日光灯会把人晒黑吗？什么光会晒黑人？| No.328
一到假期
我就宅在家里晒日光灯浴
可是如果
我被灯光照得足够久
是不是也有可能被晒黑呢？
Q1
我们经常看到的“飞机拉线”是怎么形成的呢？
by 南苑张先生
答：飞机尾迹（Aircraft Cloud）[1]或航迹云，也就是俗称的“飞机拉线”，是一个人们抬头仰望天空时经常能发现的现象。很多人可能误以为，天上的航迹云是飞行员有意为之，其实大部分情况不然。
不妨先看一看确实是由飞行员有意为之的“飞机拉烟”，也就是经常在飞行表演中能见到的壮观场面：
飞行表演中的飞机拉烟场面 | 图源：云上科普 图中彩色的尾迹实际上是通过将彩烟剂送入发动机，并使之与喷出的高温燃气混合，继而随高温蒸汽喷出[2]，这部分高温蒸汽中所携带的彩烟剂，在空气中形成了许许多多的凝结核(在空气中悬浮的细小颗粒，水蒸气可以附着在该凝结核上并开始凝结[3])，从而使周围的气态水分子附着在上面并经历相变，在空中形成悬浮的小冰晶或者小水滴(也就是雾)，从而呈现出彩色的拉烟效果。
如果理解了上面所说的人工拉烟原理，那么，对于天上一般无意的“飞机拉线”也就不难理解了。因为实际飞机发动机工作过程中，会难以避免地产生很多废气颗粒，这些无色的废气颗粒在高温状态下被从飞机尾部喷出，并且与上面所述原理相同地，形成了周围气态水分子的凝结核，从而使得水汽凝结，形成了航迹云。而与此同时，也不难发现，飞行表演中拉烟的壮观场面，正是人们了解并利用了航迹云的结果。
参考资料
[1] 飞机尾迹
[2] 你听说过“飞机拉烟”吗？
[3] condensation nucleus | meteorology | Britannica
by Callo
Q.E.D.
Q2
为什么大地是零电势？这是人为选择的零电势参考点？还是理论计算的零电势体？by 匿名
答：电势的绝对大小没有意义，只有电势差才有意义。因为电势能的定义是将一个电荷从当前位置搬运到电势零点电场所做的功，电势是电势能和电荷之比。电势零点是可以任意的人为选定的，一般选取无穷远或者大地为电势零点。因为地球太大了，我们往大地中导入那一点点电荷根本不会引起它的电势波动，就像往大海里倒一杯水不会引起海平面上升一样的稳定。
在生活中，我们经常会看到一些三头插头，仔细观察的话，会发现有一头金属是更长的，那就是接地线。通常这种三头插头会用在一些金属外壳的家用电器上，有了接地极，可以及时将电荷导入大地，就可以防止设备漏电时对人体造成伤害了。
总结一下，就是(1)零点势是人为选取的 (2)大地是一个大导体，电势非常稳定
by 岷客
Q.E.D.
Q3
量子纠缠的超距效应能否用于通讯？
by 问
答：能，但不完全能。量子纠缠只能超距地传递一对相互关联的随机状态，但有效的信息依然要靠传统方式传递。
要明白什么是量子纠缠，得先知道什么是叠加态。想象这样一个情景，现在桌上有一双手套，你随机地选了一只手套放进行李箱，然后带着它到了远方。注意，此时你箱子里的手套并不是左手套或右手套，而是既是左手套又是右手套的叠加态。这是量子物理区别于经典物理的地方，它允许两种状态同时以一定概率存在，只有打开箱子观测它，它才会坍缩成确定的态，也才能知道箱子里到底是哪个手套。而量子纠缠说的是，在箱子里的叠加态坍缩的同时，桌上的手套叠加态也会在瞬间坍缩成另一只手套。
以上的手套比喻是爱因斯坦提出的，一对相距很远的叠加态居然会同时坍缩成相反的态，这乍看之下传递了消息，实现了“鬼魅般的超距作用”。但实际上，没有人能在坍缩前知道这里面到底是哪个态，这限制了它只能传递随机数，而不能传递有意义的消息。
这个过程更像是买彩票，但是只发行两张票券，分别写有0和1，甲和乙各自随机抓阄一张劵。在开奖前，大家都处于既中奖了又没中奖的状态，因为这里的不确定来源于中奖号码的未知，这从根源上就是不确定的。在开奖后，大家才处于中奖了或没中奖的二选一状态，此时的不确定来源于不知道谁抓了哪个券，但实际上，甲和乙的中奖与否在此刻已经被定下来了。而只有开奖并且甲或乙的一方看了手中的券，才能确定自己中没中奖，与此同时，无论甲乙相距多远，他都能知道另一方中没中奖。在量子物理中，开奖和看券是在观测动作中一起完成的。
再简略地说下量子通讯在干什么。以光子为例，实验室可以生成一对自旋向上和自旋向下的纠缠光子对，并分发给遥远的甲乙两方。但在任何一方测量前，它们的自旋都是不确定的，只有一方测量后，它接受收的光子才有确定的自旋方向，与此同时另一方接收的光子也才会具有确定的相反自旋。这样就分发好了一对相互关联的随机数。这对随机数虽然没有实际意义，但可以用来加密。比如事先约定，如果甲接收到的光子自旋向上，就把消息的字母向前移动1位，反之就向后移动2位。在做好这个约定后，如果乙测得收到的光子是自旋向下的，他马上就能知道甲收到的光子自旋向上，那么就可以用传统的通信方式对甲说“xntvhmsgdmnadkoqhydsghrxdzq”。而甲在经过一段时间收到消息后，也能心领神会到“啊，我获得了今年的诺奖！”
这种利用量子纠缠的方式叫做量子密钥分发，此外还有量子隐形传态、量子密集编码等，但它们都需要传统信道才能传递有意义的消息。
by 牧羊
Q.E.D.
