將海螺扣在耳邊
聆聽大海
感受海風輕撫，海浪呼嘯
毋庸置疑
海螺裡沒有大海
那麼問題來了
海螺裡的海浪聲又是怎麼產生的呢？
1
Q
小時候常聽說把海螺靠近耳朵，能聽到海嘯聲，後來真正拿到海螺的時候，確實聽到了呼呼的“海嘯聲”，具體是什麼原因？
by 匿名
A
很小的時候我們就聽說過把海螺放在耳邊能聽到海的聲音，海螺內產生聲音最可能的來源是白噪音。白噪音的特點是低頻並且聲音訊號均勻，拿著海螺聽大海的聲音的時候，先一步進去的白噪音不斷反射，透過共振放大自己。這時候用海螺捂住耳朵，擋住了外面的聲音，我們聽到的是共振放大後的聲音，這就是“海聲”的成因。因此，外殼的大小和形狀會對聽到的聲音產生一些影響，不同的海螺聽起來聲音不同，因為它們共振的頻率不相同。有時候我們甚至不需要用海螺就能聽到這種聲音，可以用空杯子或用手捂住耳朵來產生類似“海洋”的聲音。
By 懶懶的下午三點半
2
Q
為什麼用牙膏滴到潮溼的地板上，地板上的靠近牙膏的水會擴散開？
by 好
A
我們需要先了解一下接觸角的概念。問題所描述的情形可以用下圖簡單表示，在這樣一個氣、液、固三相交界的體系中，有三種介面張力在相互作用。
不難理解，σ氣，固傾向於使液滴鋪展開，σ液，固傾向於使液滴收縮，在圖示潤溼（θ＜90°）的情況下，σ氣，液傾向於使液滴收縮。接觸角定義為σ液，固和σ氣，液之間的夾角。簡單的力學分析可得：
我們日常用的牙膏一般都含有表面活性劑。表面活性劑進入水中會迅速聚集於介面，親水基指向水相，疏水基指向氣相，使表面張力急劇下降並趨於恆定。
回到問題本身，在牙膏沫周圍的水中，由於表面活性劑的加入，其表面張力減小，根據前面關於接觸角的分析，其收縮作用減弱，更傾向於在固體表面鋪展開來，即接觸角θ減小，所以看上去比遠離牙膏沫的水面要更低窪。
By Major Tom
3
Q
準靜態過程是否一定是可逆過程？
by 匿名
A
準靜態過程的含義是：任意時刻任何位置整個系統都是熱力學平衡的。但是平衡並不意味著該過程可逆，“時時刻刻平衡”實際上是在說整個物理過程發生的極度緩慢，而可逆說的是在整個熱力學過程中環境和系統總熵並沒有增加，環境中沒有能量的耗散。
所以準靜態過程不一定是可逆過程，比如有摩擦的準靜態過程。有一個比較經典的例子，按照卡諾迴圈運作的理想熱機，在活塞-管壁之間無摩擦的情況下的工作是可逆的。但是，如果活塞和管壁之間有摩擦，那麼熱機對外的做功會少於理想狀態下對外的做功（因為有一部分能量因摩擦而耗散掉了）。在這種情況下，即使整個迴圈依然是準靜態的，但是該過程也不再可逆，因為摩擦而耗散掉的能量無法重新被收集利用。
By Luna
4
Q
為什麼覆杯實驗中不允許有氣泡呢？頂部氣泡所產生的壓強並不大呀？
by 匿名
A
事實上即使水杯中存在氣泡覆杯實驗也是有可能成功的。當水杯中沒有氣泡時，使用塑膠板堵住杯口並倒置過來後，由於大氣壓的原因水並不會灑出來，相同的原理可以想象一張平整的玻璃平行於水面從水中拿出時，在玻璃到達水面處會遇到一股很大的阻力。而當水中存在氣泡，使用較軟的塑膠板蓋住杯口時使塑膠板凹進去一部分，倒置之後水由於重力會推動塑膠板，體積增大後杯中氣泡氣壓減小，內外產生氣壓差，而這氣壓差的存在是使覆杯實驗中即使存在氣泡也有可能成功的原因。
By GUOmazing
5
Q
磨刀石磨刀的時候有推拉兩個動作（即往前往後）那到底是推這個動作將刀變鋒利還是拉這個動作呢？
by 馬克吐
A
