为什么猫主子对柑橘特别敏感？| No.304
说到柑橘
这可是好东西
健康有营养
还能……
驱猫……
那么为什么
猫主子对柑橘的味道
这么敏感呢？
Q1
眼睛里有时会看到的一个个小圈(透明的，但是明暗相间)是什么？有时用第302期第8个问题那样挤出来一个小洞透过去看，会感觉到那些小圈被放大了。它们到底是什么？
by 王奕博2006
答：注：本回答不构成任何医学建议，如有相似症状且影响正常生活，还请及时就医。
如果我猜的不错，这可能是开启万花筒写轮眼的征兆（其实是飞蚊症
飞蚊症症状的模拟图 | 图源[2] 所谓飞蚊症，就是眼睛中的玻璃体出现了浑浊物，成像时在视网膜上投下一个半透明的阴影。具体成因分为生理性和病理性。生理性一般是玻璃体混浊。当用眼疲劳或者年龄增大后，眼球中凝胶状的玻璃体会脱水收缩，留下一部分有形的漂浮物，如小块组织、红细胞、蛋白质团等等，当它们飘入成像的视野中时，就会留下半透明的阴影。至于302期Q8提到的小洞对景深的影响，这里倒用不上，只是单纯地眼睛通光孔收小后，漂浮物相对于通光孔径变得更大，于是影子就显得更大了。
飞蚊症的成因 | 图源网络 玻璃体脱水的过程从大约4岁就开始了[1]，所以正常人或多或少都会有些生理性飞蚊症。但如果它影响了日常生活，那就要及时就医，玻璃体积血、眼内炎、视网膜变性、眼部肿瘤和寄生虫等等都有可能导致病理性飞蚊症。
还有一个相关的“谢瑞尔氏现象”，在仰望蓝天或注视其他蓝色背景时，有时会看到移动的白点，它们是玻璃体和视锥细胞之间的白细胞留下的痕迹。因为相比红细胞，白细胞更容易让蓝光通过，相当于给光线开了个口子。
谢瑞尔氏现象模拟图 | 图源：Wikipedia 这个现象的成因和飞蚊症的阴影刚好相反，但它们都无时无刻不在提醒我们，要好好爱护自己的眼睛（不然世界都要变成万花筒了）。
参考资料：
[1].李丰, 游志鹏, 谢琳.飞蚊症病因研究进展[J].眼科新进展, 2014, 34 (12) :1190-1192, 1200.
by 牧鱼
Q.E.D.
Q2
请问汽车驾驶员用的偏光眼镜能防强烈日光、能透过对向车挡风玻璃看到车内物体（而裸眼看时只能看到一片反光）的原理是啥？
by 匿名
答：首先要认识到，光无非是以波动形式传播的电磁场。根据麦克斯韦电磁理论，光的电磁场振动方向和能量的传播方向垂直，属于横波。作为类比，想象你拿着一根长绳并摇动它的一端，绳上便会有起起伏伏的“波动”，这就是一种横波。由于光电场的振动方向只需要在垂直于光线的平面内，所以它可以沿着不同的方向振动，这就是光的偏振。自然光的电场是大量随机取向振动的电场的集合，但经过镜面反射后的光可能只有特定振动方向的电磁场。
偏振光示意图 而偏光眼镜镜片的材料由沿一定方向排列的分子组成，电子的振动方向受到限制。当电磁场与其相互作用时，沿这一方向振动的电磁场与材料中的电子相互作用，电子便开始振动，同时带动临近的电子沿统一取向振动，使得电磁场具有的能量被无数取向一致的电子传递吸收。而垂直于材料分子取向振动的电磁场则不会被吸收。所以，只有某一偏振方向的光可以通过。可以想象透过栏杆传递一本书，当书本横着传递时会被栏杆挡住，竖着传递时便可以轻易穿过栏杆。
对于自然光，譬如日光，由于它本身具有沿所有方向的偏振光，所以总会透过偏光镜片，但同样有一部分透不过，于是透过的光比起入射的光强度会降低约一半。但是反射光常常有很大一部分具有单一的偏振取向，透过偏光眼镜的比例很低，于是可以达到消除反射光的目的。对于车内的物体，由于一般物体表面不是镜面，发生的是漫反射，于是在不同条件的反射下各种偏振方向的光都有，也就可以通过偏光眼镜看到了。
参考资料：
[1]HECHT E, ZAJRHAC A. Optics /[M]. Reading, Mass.: Addison-Wesley Pub. Co, 1974.
by 有希的肥猫
Q.E.D.
Q3
把U盘插到电源USB上会怎么样？
by 匿名
答：先说结论：绝大多数情况下无事发生。
其原因要从USB的结构说起。USB接口内部有4根引脚，其排列和各引脚的作用如下图所示（接口朝向观察者的正视图）。
图片来源：参考资料1 手机充电器USB接口虽然也有4根线，但是只有第一根和第四根线的作用和U盘一样，用于供电。第二根白线、第三根绿线的作用和U盘不一样，U盘是为了传输数据，而充电器是为了对暗号：只有符合暗号，充电器才能输出高电压或者大电流；如果暗号不匹配的话，充电器就不会输出高电压或者大电流。
当你把U盘插在电源（手机充电器头）上时，会发生以下“对话”：
U盘:你支持USB 3.2 Gen1吗？
电源适配器:不支持。
U盘:USB 2.0 High-Speed?
