为什么我一打游戏就停不下来啊？| No.302
从小时候的小霸王
到现在的手机、电脑、3A大作
为什么我对游戏爱得深沉
因为……
实在是好玩啊
那么为什么
我一玩游戏就停不下来呢？
Q1
吸尘器是怎样运转的（怎样吸进东西的）？
by 匿名
答：随着社会的发展，吸尘器已经进入了千家万户，但有些人在使用的时候会有这样的疑问：明明吸尘器里面好像也是一个风扇，为什么会往里“吸”，而不是往“外”吹呢？其实原理就是压强差！下面我以常见的真空吸尘器为例来解释一下。
吸尘器构造|百度百科 如图所示，当我们风扇接通电源以后，会发生高速旋转，因为高速扇叶的不断做功导致吸尘器内部的的空气被排出（吸尘器内部空气中粒子浓度变少），从而在吸尘器内部会形成局部的近似真空。这时候进气口的两端会形成非常大的压强差，这个压强差就产生了非常大的抽吸力（举个例子：想象你用吸管喝奶茶的过程～），将尘埃和污物吸进内部，再经过滤器的作用，尘埃和污物被集尘袋收集，过滤后的空气由排气口排出。
吸尘器的种类最近越来越多～但最基本的吸尘原理却是一模一样的，大家也要擦亮眼睛不要被商家的噱头所诱惑！
by just_iu
Q.E.D.
Q2
为什么嘴巴fu~的时候出来的是冷气，ha~的时候出来的是热气呢？
by 哒哒哒的学习id
答：从嘴巴吹出的空气温度一开始基本上是口腔内的体温。因为fu的时候嘴巴张得小，吹出的气流很快，所以会带动周围冷空气一同吹上来，并且加速被吹体表水分的蒸发，从而感觉到冷。而ha的时候嘴巴张得大，气流较慢，不会裹挟太多周围的冷空气，所以依然能保持近似体温的温度。
还有一点，吹出的气会带有口腔内的水气。fu的时候口腔内的大部分水气会被嘴唇阻拦，少部分吹出的水气也会被迅速吹散。而ha出的水气会聚集成团，在被吹的体表上附着液化，液化放出的热也能给你带来温暖。
by 牧鱼
Q.E.D.
Q3
每个人都有一个阳历生日一个阴历生日，听老人说，大多数人19岁生日的时候，阳历生日和阴历生日会重合。可是我已经两个19岁过去了，也没有遇见重合，最近的一次是差一天。和我同龄的人是上半年的生日，也遇见重合了，我是下半年的生日，就是没有遇见。想请问老师，运气不好的人，要多少岁才能遇见重合？
by 爱学习的老阿姨
答：运气不好的人，可能一直不能重合……
首先，我们要明确，无论是公历还是农历，都是正确的，可以准确表征地球公转规律的历法，这就意味着，在一个足够长的时间尺度上，公历和农历一定是可以保证步调一致的，也就是说未来一定有这样的一天，他的公历日期与农历日期都与今天一致，也就是题目中所说的重合，否则这两种历法一定至少有一种是不准确的。
十九年，正好是一个相对准确的重合周期。
农历以月亮的盈亏周期作为一月，朔望月的平均周期是29.53059天，一年如果是12个朔望月，就是354.36708天，而公历以回归年纪年，一年是365.24219879天，农历一年与公历一年相差大约11天。以朔望月为周期的历法称为太阴历，太阴历与公历的差距使得太阴历无法正确反映地球的公转，也就无法正确对应地球的四时变化，因此无法指导农事生产。为此，农历有两个解决方案，一是二十四节气，二十四节气正是太阳历，可以正确反映四时变化，我们便使用二十四节气指导农事生产；另一个就是引入闰月，闰月使得农历可以在一个长的时间周期上保持与公历步调一致。也正是因为闰月，农历不再是单纯的太阴历，而是太阴历与太阳历的结合，我们称之为阴阳合历。
至于应该在哪一年引入闰月？就涉及到了农历的置闰法，置闰法非常复杂，我们在参考文献中简单介绍了中气置闰法，至于现行的定气置闰法就过于复杂了，现行农历由中科院紫金山天文台发布。但其实我们只需要计算在一段时间内需要添加几个闰月就可以了。
以今天为例，19年前农历与公历与今天差一天，19年后正好重合 12个朔望月的农历一年与公历一年相差约11天，不难想到，19年后，农历将与公历相差209天。显然，209天大约是7个朔望月。因此，我们在19个农历年中添加7个闰月就可以大致保证农历与公历重合了，这就是所谓的“十九年七闰”。因此我们说十九年大约就是农历与公历的重合周期。但实际上，12个朔望月约公历实际相差10.87511879天，因此，真正的重合周期是10.87511879与29.53059的整数最小公倍数对应的时间长度，这个数是不存在的，因此，公历与农历只有在真正长的时间尺度上才能完全重合，十九年也只是一个近似周期，这就是提问者两个周期都没赶上的原因。不过，历法是人为规定的，29.53059也只是平均周期，所以会不会重合还是以实际为准。虽然没完全重合，但仅相差一天其实就意味着“重合”了，希望提问者不要拘泥于此，毕竟，你可能下一个十九年也没重合。
参考资料：
by 霜白
Q.E.D.