磨刀石用於磨刀主要是利用磨刀石上密集的堅韌點來削掉韌口的鋼，使其變薄，在某種程度上砂紙也可代替磨刀石使用。那麼在磨刀的過程中是這些堅韌點起作用，雖然在磨刀時有推拉兩個方向的動作，但我們只能沿著一個方向用力，不可來回磨，否則會使剛磨好的刀刃由於反方向的力磨損，導致刀刃變鈍。以刀口向外的磨刀方式為例，磨刀力度一定要輕推重拉，因為前推是嗆刃走，而後拉是順刃走，所以後拉時要加力，這樣既可以磨礪刀刃，又可以避免刀刃受損。若用力的方向反了，那麼就是刀刃的前端受力更大，尖端被磨損，達不到磨刀的目的。其實想想我們平時用刀的方向，都是刀刃的前端首先接觸物品，前端磨損導致刀變鈍，所以要使刀重新變得鋒利自然是逆著我們平時使用的方向打磨了。
By 懶懶的下午三點半
6
Q
請問GPS是如何實現定位的？為什麼有精度的差異？
by 冰玉之水
A
GPS，全球定位系統，以空中衛星為基礎的高精度無線電導航的定位系統，它在全球任何地方以及近地空間都能夠提供較為準確的地理位置、車行速度及精確的時間資訊。
在一種簡化的單點定位模型中，GPS定位實際上就是透過四顆已知位置的衛星來確定GPS接收器的位置。
如圖所示，四顆衛星的位置是和與GPS接收器的距離是非常容易獲取的。運行於宇宙空間的GPS衛星，每一個都在時刻不停地透過衛星訊號向全世界廣播自己的當前位置座標資訊和時間資訊，任何一個GPS接收器都可以透過天線很輕鬆地接收到這些資訊。GPS接收器收到資料包後，用當前時間減去時間戳上的時間，就是資料包在空中傳輸所用的時間了，乘以傳輸速度，得到資料包在空中傳輸的距離，即衛星與GPS接收器之間的距離。
要求解GPS接收器在三維空間中的位置，數學上講只需要三顆衛星的位置和它們分別與GPS接收器的距離即可（三個未知數需要構建三個方程），而在GPS定位系統中利用四顆衛星的位置資訊進行校對，來消除誤差。
影響GPS定位精度的影響因素有很多，依據上述模型中的不同過程可以有衛星星曆誤差、衛星鐘差以及衛星訊號發射天線相位中心偏差等等。
參考：GPS定位基本原理淺析
By 勿用
7
Q
為什麼光的傳播不需要介質，光子在真空中是憑空出現的嗎？
by 匿名
A
我們在論述“光可以在真空中傳播”這句話的時候，所使用的“真空”的含義是“一無所有的空間”。但是隨著物理學的發展，物理學家們意識到了真空其實不空。（在量子場論的意義下）真空是量子場的基態，因為量子漲落的存在，量子場在永不停息地發生著極度紛繁複雜的物理過程，包括了粒子的產生湮滅，碰撞反應。。。。
我們之所以會提出“為什麼光的傳播不需要介質？”這個問題，實際上是因為我們生活中出現的機械波、聲波的傳播都需要介質。可是與其說機械波傳播需要介質，不如說“機械波就是介質中質點相對平衡位置的位移在隨時空間週期變化”，與其說聲波（在空氣中）傳播需要介質，不如說“聲波就是空氣中氣體密度、壓強在隨時空間週期變化”。
（在量子電動力學的框架下）光子是一種量子場（U（1）規範場）的元激發（集體振動模式），所以U（1）規範場是光子存在的必要條件，沒有U（1）規範場就沒有光子。而這個U（1）規範場，則恰好被包含在之前所說的真空之中。
By Luna
本期答題團隊：
物理所
Luna、Major Tom、GUOmazing、
勿用、懶懶的下午三點半
寫下您的問題，下週五同一時間哦~
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為什麼在水裡打不出響指？| No。190
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