Q4
日光灯会把人晒黑吗？是什么光会晒黑人?
by 匿名
答：日光灯不会把人晒黑，因为其中的光主要集中在可见光波段。而把人晒黑的是紫外线（UV），尤其是波长在320-400nm范围的UVA。
图1 紫外光的波段划分 晒黑的过程其实是黑色素细胞产生的黑色素在皮肤表层积累的过程。黑色素细胞存在于皮肤的最内层，其中含有一种重要的物质——酪氨酸酶。而黑色素的形成的重要环节就是酪氨酸经过酪氨酸酶催化得到多巴（即二羟苯丙氨酸）。当接收到紫外线刺激，酪氨酸酶就会被激活，促进更多黑色素的产生以及向皮肤表层积累。这样，人就变黑了……
图2 黑色素产生的过程 | 图片源于[2] 但是，疑问在于皮肤是怎么在紫外线的刺激下“通知”酪氨酸酶的呢？有研究发现，皮肤中也存在着视紫红质，它正是眼睛用来检测光的光敏受体。而受到紫外光尤其是UVA频段照射时，该受体可以通过释放钙离子信号来“通知”酪氨酸酶工作。换句话说，我们的皮肤能“看见”紫外光！是不是很神奇呢~
图3黑色素细胞暴露于UV出现的钙离子信号 | 图片源于[3] 参考资料：
[1] 为什么会晒黑，原理是什么？
[3] Skin ‘sees’ UV light, starts producing pigment | News from Brown
by 云开叶落
Q.E.D.
Q5
我们为什么要睡觉？
by 匿名
答：汤老师经常会问我们怎么睡得着的，但我们确实睡得着而且很需要。
0 首先睡觉影响记忆。在参考资料中做了这样的测试：通过人工调控将测试者分成“睡眠充足和“睡眠不足者”两组，然后两组的人学习一套新的知识时，两组记忆能力呈现40%的显著差异。
图源参考资料 其次睡觉会影响人体免疫系统。人体的免疫系统中包含一种自然杀伤细胞（也叫NK细胞，是机体重要的免疫细胞，不仅与抗肿瘤、 抗病毒感染和免疫调节有关），在参考资料中做了将测试者的睡眠限制在4小时内的测试，发现这样自然杀伤细胞的活力会下降70%。
图源参考资料 最后，睡眠不足还会减弱视觉、听觉、触觉等各种感知觉的敏感程度，这会促使大脑寻求更强烈的刺激来保持清醒从而透支身体的健康，比如掉头发（是我）。睡眠是一个复杂的生理过程，许多奥秘仍在探索中，我们需要睡觉并且需要一个充足的睡觉时间。友情提示：无论多忙，希望大家都给自己留足睡觉的时间哦。
参考资料:
Why We Sleep: Unlocking the Power of Sleep and Dreams（Matthew Walker）
by just_iu
Q.E.D.