电源适配器:不。
U盘:USB 2.0 Full-Speed?
电源适配器:不。
U盘:USB 2.0 Low-Speed?
电源适配器：不。
U盘:5V普通供电?
电源适配器:支持，最高2A。
协议握手完成，5V普通供电。
来源于哔哩哔哩视频av971649825的评论区某网友
如果充电器是以前的普通充电器，那么它会以5V/2A给U盘供电（5V是U盘正常工作的电压），但不会进行数据传输。如果充电器是现在的快充，它会知道它正在给充电的“这个东西”不符合快充协议，因此也只会输出5V/2A的电，同样不会损坏U盘。
（ps：我在写到这里时用我的U盘和某快充充电头做了一下实验。平时插在电脑上半分钟就热得烫手的某U盘，插在电源上一分钟几乎不怎么发热。而且实验过后U盘仍然可以正常使用。）
但是注意不要把U盘长时间插在快充充电头上，这种情况下U盘是有可能会烧坏的。
参考文献：
[1]邱元阳.全面解析USB接口[J].中国信息技术教育,2014(09):63-67.
by gkmym
Q.E.D.
Q4
问问吸猫所，为什么一些动物(比如猫)会对柑橘类水果的味道十分敏感?
by 匿名
答：许多养猫人士都会发现一个现象，那就是猫咪可能会在剥橘子的时候露出厌恶的表情，并主动回避，仿佛遇到了可怕的毒物。
其实让猫咪反应如此强烈的气味并不仅限于柑橘类水果，还有柠檬，樟脑丸，膏药，牙膏，风油精，醋，香水等等。这其中的一大原因就是猫咪拥有非常敏锐的嗅觉。家猫的嗅觉是人类的9-16倍。这是因为猫的鼻子与人类大有不同。它们拥有发达的嗅球和大面积的嗅粘膜表面，面积约为5.8平方厘米，是人类的两倍。猫的鼻子里有4500万至2亿个气味敏感细胞，而人类只有500万个气味敏感细胞。猫的嘴巴顶部还有一个人类没有的器官：雅各布森器官。这个器官允许它们以人类无法感知的方式感知某些香气。因此，对于人类而言非常平常的柑橘味气息，对猫咪来说就像化工厂的刺鼻化学药品一样浓郁。也难怪猫咪会反应如此强烈。
图片来源：网络(泡芙表情包) 当然，猫咪对柑橘类的气味感到厌恶也不能单靠其嗅觉敏感度解释。例如猫对猫薄荷里的荆芥内酯（Nepetalactone）也同样感受强烈，但不同于对柑橘类的厌恶，猫咪遇到猫薄荷时，常常会张开嘴巴，伸出舌头，开心地打滚，仿佛一副瘾君子的形象。
猫咪对橘子里的精油和柠檬酸的厌恶行为是它们对自身的保护。猫的肝脏对一部分人类认为无害的化学物质排毒能力较差。橘子里的柠檬酸和精油，如果猫咪大量摄入，会引起胃部刺激，甚至可能引起中枢神经系统抑制。当然，对柑橘类气息的敏感是猫咪进化时获取的保护自身的能力，是由基因决定的，也就存在个体差异。但即便猫咪对柑橘并不厌恶，也不要轻易尝试喂食柑橘，一旦引发中毒就麻烦了。毕竟铲屎官们喜欢的“猫中毒”，并非让猫咪中毒，而是被猫咪迷到神魂颠倒的感受。对其他的动物，例如狗狗，还有同为猫科的狮子老虎，它们也同样拥有敏锐的嗅觉，也同样不能大量摄入橘子里的柠檬酸和精油。
参考资料：
by YJY
Q.E.D.
Q5
厨师炒菜油润一下锅，就不容易粘锅了，热锅不粘的原理是什么？
by 杨少伟
答：对于下厨的人来说，如果不小心把锅搞粘锅了，那么焦煳状的物质就会附着在锅上，抠都抠不下来，令人刷锅的时候极度痛苦。但是一个熟练的厨师，是很少粘锅的。这是因为，中国几千年流传下来的烹饪和厨具保养方法里，就蕴含了非常深刻的物理学原理。
锅的材料很关键，在这里我们稍微具体问题一点讨论中国传统烹饪技术里使用的铁锅。铝锅在中国家庭中并没有那么常见，而不粘锅不粘的原理是因为表面有“现代工业”制作出来的涂层，原理和铁锅不同。中华铁锅的秘密在于“开锅”。
一般买到铁锅，第一件事情是“开锅”，做法很简单：找一块动物油脂，放进锅里以涂抹灼烧。经过这种处理后的铁锅，锅的表面会形成纳米级四氧化三铁小球，这些附着在铁锅表面的小球可以让锅在润油后被油浸润，（小声：这个研究还发了SCI，见参考文献）。所以经过这样处理的锅，会看上去油亮亮的，可以被油充分浸润，炒菜时用油润一下，上面就会附着一层油膜。粗略地说，这层油膜可以隔绝食物和高温的锅直接接触，就不容易粘锅了。
参考文献：
Seasoning Chinese cooking pans: The nanoscience behind the Kitchen God's blessing
by Luna
Q.E.D.
