为什么地球表面高低不平|No.25
入秋了
万物凋敝
又是一个重整化的季节
为什么在有水的杯子里沉在杯底的咖啡渣（或泥沙）总是会集中在杯底的中央？
土豆哪里去挖
A你肯定把水旋转过了，我们知道任何物体在做圆周运动的时候，均需要外力来为它提供向心力。那么杯中的液体在旋转的时候是谁提供的向心力呢？
答案是内外压强差，杯中的水在旋转时，相对杯子同样高度的地方，越靠近杯子中心的压强越低。（注意观察水在旋转时水面是向内凹的，这也反应了内外液体压强的不同。）
对杯子中任意位置上一个小体积内的水，如果周围液体压强对它的总效果互相抵消的话，这个小体积内的水是不可能做圆周运动的。正是因为外围压强略大于中心压强，使得周围液体压强对它的总效果有一个向中心的推力，这个推力大小刚好等于圆周运动所需的向心力。
对水中的固体沉淀，由于它们是被周围水流“拖”着走，所以虽然它们也做圆周运动。但速度会略慢于水流速度。这就使得它们做圆周运动所需的向心力略小，使得周围压强差带来的指向中心的推力略大于所需向心力，于是固体沉淀就被推向中心了。
牛顿引力为什么不能改写成洛伦兹协变形式与狭义相对论相融？有哪几个方面的考虑？
Du.
A<(￣3￣)> 建筑师修个房子还要考虑相对论修正，表示好累~
因为简单也是一种美德。它使得人们在学会这个知识并从这个知识身上收获了回报的同时，还能把更多的精力投入到其它也有意义的事情中去。纵观人类历史，如果什么东西简单又错不到哪去，那它就很难被彻底取代。包括科学，艺术，政治，传统文化，世俗偏见，等等等等。
用吸管喝酸奶时想到的：酸奶靠负压进入我们嘴里，蚊子吸血是不是也是这样？还是血液靠人体的血压自流进去的？
踏遍青山
A不瞒您说，我的酸奶差点喷出来。不过的确是一样的。蚊子戳的是体表毛细血管。没多大血压。
为什么将密度小的溶液缓慢倒入密度大的溶液时，会出现界面？
逆行者
A这种情况是由一个叫做自由能的物理量决定的
F=U-ST
U是内能，S是熵，T是温度。
如果一个过程让F减小，那么这个过程就会自发发生，反之则不然。
一般溶液相互混合自发发生是因为混合之后系统熵变大，而内能大致不变（或减小），使得自由能减小，于是混合自发发生。
但是当熵增无法弥补自由能的增量时，混合就不会自发发生了。这个问题就是这个情况。（混合即要求密度高的液体部分到上方，带来内能增量）
另外由于不同密度的溶液往往颜色或折射率不同，所以可以看到明显的界面。
为什么地球上会有大陆，而不是均匀的海洋?
地瓜狗狗
A这个问题其实已经是地质学了...地球上为什么会有大陆这个问题不太好回答，目前地质界对大陆板块的形成还有不同看法。但第二个问题为什么不是均匀海洋很好回答。这个的等价问题是，为什么地球表面有些地方低（海洋），有些地方高（陆地）。
因为地壳上有两种板块，一种叫大陆板块，富含二氧化硅和铝盐，厚而蓬松；一种叫大洋板块，缺少硅铝质，主要是密度较高的玄武岩质，薄而致密。 大洋板块和大陆板块的不但构造不同，两者的年龄也有很大区别。一般认为大陆板块形成于30-25亿年前，而大洋板块则年轻得多。
这是全球岩石圈年龄图，单位是百万年，大陆已经灰得看不出年龄了，海洋（底）则年轻许多。
大洋板块你可以简单认为是从地幔中（由于地幔热运动）不断冒出来的岩浆冷却后形成的。注意看海洋中间最年轻的那条线，那叫大洋中脊，那里就是物质不断从地幔中涌出来的地方。这些物质涌出来后便向两边扩张，与原有板块争夺地表。由于这些物质本质上就是岩浆，缺少表层的硅铝质（土），所以自然又薄又致密。而当大洋板块撞向大陆板块的时候，又由于它密度比大陆板块大，所以结果往往是大洋板块下沉进入地幔（顺便形成海沟），大陆板块被抬起同时挤压褶皱形成山脉。于是大陆板块越来越高，大洋板块还是那么薄。就导致了地表高度的分化。
（万事俱备，最后再倒点水海洋就有啦~ 水怎么来的？请看前几期）
光子能量是由光子的频率E=hv决定的,那么假设光源发出一个频率为v的光子,那么光子带走的能量是E,那么一个接受光子的装置在此过程中向光源移动,根据多普勒效应,接受光子的装置接收到的光子的频率v就会增加,那么光子转移到这个装置上的能量E就会比原来的能量要多,那么这是不是凭空多出来的一截能量?那能量岂不是不守恒了?
