(jìn)的人臉識別技術(shù)基于深度學(xué)習(xí)和大數(shù)據(jù)完成開發(fā)。這意味著它們通過分析大量的人臉數(shù)據(jù)來學(xué)習(xí)如何識別面部,。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)會修正眼鏡帶來的視覺影響。
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),。毫無疑問相對于太陽系,這幾乎就是一片空無一物的虛空,。就目前人類對宇宙的理解來說,,宇宙中的文明所需要的能量全部來源于恒星內(nèi)部的核聚變。如果這個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)框架下看是無法想象的。對于這種超神級文明——它遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了絕大多數(shù)科幻小說中對神級文明的描述,,如果想要和地球建立聯(lián)系甚至毀滅太陽系,,實(shí)在是太簡單了。
by Luna
Q.E.D. Q3 請問植物是怎么知道何時開花,、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)蛋白來感知溫度,、光照和黑夜時間。
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)控下游信號網(wǎng)絡(luò)來控制植物生活史,。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間的變化。當(dāng)光照時間短黑暗時間長,,并維持一段時間,,對應(yīng)春秋季,會誘導(dǎo)短日照植物開花,。而光照時間長黑暗時間短,,也維持一段時間,對應(yīng)夏季,,會誘導(dǎo)長日照植物開花,。換個思路,北極圈內(nèi)有極晝極夜,,所以植物需要在夏季開花,,這對應(yīng)的就是長日照時間來誘導(dǎo)植物開花。短日照的適應(yīng)性則在低緯度地區(qū),,避開過熱的夏季在春秋開花,。
溫度可以影響所有的生理過程,包括部分調(diào)控蛋白的合成和降解,,以此來調(diào)控植物的生活史,。溫度感知的研究并沒有光照那么深入,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,,其中縱波的振動幅度相對較小,,能量較小,破壞作用也相對較弱,;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 為介質(zhì)密度,, 為介質(zhì)泊松比,, 為介質(zhì)的彈性模量。橫波以剪切應(yīng)變的橫向位移的形式傳播,,傳播速度為:
所以兩者傳播速度相比滿足:
如圖 很明顯,,P波波速快。
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: 對于正常飲食的正常人來說,,不能。
人體需要維生素C完全可以從飲食中的蔬菜,、水果以及動物內(nèi)臟獲得,,如果飲食健康,沒有必要額外補(bǔ)充,。維生素C缺乏確實(shí)會導(dǎo)致壞血病,,但是這需要缺乏數(shù)月,才會逐漸顯現(xiàn),。并且只要及時補(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皮膚沒法吸收?。?,同時也參與了氧化還原、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,,并不會對癌癥、病菌感染這些疾病有益處或壞處,,通俗說就是沒用,。維生素C可以增強(qiáng)免疫是個謊言,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^量的維生素C并不會被腸道吸收,,但是過量攝入可能會引起腹瀉,、腹痛等不良反應(yīng)。
順帶一提,,維C包治百病早過時了,,真正的玄學(xué)是老牌神藥二甲雙胍和未來之星GLP-1抑制劑。
by 某大型裸猿
Q.E.D. Q6 人睡覺為什么需要枕枕頭,? by 匿名
答: 擁有高質(zhì)量的睡眠,,枕頭至關(guān)重要。在平躺時,,枕頭通過支撐頸部來保持人體頸椎正常的生理曲線,。頸部內(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,,可能會導(dǎo)致脊柱前傾、拱起,,你可能會感到背痛,;如果枕頭過低,,頸部壓力會增加,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握緊的拳頭,,側(cè)睡枕頭高度則是1.5個拳頭的高度 。注意,,此處所說的枕高為脖頸的頸曲處所對應(yīng)的高度,,后腦勺處所對應(yīng)的高度則要低約3厘米。
圖2.枕高示意圖[3] 最后,,枕頭是非常個性化的產(chǎn)品,,其舒適度非常依賴于個人體格、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[D].哈爾濱理工大學(xué),2023. 錢春迪.基于用戶評價與反饋的產(chǎn)品設(shè)計研究[D].西安理工大學(xué),,2016. 王 敏,李 俊.人 體工程學(xué)在枕頭設(shè)計中的[J].中國個體防護(hù)裝備,,2008(05):19-21. by 小線
