一個球是否在旋轉(zhuǎn)
問答導(dǎo)航左右滑動查看更多
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為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 ，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。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，更先進的人臉識別技術(shù)基于深度學習和大數(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)來學習如何識別面部。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技術(shù)水平達到了遠遠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的幾乎所有基本規(guī)律，在我們今天的物理學框架下看是無法想象的。對于這種超神級文明——它遠遠超過了絕大多數(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/遠紅光下發(fā)生可逆的變化，進而調(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？為什么P波比S波波速快？ by BH3BBB
答： S波的破壞力一般更強。
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械波，可能由地震、火山爆發(fā)、巖漿運動等引起。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?，而橫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。
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
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開采關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用[D].北京科技大學,2022.DOI:10.26945/d.cnki.gbjku.2021.000405. by 小線
Q.E.D. Q5 補充維生素C能夠增強免疫力嗎？ 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，沒有必要額外補充。維生素C缺乏確實會導(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皮膚沒法吸收啊），同時也參與了氧化還原、免疫等進程。
但是，目前大量研究都指出，維生素C的額外補充，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可以增強免疫是個謊言，宣傳這一觀點除了可以促進維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，因為過量的維生素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?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,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，2016. 王 敏，李 俊.人 體工程學在枕頭設(shè)計中的[J].中國個體防護裝備，2008(05):19-21. by 小線
Q.E.D. Q7 有沒有一種方法，不借助實物（??等）構(gòu)建某種取數(shù)方法，使得得到的數(shù)據(jù)是隨機數(shù)。比如依次取π的第n位(這是隨機數(shù)嗎)。 by 匿名
答： 很遺憾，目前為止所有生成隨機數(shù)的計算機算法所產(chǎn)生的都是偽隨機數(shù)。
真隨機數(shù)每一次生成一個數(shù)都是一個完全獨立的隨機過程，與它之前、之后的過程都完全無關(guān)，并且原則上隨機樣本不可重現(xiàn)。而好一點的隨機數(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；例如計算機中常見生成隨機數(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數(shù)的Metropolis算法。
這樣生成的隨機數(shù)生成速度更快，也在樣本較大的情況下滿足隨機數(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數(shù)的指標，就可以完全掌握它產(chǎn)生的每一個數(shù)是什么 。不過，雖然偽隨機數(shù)并非真正的隨機數(shù)，但它在計算和實驗中已經(jīng)滿足了我們對隨機數(shù)的需求，因而偽隨機數(shù)現(xiàn)今被廣泛使用。當然，計算機也可以通過某些方法生成真隨機數(shù)，不過這些算法也需要真實的物理過程介入 （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)認為它是偽隨機數(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！
失重其實在說支持力小于重力，人在水中時浮力充當支持力，在游泳的時候并不小于重力。而且因為浮力均勻地作用在身上，人體會感到舒適。
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。當然有更直接的器官，比如眼睛（tips：朝地面看體驗更佳）。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的重要因素[1]。加加速度直觀點兒理解就是顛簸。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記、局部機械破壞、超強激光灼燒等。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”。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進動，再比如，旋轉(zhuǎn)與否將會導(dǎo)致其引力場中運動粒子的軌跡不同。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 # 本期答題團隊 魚非我 、Luna 、某大型裸猿 、小線 、ArtistET 、小范
很明顯，P波波速快。
