为什么月亮和人一起走？| No.54
北京的朋友们今天早晨有没有收听
北京交通广播的《一路畅通》呢？
是不是一个大大的惊喜？
是的，没错！
中科院物理所也开始跨界直播科普啦！
和大家在节目里聊了两个小时的物理，
感受到了大家对于科学浓浓的热情，
小编真是感到非常激动啊~
时间有限，很多网友的问题没有来得及解答，
请大家持续关注我们每周五的问答专栏哦~
错过直播的朋友们也没有关系！
本周日的线上科学日专栏
将会为大家呈现这次直播的精彩内容！
敬请期待哦~
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“月亮走我也走”
这是上世纪80年代的一首爱情歌曲。
机智的童鞋也许一眼就看出来了
物理和文艺的区别是：
我们要把问题倒过来问！
有心人不妨多搜寻早年的流行歌曲，
虽然土气，
但满溢着物理现象的歌儿可不少
你能发现它们吗？
为什么晚上走路时抬头看月亮、星星，你走一步，它们也跟着移动？
By (￣_￣ )
A
这个现象主要和视觉的形成原理有关。我们对一个物体的距离、大小的判断是基于视网膜上的成像再结合参照物尺寸和生活经验形成的。当我们向前行进一定的距离时，相对于我们自己，月亮和周围的树木、房屋都后退同样的距离。但是月亮、星星距离我们要远得多，这段位移对应的视角相对于周围参照物的视角可以说是微乎其微（实际已经超越人眼的分辨极限）。可以认为月亮、星星等在视网膜上的像完全不动，而周围的树木、房屋等的像却有一个向后的移动。但是眼睛并不能直接告诉我们月亮有38万千米远，因而我们当然就认为“月挂柳梢头”，和俺一起走啦。
相同的线位移对应的视角不同这个原因还引起很多类似的现象。如果你在坐火车的时候留心观察过就会发现，你旁边那条轨道上的枕木，在远处和近处是有区别的：近处的使人眼花缭乱，远处的反而清晰可数呢。
为什么汽车在高速行驶时，方向盘会变紧?
By wab
A
当车静止时，我们扭动方向盘的力只需要克服阻力的力矩。当车轮转动起来的时候，除了要克服各处的阻力外，我们拧方向盘还要提供一个轮子角动量的变化量。
高速转动的物体转轴稳定也和这有关，就是因为高速转动的物体角动量较大，而外界撞击所提供的力矩较物体的角动量相比微乎其微的关系。
在宇宙失重的条件下，人的血液循环有什么变化？
By 莫斯科郊外的夜晚
A
在地球上，重力是人体处在不同高度的身体部位的血压有梯度变化的原因之一，通常脚部的血压有近200mHg，头部的血压则只有60-80mmHg。在失重环境下，头部血压将升高，脚部血压将降低，此时人体会因为大脑血压升高产生负反馈调节，人体的血液总量将减少，长时间的失重还可能导致心脏功能衰弱。此外，没有了重力的影响，在太空中死亡的人将不会产生传统意义上的尸斑，这使得确定死亡时间变得更加困难。
为什么太阳光经过三棱镜会发生色散，与之形状类似的凸透镜却不会？
By 面壁者
A
实际上都会发生色散。对于“理想的”薄凸透镜，对其焦距有磨镜者公式：
像初音未来演唱会那样的投影是什么原理？
By Half-Blood Prince
A
事实上，你所见的Miku不过是……一层膜+几个投影仪。这和全息技术并没什么关系。舞台上有一块巨大的垂直于地面放置的特殊的膜（dilad screen），投影仪在膜的后方放置（下图）。
为什么金属的导热性强？
By 没名字的人
A
既然问了这个问题，那么我们就来说一下传热。所谓传热就是热能从高温部分转移到低温部分。主要有三种方式传递热量：热传导、热对流和热辐射。热传导就是能量从一个分子（原子或电子等）传递给下一个分子（原子或电子等），一直这么传递下去，例如热水的热能通过杯子的分子传递到你手上的分子。热对流则是一群分子携带着热量一块儿运动，例如夏天的热风就是从炎热的南方奔涌而来。而热辐射则是通过物体发射电磁波（携带有能量）向外发射热量，例如你晒日光浴时的热就是太阳通过热辐射散发出来的。