Q4
我为什么一打游戏就停不下来？
by 匿名
答：因为游戏好玩呀～
匈牙利裔美国心理学家奇克森特米哈伊·米哈伊（Mihaly Csikszentmihalyi）提出过心流理论，用于描述一种高度集中的，有利于生产力的精神状态。根据米哈伊的理论，进入“心流”状态的人具有以下特点：
做事情的时候无需多加思考，身体自动做出反应 对时间的感受是扭曲的，无法准确得感受到时间的流逝 专注投入到活动中，不易察觉到活动之外的刺激 在活动完成后可以感受到满足和愉悦 当我们在玩游戏的时候，就有可能会进入到这种心流的状态中。此时，我们对时间的感受是扭曲的，并且几乎免疫外界的刺激，就会出现一打游戏就停不下来的情况。
除了游戏以外，还有很多活动可以让我们进入到心流的状态中，例如阅读、绘画、竞技体育、做科研。这些容易让人进入到心流状态的活动都有一些共同的特征：
具有明确的目标 能够得到及时的反馈 难度和个人的能力相当 在不同能力和难度下的心理体验 | 图片来源：wiki 不难发现，很多游戏都符合这三个要素：明确的任务、及时的奖赏、合适的难度，这些都是经过游戏开发者精心设计过的。在整个游戏的流程中，玩家的能力也是随之增长的，所以随着游戏流程的推进，游戏的难度也随之上升，让玩家能够一直处于“心流”的状态中，这也是让玩家能够一直玩下去的动力。
在整个游戏体验中，玩家能力和游戏难度的变化曲线大概就是这样的蛇皮走位 | 图片来源：[2] 不过，成龙说过：游戏里的你，再强大，也是假的，不是真的，所以不要贪玩迷恋🤪
参考资料：
How to Keep Players in Their Flow Channel
by Paarthurnax
Q.E.D.
Q5
骑自行车的时候，转弯一般会斜过来，那么是转弯导致倾斜，还是倾斜导致转弯？这个的原理是什么？
by 无名氏
答：为了说话方便，我们假设我们的自行车即将右转弯，某观察者在车后方观察。
自行车准备要右转了，我们向右转动车把手，前车轮会被车把手带动的指向右前方，如果摩擦力足够，那么车轮和地面之间不会发生滑动，因此前车轮应该获得向右的速度。这样我们就完成了右转的动作。
那这和向右倾斜有什么关系呢？我们从车后方的观察者的角度看，车受到一个向右的摩擦力来提供向心力。根据质心系的理论，对于一个体系我们希望研究它的转动，我们都可以选取质心C作为支点来研究。力矩等于力乘力臂，重力一定过质心，因此不用考虑。如果自行车不倾斜，那么支持力也过质心，摩擦力就会让自行车向左倾，而左倾之后支持力在重力右侧，会让车继续左倾，自行车完全无法平衡。
为了让我们能够顺利地完成右转弯而不摔倒，我们需要让自行车转动平衡。如果我们将身体右倾，那么支持力在重力的左侧，会提供让自行车右倾的力矩而与摩擦力的左倾力矩相抵消。二者一旦平衡，只要地面足够粗糙，提供足够的摩擦力，自行车就可以顺利地右转。
根据向心加速度公式，速度越大，转弯半径越小（也就是我们把车把手转的角度越大），转弯需要的向心力就需要越大，因此，为了平衡摩擦力，所需要的力矩也就越大。支持力大概就是重力，不能变，那我们只能够倾斜的更多一些，让重心偏离车轮与地面接触点更多，增大力臂让自行车平衡了。这就是为什么我们骑车如果想快速过弯或者转一个小弯的时候，如果不倾斜多一点会有“转不过去”的感觉。
总的来说就是“想转弯需要倾斜”。当然了，这只是一个简化的模型，事实上我们骑车时有可能会左右摇晃，车的转动未必是平衡的。
参考文献：
黄绍书,蒋金团. 自行车“转弯不倒”问题的研究[J]. 物理教师,2017,38(8):57-58.
by 飞行员
Q.E.D.
