调休哪有不疯的?!看物理系博士生如何带你绝地反击……
"游戏"开始前
“嘀铃铃——”
一阵无情的闹钟声把主人公“伍三三”从梦境中硬生生地揪了出来。
三三,一个极致追求自由的研究生
满脑子都在想:
“国庆假期前居然还要调休!
周末呢?
我的周末呢?!”
三三不甘心!
她决定来一场“乾坤大挪移”,
用独特的方式找回这失去的时光
不在现实,而是在精神旅行中!
起床:始于眩晕
她正准备翻身起床时,脑袋却突然感到轻微的晕眩。
“三三,慢点起。”
脑海中传来一个低沉而神秘的声音,那是住在她精神识海中的“百万年深海智慧魔鲸”,一位拥有无穷智慧的古老生物,仿佛可以从遥远的海底发声。
三三定妆照(左);鲸教授定妆照(未知;右)
“你刚醒,先别急着坐起来。”
“为什么?”三三一脸疑惑,揉了揉脑袋。
“根据你的身体状况,这种眩晕可能是由于体位性低血压或良性阵发性位置性眩晕[1]。”
鲸教授解释道,
“当你睡着时,血液大多集中在腹部和腿部。如果突然坐起,血液不能及时流向大脑,你就会感到头晕,这就是体位性低血压,也叫直立性低血压。”
“而良性阵发性位置性眩晕(BPPV)是一种由耳石从椭圆囊脱位到半规管引起的疾病。
人类的内耳前庭作为一种速率传感器,可以感应头部任意的运动。
内耳前庭系统的结构[2]
其中三个半规管负责感应旋转加速度,比如头的转动(半规管中充满液体,当我们转动头部时,这种液体会移动并帮助我们的身体知道我们的头部在空中的位置);
椭圆囊和球囊可以感应重力和线性加速度,比如坐在加速的汽车中。
而耳石作为其中关键的生物晶体,通过机械力耦合到椭圆囊和球囊的感受毛细胞,帮助我们感知重力和线性加速度以维持身体平衡。
耳石晶体的生长历程和形貌[2]
但意外有时发生,这些微小的晶体可能会脱落跑到半规管中,于是就产生了眩晕!”鲸教授补充道。
“而耳石复位一般采用非侵入性的治疗方法,即通过特定的头部动作使耳石回到原位。医生会根据耳石晶体脱落在半规管中的具体方位选择不同的复位手法,比如Epley治疗法、Semont复位法等。同时也可以前庭康复训练作为BPPV患者耳石复位的辅助治疗!”
早餐时间:榨汁的魔法
在鲸教授的建议下,三三终于慢慢起床,准备做一顿营养丰富的早餐。
她走进厨房,决定先榨杯自创的胡萝卜蓝莓余甘子汁。果块在榨汁机中咕噜咕噜地旋转,汁水从出料口缓缓而出。
“鲸教授,你知道吗?我一直在想,这榨出来的汁到底是植物里面的什么部分?”三三一边看着杯子里的果汁,一边不解地问道。
鲸教授轻轻一笑:
鲸
“这榨出的汁不只是水,而是一种复杂的液体。其中有大量的水分,但也有很多溶解的物质,比如 果糖、有机酸、花色素苷、维生素等。
植物细胞的细胞壁在你榨汁时破裂,这些溶解物就被挤了出来。简单来说,果汁是植物细胞内‘仓库’的精华,浓缩了果肉中的各种养分。”
“那这样的话,靠挤压的原汁机是不是一定比带刀片的榨汁机能保留更多的营养成分呢?”三三追问道。
榨汁机与原汁机对比[3]
鲸教授开始认真起来:
“榨汁机用 高速旋转的刀头 粉碎食物,会给食物带来剧烈冲击、摩擦和破坏;
而原汁机通过 螺旋推进式挤压 ,低速均匀地压榨出保存在果蔬中丰富的活性酶、矿物质和活性维生素等营养成分,最大限度的减少了水果被空气氧化,保留了食物天然的口感和营养。😍😍
但要是更严谨的话,这要看你讨论的是哪类营养成分。如果是维生素C或其他的高温易氧化物质,那的确如此。
不过花色苷类色素和酚类物质可不是这样,比如说蓝莓中大量的多酚氧化酶会引起花色苷类色素的降解和酚类物质的氧化聚合,造成营养成分的损失。
在食品行业,从业人员会专门采用65℃热榨法来提高蓝莓的出汁率和抗氧化成分[4]。”
雨味?细菌在作怪!
