Q1

为什么我们有时感觉眼前所经历的一幕曾经在哪里经历过？

by ljhelloworld

答：

这种似曾相识的感觉在法语中有一个确切的名词叫做：Déjà vu。关于这种现象大家很多人肯定都体验过，研究表明多达97%的人口在一生中至少经历过一次Déjà vu，67%的人经常经历这种情况。对于焦虑症和去人格化等患者，这种经历则是更为常见。

那究竟是什么导致了似曾相识的感觉呢？关于这个的解释有非常多种理论，但是其确切机理尚不清楚。大多解释表明该现象源自大脑的颞区，进一步确定原因则需要神经学家、脑科学家、精神病学家和实验心理学家参与的多学科方法来深刻探究。

另一种理论认为，似曾相识是由知觉差距或感知分裂造成的。当大脑在特定时刻背靠背处理相同的感觉信号两次时，就会发生感知分裂。具体来说就是，第一个过程中，信号是短暂的，在有意识的头脑中经常被忽视。而在几乎紧随其后的第二个过程中，由于第一个信号就会建立一种熟悉感（似曾相识）而不是清晰的回忆感。

还有其他诸如时空隧道的碰撞、时光倒流、时空错乱等一些七七八八的原因猜想，咱就看看暂时当一乐呵就行。偶尔（一年那么几次）的似曾相识体验即使科学家们还不确定为什么会发生我们也完全不用担心，但是，如果经常且伴有头痛、虚弱、意识丧失或模糊、心跳加速等症状，请及时就医咨询。

参考资料：

1. Brown A S. A review of the déjà vu experience[J]. Psychological bulletin, 2003, 129(3): 394.
2. Cleary A M, Neisser J, McMahan T, et al. Subjective distinguishability of seizure and non-seizure Déjà Vu: A case report, brief literature review, and research prospects[J]. Epilepsy & Behavior, 2021, 125: 108373.

by 十七

Q.E.D.

Q2

磁生电的本质是磁通量的变化，那么电生磁的本质是什么？

by 迷茫高中生

答：

1819年奥斯特在无意中发现电路接通的瞬间会引起附近磁针的跳动，之后安培通过许多精巧而严密的实验，建立了磁感应强度与电流的关系，即我们熟知的安培定律：。实际上安培定律是不完善的，它仅仅在稳恒电流的条件下成立。后来为了使上式满足连续性方程，麦克斯韦将位移电流引入其中，得到了著名的安培-麦克斯韦定律：。这个式子的右端说明了磁场产生的两种方式：一种是靠稳定的电流，另一种是靠随时间变化的电场。加上法拉第电磁感应定律，电场和磁场会相互产生并且能够在空间中持续传播，由此便形成了电磁波。

by Sid

Q.E.D.

Q3

原子核外电子为什么是8电子稳定结构，而不是7或者9等数字

by 匿名

答：

事实上原子核外最外一层的稳定结构并不一定是8个电子，也可能是2个，18个甚至更多。理解这个问题需要一点量子力学的知识。在原子核外，为了确定电子的状态需要四个自由度，分别对应四个量子数(n,l,m,s)。

n 为主量子数，是最早引入的量子数，代表了能量的量子化后的能级，核外电子的能量的绝对值正比于，n的取值从1开始，可以粗略地对应中学化学的壳层概念。

l 为角动量量子数， 电子位移角动量L正比于l(l+1) ,l 取值要求小于等于 n-1，我们常用字母s，p，d，f来表示l=0，l=1，l=2，l=3的状态。

m 为磁量子数，表示角动量投影量子化，取值要求m的绝对值小于等于l。

s 为自旋量子数，表示电子自旋，有正负两种取法，其含义在于当n，l，m决定了电子云构型（轨道）之后，在这个轨道上最多能容纳两个电子。

由以上取值范围可以看出，给定最外层的n之后，就能算出在该壳层上最多容纳多少电子。依照能量从低至高，电子依次填充。在n比较小的时候，不同的n能级之间相差能量较大，因此当最外层的n层填满的时候就可以认为已经稳定了。

最外层是1s（n=1，l=0），只能有m=0，最多容纳两个电子，如氢元素，氦元素。

最外层是2p（n=2，l=1），在n=2的能级上，能容纳2s两个电子和2p六个电子，合计八个电子，这就是中学里最常遇见的，外层稳态是8个电子的情况。

当n大于等于3时，如果最外层是d电子（l=2），那么稳态就不再是8个电子，而是18个电子。如下图所示。

by 单身男青年

Q.E.D.