Q6
电梯关门键按了是不是跟没按没有区别？
by 匿名
答：起码在国内很多电梯的关门键是有用的，比如小编在所里做了一个小实验。下图是电梯从刚刚完全打开到自然完全关上用的时间，是接近8s。
图1 自然关门计时 而作为对比的就是在完全打开门后立即按关门键，到完全关上用时，约为4s。
图2 按键关门计时 这说明，至少有一部分电梯的关门键是可以加速电梯门关上的。然而，下面还有一些可能性使得该按钮实际上并不会起显著作用：
（1）设计上就定为“安慰剂按钮”。网上有些说法是，在九十年代的美国有些电梯设计该按钮就是作为一种心理“安慰”，让你感觉按下去会有用，从而减少等待的焦急感。小编觉得这是可能的，但是国内基本没有，国外也不可能都是这样。
（2）关门本身就很快。在小编所在的楼内，就有电梯设计的自动关门时间很短，基本完全打开后一秒钟不到就开始关门了，这时即使有关门键，没等按就已经开始关门了，就会意义不大。
（3）程序内设置了一些等待时间。比如电梯在程序内要求开门后维持一定时间后才接收外部指令。或者在按下关门键后要求一定延迟再关门，这都会弱化关门键的强制作用。这些设计的可能性仅存在于小编的猜测。
（4）突发的事件打断关门。由于关门并不是第一优先级，如果别人要进电梯，可能会中断关门指令的执行。
参考资料：
by 云开叶落
Q.E.D.
Q7
含铅玻璃、高硼硅玻璃甚至还有“普通玻璃”都能用来做玻璃杯，那么实际上这些材质安全吗，有什么区别呢？by 求知火柴人
答：我们平时用的玻璃杯的材质可以分为：普通玻璃、硼硅玻璃和水晶玻璃等。都是玻璃，那它们有什么区别呢？
首先，这些玻璃的主要成分都是硅酸盐复盐()，区别在于是否还加入了其他无机氧化物。例如，在的基础上，普通玻璃还含有，，所以也称钠钙玻璃；硼硅玻璃还含有和，根据硼硅的含量可分为高硼硅、中硼硅和低硼硅玻璃；水晶玻璃又分为含铅和无铅两种，前者含有氧化铅，后者含有氧化钾或氧化钡。
（省流版，看图👇）
这些无机氧化物在成分和比例上的不同，也就影响了玻璃的物理和化学性质。
首先在物理上，就是否耐高低温来说，普通的玻璃杯如果内部存在缺陷，骤然受热时可能突然裂开，而高硼硅玻璃的热膨胀系数比普通玻璃低，在受热时产生的形变更小，应力更小，表现出更强的耐冷热性和抗断裂性，所以高硼硅玻璃比普通玻璃更安全。同时相比于塑料杯和陶瓷杯，玻璃表面光滑无孔隙，更容易清洗干净。
其次在化学上，无铅的玻璃杯都是安全的，因为玻璃的组成都是无机氧化物，化学性质十分稳定。含铅玻璃杯也是相对安全的，虽然它含有重金属铅，但抛开剂量谈毒性都是耍流氓。正常使用下析出的铅十分微量，除非用其长期盛酸性溶液。当然毕竟是重金属，无铅玻璃肯定更环保啦。
所以总的来说，这些材质的玻璃杯都是安全的！这就去喝水（吨~吨~吨）。
参考资料：
[1] Glass
[3] 张兵,陈奇,宋鹂,陆剑英.含铅玻璃及其无铅化的研究[J].玻璃与搪瓷,2006,(01):50-53
by 见欢
Q.E.D.
Q8
万有引力定律是否适用于微观粒子？
by 呵呵
答：首先回答可以用于微观粒子，但很小可以忽略。
自然界中只存在四种基本的力，其余的都是这四种力的不同表现形式，下面简单列举了一下。
万有引力：在引力的作用下，地球、太阳系、恒星和星系才能够被紧紧地束缚在一起。
弱力：制约着放射性现象，将较重以及不稳定的粒子转变为较轻的。
电磁力：作用于带电荷的粒子（比如电子和夸克）之间。同种电荷之间的力互相排斥，而异种电荷则互相吸引。
强力：它将质子和中子中的夸克束缚在一起，并将原子中的质子和中子束缚在一起。
并且将四种基本力作用的力程和强度总结到下面的图表中（这里力的强度是定性强度，不同的模型需要定量分析）
那这里是不是还会有一个疑问，为什么课本或者资料中讨论微观粒子都不会涉及到万有引力？其实如同表格中体现的一样，万有引力在微观粒子相互作用中太小了。以电子和质子间万有引力与电磁力的大小为例： 相比代入具体的数据量，大家可自行查询来试一下~
下面我就给出比例计算结果，所以万有引力在电子和质子中可以忽略不计，在其它微观粒子中也是如此。
参考资料：
张三慧．大学物理学（力学、热学）：清华大学出版社，2008
by just_iu
Q.E.D.
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编辑：牧羊
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