三三正思考着鲸教授的话时,突然听见窗外淅淅沥沥的雨声,拿着伞和面包便跑出门外。
“唉,为什么下雨天总有一股特别的味道?”
三三在小路旁边啃着面包边说道。
哗啦啦下雨啦
鲸教授沉吟片刻,幽幽地说:
“其实,雨后的泥土味主要源于潮土油(petrichor),是由土壤中大量放线菌、粘细菌、蓝细菌和以及丝状真菌散发的具有挥发性的有机化合物构成,通常这类化合物包含土臭素(Geosmin)和 2-甲基异茨醇(2-MIB)[5]。
在旱季时,土壤里的黏土和硅酸盐矿物开始积攒这种“油性物质”,这些物质安静地潜伏在土壤中,等待机会一举爆发[6]。
而当雨滴一落,它们就像接到任务一样,立刻被激活,散发出我们熟悉的那股‘泥土香’。”
雨味的三个主要来源[7]
“而更有趣的是,这种油质不仅仅是鼻子享用的盛宴。
科学家们发现,它们对植物种子竟然也有影响。
是不是觉得雨水一下,植物就该“嗖嗖”地疯狂生长?
但事实是,雨后这些香味伴随的土壤成分,反而会延缓种子的发芽和生长[7]!种子们好像在说:
‘嗯,这味道不错,还是再多闻闻,先不着急发芽’。”
“哇哦,有时候在楼上的窗台也能闻到这种气味,它是怎么传播到这么高的?”三三皱着眉头问道。
“这就是气溶胶 在起作用啦!而且这种气味在降雨过后仍能保留很久。
落在多孔土壤上的雨滴在与界面的接触点会捕获空气并产生微小的气泡,然后这些气泡向上喷射——就像一杯香槟一样——并从水滴中爆开,将气味气溶胶抛到空气中,然后通过风传播。”
鲸教授用他的智慧魔杖比划着。
雨滴降至土壤表面后气溶胶的形成过程[8]
“土壤上的雨滴可以形成气溶胶这一发现对科学家理解土壤中的微生物和芳香物质在空气中的传播以及对人类身体健康的影响有重大意义呢!”
此时,窗外的雨渐渐变小,空气中弥漫着一股泥土的清香。
时过境迁:雨林之界
鲸教授突然神秘地说道:
“既然你对雨天这么感兴趣,那我们不妨去感受一下真正的雨林吧!”
话音未落,三三眼前一阵光芒闪烁,仿佛时空隧道被打开——她和鲸教授瞬间穿越到了一个浓密的热带雨林中。
雨林中某棵古老的大树[9]
鲸教授的声音低沉且有力,
“欢迎来到热带雨林,这里是植物的乐园,也是生长和生命循环的物理实验室。”
三三四处张望,兴奋得几乎忘了刚刚的疲惫:
“鲸教授,这里的植物怎么能长得这么高大?它们从哪里获得能量和养分?”
“植物靠光合作用和根系吸收土壤中的水分和矿物质来生长。”
植物获取有机质和矿物质的途径[10]
鲸教授解释道,
“而植物的高大与否,与细胞结构中的木质纤维素有很大关系。
这些纤维素不仅给植物支撑力,还能在它们受到风、雨等外界力量作用时,通过形变来吸收和分散能量,保持自身的稳定。”
三三感慨着这些植物的韧性和力量,嘴里还嘟囔着:
“怎么能测量这里树木的高度呢?这里植被这么复杂,无人机也无法使用啊!”。
“三三哪,激光雷达、无人机挂绳和人工攀爬都是可以测量树高度的,但那些高达100多米的巨树还是需要靠人爬上去测量呢,他们有一个专门的称呼,叫“攀树师”。
他们会用专业弹弓机投射豆袋绳,并结合SRT单绳技术和攀岩技术进行攀爬,不破坏树木以及生态,可谓是近距离感受大自然力量的超酷职业!”
攀树师郑达雄在为巨树量“身高”[11]
雨后清新的空气中,三三走了好一段时间,渐渐觉得双腿发软,口干舌燥。
“鲸教授,我感觉好累好渴啊!