Q6
长笛为什么不正对着口吹才能吹出声?
by Amy
答：首先说一下长笛的发声原理。众所周知，声音是由于振动产生的，以波动的形式传播。由于能量会随着声波而被传递，所以需要机制来提供动力。单簧管等乐器一般靠簧片的振动提供动力，而长笛发声时，从嘴中吹出的气流撞击在吹口孔洞的边缘上，一部分进入管中，引起管中气柱受到扰动。管中气柱的运动会反过来影响进入管中的气流产生摆动，这样相互作用下，进入管中的气流速度大小、方向、压强等参数会趋近于周期性变化，最终会达到一种叫做“谐振”的状态。
吹口处气流示意图 吹奏者吹奏时示意图 长笛虽然看起来是一端开放，但如果仔细观察演奏者，你会发现吹口孔很大一部分与大气相通，所以其实是两端开放的。在这种条件下，管中空气在某组频率下会形成“驻波”，而这些频率就是前面说的“谐振”状态下的频率。达到谐振时，这些频率的声音信号的振幅会被放大，长笛就发出了特定音高的声音。
知道了发声原理，就很容易解释为什么需要不正对着吹才能发声了。因为气流需要和边缘碰撞才能产生扰动使得空气振动发声。如果正对吹口吹气，那么空气和吹口边缘几乎不会发生相互作用，也就不会有周期性变化的动力，空气也就不能振动发声。
参考资料：
Flute acoustics: an introduction to how a flute works
by 有希的肥猫
Q.E.D.
Q7
地球磁场是怎么形成的？
by 匿名
答：地球磁场的起源问题一直是物理学的一大难题，至今还没有得到解决。在对地球磁场的探索过程中，科学家曾提出过许多假说，其中的自激发电假说（发电机模型），在观测、实验和理论上得到了许多认证，是目前被研究较多的一种模型。
在地核与地幔的交界位置，存在导电的液态物质，由于内外两侧温度不同，这种物质会形成对流（内侧物质被加热后向外侧上升，外侧物质冷却后向内侧下落）。在某一时刻，液核中出现一个初始的微弱磁场 (称为“种子磁场”），导电物质在对流运动下切割磁感线产生电流（电磁感应原理），这个电流又反过来产生一个磁场叠加在种子磁场上，使得原磁场不断加强，从而产生了地球磁场。
下图为地球磁场的发电机模型，金属圆盘为地球内部的导电液态物质。圆盘在磁场中转动，产生感应电流，通过外接“导线”将感应电流产生的磁场叠加在另一个圆盘上，两个金属圆盘相互耦合，使得磁场的极性能够发生颠倒，很好地解释了历史上出现的地球磁极反向的现象。但“种子磁场”的来源问题以及地球内部为什么会有这种金属圆盘耦合的结构仍存在着争议，有想法的小伙伴可以留言提出自己的猜(jia)想(shuo)。
参考文献：
韩锋.地磁场的起源问题[J].河池学院学报,2008(02):26-30.
by 荔枝果冻
Q.E.D.
Q8
微观粒子的波粒二象性指什么？
by 匿名
答：我相信大家平时在物理书籍上读到这句话的时候肯定会很费解，因为这个东西在我们的宏观时间看来反常识的，一个东西怎么可能是粒子又是波呢？？其实它是完全正确的——微观粒子的波粒二象性是指微观粒子同时具备波的特征而且也具备粒子的特征。在量子力学还没成熟之前，物理学家研究的对象总是被划定为波和粒子两种，认为这是两个完全不同的研究领域。。第一个关键节点是1905年爱因斯坦提出了光量子来解释光电效应，这把我们平时认为是波的光赋予了粒子的性质。第二个关键节点是1924年德布罗意提出了物质波的概念，即实物粒子是具有波动性的，物质波假说在1927年通过电子衍射实验成功证明（电子具有和光一样的衍射现象）！！在这两个关键的节点后，波粒二象性才被科学家们所承认。
最后挂一张2015年瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的科学家成功拍摄出有史以来第一张光同时表现出波粒二象性的照片[1]。以前我们都只能分开观察到光的粒子性或者波动性，而这个照片是可以看到光的波动性并且同时体现出光的粒子性！想知道实验具体的操作方法感兴趣的小伙伴可以看一下引用2哦～
参考文献：
Simultaneous observation of the quantization and the interference pattern of a plasmonic near-field
by justiu
Q.E.D.
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牧鱼、有希的肥猫、gkmym、YJY、Luna、荔枝果冻、justiu
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编辑：穆梓
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