鬼火是怎么回事？| No.91

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鬼火是怎么回事？| No.91

2018-01-26 Frions 中科院物理所

我们都听过鬼火的传说

在夏天的墓地里

有的人声称看到过这种浓绿色的磷光

甚至，还会跟着人走！

难道，真的有鬼火吗？

鬼火是什么原因？

by 未明

首先需要说明的是，这种现象虽然叫做"鬼火"，但和鬼没有半毛钱关系。之所以会被称为鬼火，是因为这种现象多发生在农村的坟地里，而且其行为诡异，通常会跟随着人一起运动，在自然科学知识匮乏的古代，自然而然将之与鬼神联系到了一起。实际上这只是一种磷化物气体在空气中自燃的现象。人体骨骼中含有磷，土葬的尸体在腐烂过程中，磷会与周围物质发生反应产生磷化物气体（主要为P₂H₄)，这种气体会渗透过地表飘向空气。磷化物气体燃点低，在炎热的夏天很容易自燃，发出绿色磷光。这种现象在夏天正午更易发生，不过在日光下不易被察觉。

接下来解释一下它那诡异的行为。磷化氧气体较轻，易随着气流飘动。人在自燃的磷化氢气体附近走动，会产生气压差（人带动空气流动，流动快的空气会比慢的空气气压低）。使"鬼火"跟随人运动。

更有趣的是，在希腊文中磷同"鬼火"是同一个词。是不是当初发现磷的"炼金术士"就以"鬼火"来命名的这种物质呢？就不得而知了。

吸管可以穿透土豆吗？

by 无用

吸管可以穿透土豆吗？在生活中你一定遇到过因为吸管被扎弯而喝不到饮料的状况。有人还因此提出了使用吸管的诀窍：一定要趁着饮料不注意突然扎下去，这样才能让包装纸来不及反应。这种方法显然有很多玩笑的成分在里面。归根到底，吸管容易弯折由于它薄弱的管壁和中空的结构造成的。如果我告诉你我可以用一根普通的吸管穿透一枚生土豆，你是不是觉得不可思议。当然在这个操作中是有诀窍的，我需要用我的拇指堵住吸管的一端，然后再用力地去扎向土豆。这时吸管好像突然变得结实了很多，土豆被吸管直接穿透。吸管变得结实的原因是，当吸管插入土豆一部分之后，手指和进入吸管内部的土豆将吸管的两头封堵，吸管内部的空气被限制在内部不能排出，随着进入吸管的土豆越来越多，空气逐渐被压缩。压缩空气相比一般的空气具有较大的压强，它可以对吸管壁起支撑作用，所以吸管就变得不易弯折，穿透 39 37821 39 14986 0 0 2921 0 0:00:12 0:00:05 0:00:07 2921豆也变成顺理成章的事。

吸管穿透土豆图片来源：

http://www.sohu.com/a/149781289_99893391

同学们可能会问，什么叫压缩空气的压强更大呢？我们可以做一个小实验来感受一下：你只需要一个小小的针筒就可以完成这个实验（一定一定要把针头去掉）。用你的手指堵住针筒的一端，然后去按压针筒的芯杆，是不是感觉有东西在抵抗你往下按，而且越往下按越费力？这就是针筒中的压缩空气在起作用。在这个小实验中，我们还可以知道空气被压缩的越多，它的压强就越大。

一直很想知道，为什么只闭上左眼时感觉看到的景象向左移动了，而只闭上右眼时就感觉景象向右移动了呢？

by 栗子

我们生活的世界在空间上是三维的，所以当你看着前方的物体时不仅能看到它上下左右的位置，更能大概目测出它离你多远。对于距离的目测是动物进化途中一直拥有的技能，如果不能估计离前方的猎物、危险物有多远，我们的祖先早就灭绝了。那么我们是怎么目测距离的呢？答案就是人有两只眼睛，这两只眼睛看物体是从不同的角度去的，所以成的像不一样。我们的大脑可以比较出这两幅图的差异，对图像进行融合并让我们能够感知距离。所以我们两只眼睛看物体是交叉的，也就是左眼看到的偏右，而右眼看到的偏左。因此闭上右眼只用左眼观察时物体会偏右。我们要爱护眼睛，一旦有一只眼睛不小心失明的话，我们们虽然还有视觉，但是就不能判断距离了。你可以试试闭着一只眼然后用手去触碰前方的小物体，你会发现你对距离把握的并不是很准了。如果不是对眼前的场景已经先入为主地熟悉了，你对于距离的估计偏差会更大！

最后再给大家介绍一个有意思的东西

眼睛远离这幅图像，你看到的是2个圆。接着，尝试轻微地斗鸡眼，此时左右眼图像偏差太大因而无法完全重合，你会看到4个圆。调整斗鸡眼的程度，这些圆之间的距离会发生改变，直到最靠近中间的两个圆重叠在一起，此时中间的重叠部分在你看来便是一个3D的立体图。

吹风机向上吹乒乓球，乒乓球会漂浮在空中，但是根据流速大压强小，应该是球底部压强小，对应的力小，再加上受到重力不应该向下运动吗？

by 韩智卿

压强是单位面积上所受的力，我们知道力不仅有大小还有方向，因此压强其实也是有方向的。流速快的空气压强小，所谓的压强小这个压强是指垂直于流动速度的方向的压强。因此两侧的空气会挤压中间，往中间靠拢。快速流动的空气吹到乒乓球表面时空气分子会撞击到乒乓球上，把动量传递一部分给乒乓球，由于风一直在吹，因此就是持续性的力，当风吹过来“施加的力”和乒乓球的重力大小相等时，乒乓球便在竖直方向上静止了。所以乒乓球不会掉下来并不是因为压强，而是风吹过来施加了力。撞击到乒乓球的空气会从其侧面绕行过去，因此乒乓球表面附近的空气压强小于周边静止的空气。这些空气会施加给乒乓球压力，由于各个方向都会受到力，因此乒乓球倾向于被“束缚在中间”。以上是理想情况，事实上空气的流动十分复杂，不仅有层流，还会产生湍流，因此乒乓球并不会静止地一动不动，而是在小范围内来回抖动。