kenyon
A这是一个很好的问题，提问者是自己在思考的。
答案是，频率就是会变。而且我们还用这个频率的变化测量遥远天体与我们的相对速度和相对距离呢（哈勃定律）。
因此，你在不同参考系下测到的能量就是不同的。这没什么，回答这个问题甚至都不需要涉及相对论。
只需明确一下能量守恒定律的确切意义。在现代物理中，能量守恒定律的来源是诺特定律，是由物理定律的时间平移不变性导致的。根据诺特定律，能量守恒定律应该这么表述：“在任意局域的惯性参考系中，能量不能凭空消失，也不能凭空出现，只能从一种能量转换成另一种能量。”
所以你看，在不同参考系下能量不同完全没有关系，只要在各个参考系下能量不会凭空出现和消失就可以了。或者换种说法，能量守恒定律不要求宇宙中存在一个“绝对的总能量”（它可以视参考系而变），只要能量从一种变为另一种的变化过程中是前后守恒的就可以了。
怎么测得出我们所能接触到的物质构成了4%的宇宙？
追逐星空的梦想家
A应该是5%（4.9%），剩下的大约27%是暗物质，68%是暗能量。因为这些都是可能定量估计的。
暗物质是为了解释星系外旋臂角速度的异常引入的。
天文学家可以根据星系动力学定量算出大概需要多少多少看不见的物质来提供引力，才能让外旋臂角速度跟测量的一样大。
暗能量是为了解释宇宙加速膨胀提出的。根据爱因斯坦的场方程也可以定量的算出，要在方程左边放入多少多少不知道是啥的能量，才能在方程右边解出一个这样这样的曲率，它的时间演化才能跟观测到的宇宙加速膨胀因子对上。
然后我们把这些一汇总。天啦，我们不知道的东西居然占了宇宙的95%！
物理学中的“正则”是什么意思
赵越玖
A“canonical”,一般翻译为“正则的”.则,原则,则贤,是以为则(ruler)的意思,同canon一字字面上很符合.英语的canon (正典)一词来自希腊语和拉丁语,现代希腊语写为
Kaneh.因为芦苇修长笔直(多么“正”的形象，图）
,不旁生枝节,可以作为标杆用于测量,故该词渐渐有了“测量标杆”的意思,后来又进一步引申为“尺度,规范,标准”的意思.一本书,一个形式(程序)被称为canonical，是指它的权威性、规范性、真实性.
当我们讨论正则、正经时,它是有参照物的.比如,我们谈论共轭变量对时,关于坐标qi的正则动量(the momentum canonical to the coordinate qi)为 pi= ∂L/∂qi , 其中L是系统的拉格朗日量.当然,谈论的事物不同,或者文化不同,何为正则(正典,正经)也是不同的.《庄子·齐物论》云:“毛嫱、丽姬,人之所美也;鱼见之深入,鸟见之高飞,麋鹿见之决骤,四者孰知天下之正色哉.“可见,何者为”正”,是先要根据对象确定标准的,而这也是物理学使用canonical这个词所一贯秉承的思想.
——摘自《物理学咬文嚼字》（曹则贤 著）
请问光能不能透过一个100纳米大小的小孔？如果光纤的直径变成100纳米，光还能在光纤里面传输吗？突破衍射极限的方法有哪些？有没有远场的方法可以实现？
A问题1
什么波长的光？可见光，能。
问题2
什么波长的光？可见光，能；但是衰减很大。
问题3
突破衍射极限的方法有很多，只要使得衍射极限前提条件不成立的情况都可能突破衍射极限。有不止一种远场方法可以实现突破衍射极限，请检索超分辨成像，前两年该方向还被授予了诺奖。
特别致谢 Z. X. Cao ， Y. Yin 老师参与部分问题的讨论和回答！
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