就在这时,前方的树丛中出现了一道亮光,一位身着绿色长袍的雨林使者缓步走来。
“你一定是三三吧,我是雨林的守护者,小雅。请跟我来吧。”
穿梭百年的物理:碗中旋流
三三跟随着小雅走进了一片清幽的林间空地。一棵大树突然开始变形,树干延展,树枝收拢,不一会儿,竟变成了一个温馨的小亭。
三三惊讶地看着这一切,走进亭子,桌上早已放好了一碗清香四溢的绿豆汤。
“这汤真好喝!”
三三休息片刻后,突然发现碗底的绿豆渣都聚集在碗中央,不论她怎么用木棍搅拌,豆渣总会回到碗的中心,而不是顺着搅拌力分散到四周。
“鲸教授,这是怎么回事?离心力不是应该把东西甩到碗的边缘吗?”
鲸教授轻轻笑道:“三三呀三三,你问这个问题说明你平时看中二所的推送不太认真哪?(灵魂发问!!)
它的解释最初是由物理学“神级”人物爱因斯坦在论述河流侵蚀与拜尔定律时提出[12],并且中二所曾多次派出小编从不同案例来解释“茶叶悖论”这个经典问题。
不过,在这里我再划划重点吧!
鲸
图源[13]
绿豆汤在杯中的运动可以分解为木棍施加的绕杯中轴线旋转的主流,以及杯侧、杯底和水体之间摩擦力导致的二次流。
流体不同于刚体,与杯体接触的部分会受到粘滞力,导致水体各处受力不同,因而线速度和离心力存在如上图所示的分布。
结果是,杯侧上部的离心力高于下部,产生较强的向下向内聚集的力量导致了二次流,于是绿豆沙倾向于往中间聚拢。
又由于绿豆沙的重力抵消了杯中心二次流导致的上升力,所以绿豆沙绝大部分都聚在杯底中心了。”
尾声:调休日成功逆袭!
听完鲸教授讲解之后,三三意犹未尽,开始翻看中二所往日的科普文章……
忽然整个世界像按了关机键,一片黑暗,但没等一瞬,天又逐渐亮了。偌大的雨林突然转变为头顶的天花板,三三笑了。
“原来精神世界是这么天马行空的,有吃有喝有玩还长脑子hhh,看来调休也不是什么痛苦的事啦,看看现实中的调休日又会如何吧!😘
噢,对了,鲸教授说,睡醒后得等几分钟再坐起来!”
鲸教授限时返场
“可爱的人儿总是觉得时间不够用,但在精神世界中,时间可以无限延伸。只要你愿意探究,生活中的每一个瞬间都可以是一次旅行。”
全剧终
参考文献:
[1] https://health.clevelandclinic.org/waking-up-dizzy
[2] Lundberg Y W, Xu Y, Thiessen K D, et al. Mechanisms of otoconia and otolith development[J]. Developmental Dynamics, 2015, 244(3): 239-253.
[3] 原汁机和榨汁机、破壁机有什么区别?一篇详解原汁机选购攻略-住小帮 (zhuxiaobang.com)
[4] 卢薇.榨汁工艺对蓝莓汁理化性质和抗氧化性的影响[J].饮料工业,2022,25(06):33-37.
[5] Becher P G, Verschut V, Bibb M J, et al. Developmentally regulated volatiles geosmin and 2-methylisoborneol attract a soil arthropod to Streptomyces bacteria promoting spore dispersal[J]. Nature Microbiology, 2020, 5(6): 821-829.
[6] BEAR, I., THOMAS, R. Petrichor and Plant Growth. Nature 207, 1415–1416 (1965).
[7] https://www.foxweather.com/learn/does-water-rainfall-smell
[8] Rainfall can release aerosols, study finds | MIT News | Massachusetts Institute of Technology
[9] https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_14234002
[10] https://www.encyclopedie-environnement.org/zh/vivant-zh/how-to-feed-plants-while-polluting-less/
[11] 厦大攀树课老师火了!爬上“亚洲最高树”,给1400岁巨树量身高!_腾讯新闻 (qq.com)
[12] Einstein A. The cause of the formation of meanders in the courses of rivers and of the so-called Baer’s law[J]. Die Naturwissenschaften, 1926, 14(11): 223-224.
[13] https://k.sina.cn/article_3710258141_vdd260bdd0190189n0.html?from=science
[14] https://virtusmedical.com/disease/bppv
编辑:Meyare
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