航天器在航行中怎样获得动力？

by 1705115287

一个物体不能推动它自己，人也不能自己把自己从地面上拽起来。想要动起来，必须要靠外界的帮助才行，人在地面上走动是靠地面的“推动”，鸟在天上飞是靠空气的作用，鱼在水里游当然就是靠水了。如果没有外界的帮助，太空中的人只能一直飘着。这也是为什么宇航员在出仓活动时一定要栓好安全绳，因为一旦脱离太空舱，人只能飘在太空中，直到永远。

那么航天器是怎么自己“推动”自己的呢？其实是因为它把自己的一部分反方向推，另一部分就会向反方向加速，虽然把这两个部分还看做一个整体的话，它们运动的总效果相当于没有运动（两个相反的运动相互抵消），但是单独看其中一部分，它确实可以获得一个很高的速度。

如果航天器上可以事先携带一些“无用”的部分供我们抛出去，我们就可以实现航天器的推动了。没错，这部分无用的东西就是燃料燃烧产生的气体。也就是说航天器被这些气体推动了，这个就过程叫做反冲。

千斤顶是什么原理，为什么只需轻轻用力就可以顶起很重的物体。

by 热爱科学的小青年

千斤顶分为机械千斤顶和液压千斤顶等，原理有所不同。从原理上来说，液压传动所基于的最基本的原理就是帕斯卡定律，也就是说，液体各处的压强是一致的。这样，在平衡的系统中，比较小的活塞上面施加的压力比较小，而大的活塞上施加的压力也比较大，这样能够保持液体的静止。所以通过液体的传递，可以得到不同端上不同的压力，就可以达到一个变换的目的。人们所常见到的液压千斤顶就是利用了这个原理来达到力的传递。螺旋下斤顶以往复扳动手柄，拔爪即推动棘轮间隙回转，小伞齿轮带动大伞齿轮，使举重螺杆旋转，从而使升降套筒获得起升或下降，而达到起重拉力的功能，但不如液压千斤顶简易。

物体圆周运动时会受向心力，那么在地球表面如果达到一定速度是不是就可以离开地面？如果半径较小的圆周运动是不是就可以悬浮在球面上？

by 中子羽

物体做圆周运动时会受到向心力

从公式可以看出，如果做圆周运动的半径不变，那么速度越快，所受的向心力就越大。向心力只是人为起的名字而已，它并不是一个独立存在的力，而是别的力来充当向心力。如果外力不足以提供向心力，且物体的速度v不变，则r要变大，也就是会离心。物体饶地球做圆周运动时，充当向心力的是万有引力，即

代入G、M、r的值可以解出v，这便是第一宇宙速度，即物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度。若速度大于第一宇宙速度，则物体会远离地表。从向心力的公式可以看出，如果做圆周运动的半径很小则向心力会很大。因此你用绳子栓一个小物体并甩动它时它会做圆周运动而不会因为受重力而掉下去。

微扰理论是如何在量子力学中应用的？

by anonymous

首先分析一下看到这个问题的读者，可分为三类。一类是学过量子力学的，一类是学过力学等普通物理，但还没学量子力学的物理系本科生（提问者大概就是这一类吧？）还有一类则是看到标题会直接下滑看下一个问题的读者。事实上一个学过量子力学的人，理应掌握微扰论并会进行一些简单的计算（因为量子力学的考试必考微扰！），所以他们大概也会跳过不看，或是随便撇几眼，因此我的回答主要针对后边两类读者。

微扰法实际上是一种求解问题的近似方法。比如你有点近视，但是你没有戴眼睛就去华锐公司面试了，大老远看到了一个穿着黑色衣服的男人，于是你继续走地离他近一点，感觉这个男人挺帅的，终于当他出现在你的视力范围内时，你心中大喊：XX，这不是李泽言吗？

回顾一下这个过程，先是黑衣服的男人（符合这个要求的人很多），然后是帅哥（符合以上两点要求的人虽然少了许多，但还是不少，比如正巧路过的我），最后是李泽言（几乎不会存在重复，具有唯一性），你对他的认识是一个由粗略到精确的过程。在量子力学里，我们需要求解能量与波函数，但是求解起来有很大困难，因此我们把哈密顿算符H写成两部分，即

对应的薛定谔方程为HΨ=EΨ。虽然这个方程我们解不出来，但是对于H₀ 我们已经求出了它的本征值E₀以及对应的波函数Ψ₀。如果我们认为Ψ₀ 就是我们要求的Ψ ，E₀就是我们要求的E，那么毫无疑问这个解和真实解是有一定偏差的。就好你说你老公是一个穿着黑衣服的帅哥没人会知道他是李泽言一样。Ψ₀、E₀是零级近似解，我们需要更高阶的近似。这时候就要考虑H`了，我们会算出含有高阶近似的结果即E=E₀+E₁+E₂+E₃……以及Ψ=Ψ₀+Ψ₁+Ψ₂+Ψ₃……格式上有点像泰勒展开。