现在考虑固体的热传导。固体的原子都是固定在特定位置的，只能在这个位置附近振动；但是对于金属（以及别的导电材料），它们有能够在整个金属块中自由运动的电子。如果热量从固体的一头传向另外一头，那么对于普通的不导电的固体来说，只能通过固定在自己位置上的原子振动，它们相互你撞我一下我挤你一下，就像接力赛一样一个接一个的将热量传递下去。而金属不同，它能够通过自由电子快速地将热量从一头传到另一头。这些自由电子的速度大概是多少呢？平均约105m/s。这种对比就像，以前寄送东西只能一个驿站一个驿站地传送，而现在可以直接空运了，你可以想象它们的效率谁高。
假如空气不发生大规模流动，即没有热对流时，空气的导热能力就很差。为什么呢？因为空气分子之间太远了，它们要跑更远的距离才能将一份热传给下一个分子。相比来说，室温下，水的导热性要比空气强2000多倍。所以我们可以认为空气是热的不良导体。为什么要说空气的导热性呢？因为我们正是用空气来保暖的——冬天我们穿羽绒服或盖被子，其中的鹅毛或棉花其实能保留住大量的空气，这些空气能阻止热量从我们身体中散发出去。保温杯的双层结构也是利用空气的这个性质保温的。
我们知道有些材料，例如石棉，就是绝热的材料。原因在于石棉是一种多孔材料。其内部含有大量的空气，所以虽然表面看起来是固体，但它们却是热的不良导体。
限于篇幅，这里就不再讨论热对流和热辐射了。
为什么将普朗克尺度定为最小值？这是源于哪方面的推理，此推理是否百分百可靠？
By 明靖思晴
A
这里我们可以简单地推导一下普朗克长度。
1、要测定一个物体，就得至少发射一个粒子，用其反射来确定目标。粒子需要的频率和物体尺度成反比。（康普顿波长，1920）；
2、粒子能量=频率×普朗克常数（普朗克关系）；
3、粒子能量=质量×光速的平方（狭义相对论推论）；
4、由2、3得出：频率与质量成正比；
5、由1、4得出：对于极小尺度的物体，需要用极大质量的粒子去打击；
6、对于某质量，若其半径小于史瓦西半径就会形成黑洞（卡尔·史瓦西，1916）；
7、无法从黑洞中获取信息。
结论已经得出，当尺度小于某个大小，探测其打出的粒子会将该区域变为黑洞，所以无法得出它的结构。这个大小就是普朗克尺度，普朗克时间就是光在真空中通过普朗克长度的时间。我们再聊一聊其他的相关问题：这里有一些问题，可能是大家共同的问题。普朗克长度不是空间的最小单元，而是探测的极限；在普朗克尺度下，量子效应与相对论效应都不可忽略，因此我们需要一个能结合这两个理论的新的理论。
直流电可以转换成交流电吗？
By 海因茨·威廉·古德里安
A
有个方案可以供参考：做一个圆环导体，在一条直径的两端接上输出电路，然后做一根绝缘棒，与直径等长，并在两端粘上与直流电源相连的导线，其中一根导线上额外连上一个电阻，将绝缘棒放入圆环，保证绝缘棒围绕圆心做匀速圆周运动，就可以得到正弦式交流电了（这个方案由于是在圆环上先形成闭合回路，再从输出端并联，所以效率较低，大家还是别去试/手动滑稽）。
言归正传，逆变器是一类DC to AC的变压器。它与转化器的作用相反（转化器的作用是将电网交流电压转化为直流电压）。市场上使用较多的逆变器的核心是宽频调制技术PWM，核心为PWM集成控制器、误差控制区、调节器、振荡器、死区控制PWM发生器、低压保护回路、短路保护回路等。
PWM的控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。也就是在输出波形的半个周期中产生多个脉冲，使各脉冲的等值电压为正弦波形，所获得的输出平滑且低次谐波少。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，即可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。
本期答题团队：
大化所 J.Baker、北理工 文卿、理论物理所 W.Jia、清华 物理系41的同学、
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编辑：PXL
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