Q.E.D. Q7 有沒有一種方法,,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)每一次生成一個數(shù)都是一個完全獨(dú)立的隨機(jī)過程,,與它之前、之后的過程都完全無關(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),,只不過是生成條件更加復(fù)雜,循環(huán)的周期更長,,耗時更長,,并不能做到真隨機(jī);例如計算機(jī)中常見生成隨機(jī)數(shù)的算法,,其基本原理是構(gòu)造一個循環(huán)周期極長的數(shù)列,,每次生成隨機(jī)數(shù)的時候按需求取,比如最常見的乘同余法,、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)生的每一個數(shù)是什么 ,。不過,雖然偽隨機(jī)數(shù)并非真正的隨機(jī)數(shù),,但它在計算和實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)滿足了我們對隨機(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,,計算機(jī)也可以通過某些方法生成真隨機(jī)數(shù),不過這些算法也需要真實(shí)的物理過程介入 (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,。
對于π,,需要討論在其序列中,有沒有哪個數(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)計了幾十萬億位,發(fā)現(xiàn)其依然滿足均勻性,,但沒有理論可以證明π始終滿足這個條件,。而之前提到的長周期,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的這個方法目前只能在一個比加大的范圍內(nèi)認(rèn)為它是偽隨機(jī)數(shù)。
by ArtistET
Q.E.D. Q8 坐過山車的失重感讓人不適,,游泳卻不會,,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)在說支持力小于重力,人在水中時浮力充當(dāng)支持力,,在游泳的時候并不小于重力,。而且因?yàn)楦×鶆虻刈饔迷谏砩希梭w會感到舒適,。
而過山車的爬升,、滑落、倒轉(zhuǎn)(想想就刺激)則會讓人體多角度體驗(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,人體感受到加速度后,,緊急釋放腎上腺素等多種激素,,而后心跳會加速,進(jìn)而人會恐懼,、尖叫,。落地后,人會感到壓力得到釋放,,快樂也跟著產(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)也會不斷變化,,這會讓內(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,,加加速度在過山車設(shè)計中要重點(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 一個絕對光滑的球體怎么判斷它是否在旋轉(zhuǎn) by 匿名
答: 非常好玩兒的問題,這也是小編童年迷思之一!乍一看這個問題很難,!但是對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量,,那就很簡單,。既然困難來自小球?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,。這樣來就會產(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)要問了,你這個聽起來很初級??!那假如這個球非常硬,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不同的動量改變?;蛘?,更高級點(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,就會產(chǎn)生磁場,。
圖源網(wǎng)絡(luò) 可能又有同學(xué)要問了,!那這個假如,我這個球是暗物質(zhì)做的,或者像三體里那樣由強(qiáng)力壓在一起,,都沒有原子了,,或者干脆我在這個球外面套一個不轉(zhuǎn)的外殼!閣下怎么應(yīng)對,?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,!剛好又有這樣一個可能反直覺的事情:廣義相對論告訴我們,旋轉(zhuǎn)的球體和不旋轉(zhuǎn)的球體形成的引力場是不同的,!詳情可以參考No.374 中的Q7:萬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論最著名的話:“物體告訴時空如何彎曲,時空告訴物體如何運(yùn)動”,,從這個角度上,,物體與時空相互影響,轉(zhuǎn)動起來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)量對時空額外造成的影響為參考系拖曳。對于帶電的小球,,靜止時小球只產(chǎn)生電場,,旋轉(zhuǎn)起來后卻會產(chǎn)生磁場,類比而言,,研究旋轉(zhuǎn)質(zhì)量所帶來的影響相關(guān)領(lǐng)域被稱作“引力磁學(xué)”,。因此球體旋轉(zhuǎn)起來后,就會導(dǎo)致可觀測的物理效應(yīng),,比如Lense-Thirring進(jìn)動,,再比如,旋轉(zhuǎn)與否將會導(dǎo)致其引力場中運(yùn)動粒子的軌跡不同,。我們在這個球體周圍放入測試粒子,,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 魚非我 、Luna ,、某大型裸猿 ,、小線 、ArtistET ,、小范