Q6
为什么说话的声音比其他噪声（机械震动或者鸟叫虫鸣刮风下雨声等）更加干扰人的休息？
by 成成成
答：因为风声雨声基本可以认为是白噪音，而读书声不是。
白噪音是指在整个频率范围（对于人耳，是20Hz到20000Hz）上功率一致的随机信号。严格意义的白噪声并不存在，但是如果在足够宽的频率范围内功率谱都基本一致的话，也可以认为这是一种“类白噪音”。雨声就是一种相当好的类白噪声。这种声音相当于给人一个没有意义的信号，不传递任何有效信息；并且白噪音没有声音的突然起伏，不会惊吓到人，因此可以助眠。
白噪声的功率谱，图源：wiki 风声雨声水流声都是基本符合白噪声特征的声音，瀑布、小雨和潮汐声在较低频段呈现为功率一致的随机信号，算是“类白噪声”[2]。
而人平常的说话声频率集中在一个相对窄的频段（并不是人耳能听到的整个频段），又存在抑扬顿挫的节奏转折；并且人说话的声音会传达出可以被大脑理解的信息（高中晚自习英语听力和高数课不在此列），这会刺激人脑，使大脑不由自主地去尝试理解声音的含义，从而保持兴奋，也就是让人睡不着。
除了白噪音，人的心理也会产生影响。老师絮絮叨叨念课本的课堂虽然也充满了说话的声音，但是会让人感到疲倦和厌烦，所以也会让人昏昏欲睡。而一旦下课，精神活泛起来，反而会不困了。
参考资料：
[2]蒋晓江,郝凤仪,陈南西,陈向阳,高旭滨.白噪声对睡眠生理的影响及其治疗应用[J].中国临床神经科学,2017,25(06)
by 藏痴
Q.E.D.
Q7
如果说气体温度的定义是微观粒子平均动能的高低，那么发生相对运动时是否可以观察到气体温度变得更高呢？如果有一盒气体在真空中以高速擦过我身边，是否可以观察到它变得又红又烫呢？
by 巧克力
答：省流助手：不能。
理想气体处于热平衡态时满足理想气体方程。在这个问题中，我们很自然地认为盒子不会形变，是一个和外界没有物质交换的密闭系统。一盒高速运动的气体的体积与压强都与静止时相同，那么气体的温度也应该是一样的。
需要说明的是，热力学温度是由热力学第零定律引出的态函数，说粒子平均动能就是气体温度的定义不太准确，但理想气体的热力学温度确实以气体分子的平均平动能为直接量度，具体关系如下。所以这里也就不过多纠结了。
其中 为平均平动能，为玻尔兹曼常量。
我们都知道，运动是相对的，速度与动能的大小依赖于参考系。而我们在讨论分子动能时所取的参考系是质心坐标系。也就是说，我们所说的分子速度是其相对于全体粒子质量中心的速度，而非相对于观测者的速度。一个盒子以高速擦过观测者只能说明粒子系统的质心在相对于观测者快速移动，和分子动能无关。另一方面，惯性系中匀速运动和静止其实是等价的，温度并不会有什么不同。
by fiufiu
Q.E.D.
Q8
为什么用两个手的食指和拇指挤出一个小洞，再用一只眼通过这个小洞看远处就会看得很清？
by 匿名
答：恭喜你，你成功发现了摄影曝光三大参数中光圈的一个作用。
看不清东西是指，物体上某点发出的光在视网膜上没有重新汇聚回一个点。而当我们在眼前放一个小洞时，想象一下，这个孔（专业一点叫成像系统的光阑）很小，物体上一个点发出的能通过孔的光就不会散开太多，于是在眼睛内的晶状体稍加汇聚后就能清晰成像。再想象一下，当孔小到只能通过一条近似直线的光线时，就直接能小孔成像了。
以上是定性的回答，接下来我们尝试给出定量的结果。在292期问答的Q2中，我们提到了景深的概念。在这里我们重新复习一下。在理想凸透镜的成像过程中，如果要让物体某一点发出的光线经过透镜后在成像平面上重新汇聚于一点，那么就对物距，像距 和焦距 有一个严格的要求
在此基础上，如果定义“成像清晰”是指物体某一点发出的光线经过透镜后，在成像平面上汇聚于一个很小的弥散圆内，那么在像距和焦距固定的情况下，允许清晰成像的物距就被放宽到了一个范围，这就是景深。
这个景深会随着孔径的缩小而变大，也就是允许清晰成像的物距范围会随之变大，定量关系是
其中，是光阑直径，是物距（即此时眼睛对焦的位置），是弥散圆直径。在定义弥散圆直径不变时，允许清晰成像的物距范围会随光圈收缩而变大。而如果我们考察某一物点，例如对于偏离眼睛对焦位置的物点，它产生的弥散圆直径会随光圈收缩而变小，定量关系有：(远离眼睛取+，靠近眼睛取-）
也就是说，光阑越小，弥散圆也越小。
这个现象也可以反过来用。现在手机厂商追求大光圈镜头，就是为了得到较浅的景深，以在拍摄人像时实现梦幻般的背景虚化。emm上边的理论推导可能有点难懂，但下图可以给你一个直观感受。在我对焦到所标杯后，不断缩小光圈，就能更完整地看清不同远近的风筝上的图案。
参考文献：
《几何光学·像差·光学设计》，第三版，李晓彤，岑兆丰 编著，浙江大学出版社，2014年2月
by 牧鱼
Q.E.D.
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#本期答题团队
just_iu、牧鱼、霜白、Paarthurnax、飞行员、藏痴、fiufiu
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编辑：穆梓
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