Q4

当弹簧测力计两端受力不相同时，测力计的示数多少？

by 匿名

答：

我们假设如下图的情况，如果我们假设弹簧测力计的读数正比于在拉力下弹簧的形变量的话，那么弹簧测力计的读数就是两侧拉力的平均值（请注意力的方向相反）。

计算的简要步骤如下：假设弹簧的弹力系数是，质量是，两侧拉力为，。那么在两侧力不均等的情况下，弹簧有加速度，假设弹簧均匀，我们将弹簧平均分为分，那么弹簧每一小份的弹力系数是，取第个小份，在稳定状态下该小份的加速度仍为，两侧拉力一端为,一侧为。当N趋于无限的时候,小份两侧的拉力差所导致的形变差异相对于拉力与一侧拉力相同时本身的形变量是低一阶可以忽略的小量。即有该小份的形变量为，累加所有小份的形变量即有，

by 单身男青年

Q.E.D.

Q5

假设一个光滑均匀的球体放置在平面上，那么它与平面的接触面积是多少啊？不同体积的圆，它的体积与接触平面的大小有关吗？

by 透明蛋白_Hyalin

答：

从数学的角度上说，要寻找放置在平面上的光滑均匀球体与平面的交点其实是一个求解方程的问题。所以我们不妨给出三维球面的一般方程和与其相交平面的方程进行求解。

不失一般性，假设球面方程为，并且有平面方程。

这可以看作描述放在平面上半径为的球体的数学模型。为了找出接触面积大小，我们需要将这两个方程联立求解，很容易发现解为。也就是说在理想情况下，放在平面上的球体只会与平面有一个交点，接触面积大小严格为0。

在数学上，我们称这种情况为平面与球面相切，平面是球面在这个点处的切平面。

当然，在日常生活中是没有严格意义上的完美球体的，球体总会在自身重量下发生微小的形变，同时平面也会在球体的重量下发生微小的形变，此时球面与平面之间会出现具有有限大面积的接触面。至于这个接触面的大小则取决于材料本身的重量和性质，或者体弹性模量等参数。在选用不同材料的不同大小的球体和平面的情况下，这样一个接触面的大小也是不同的。

by K.Collider

Q.E.D.

Q6

请问吸铁石可以把茄子中的铁元素吸出来嘛？

by 银河激光猫

答：

不能。日常生活中我们可以用磁铁吸引铁磁性材料，如单质铁、钴、镍等，这是由于铁磁性材料本身存在自发磁化现象，其内部会形成微小的磁畴结构。在外磁场作用下，原本不同取向的磁畴方向会转向外磁场方向，使得铁磁体被磁化，对外表现出磁性，从而与磁铁之间产生相互吸引的电磁力。然而，茄子中铁元素是以离子形式存在的，它能够被人体吸收，但没有类似于铁磁材料中的磁畴结构，不会对外表现磁性，所以不能用磁铁吸出来。

by Sid

Q.E.D.

Q7

为什么茶水表面看起来有带彩虹色的薄膜？

by 开心的筷子

答：

大家在喝茶的时候，经常会发现，放凉的茶水上面会浮着一层膜，而且隐隐看是彩虹色的，当我们用勺子去碰时，这层膜就会裂开，而且这层棕色的膜还会粘在杯壁和勺子上。这其实就是茶膜。

从扫描电镜上看，这个膜不是油膜，而是空气、茶多酚和碳酸钙离子在茶水表面相互作用后，形成的难溶的碳酸盐和氢氧化物的微小颗粒，它们附着在有机物表面形成了薄膜。水中的钙离子和碳酸氢根离子是诱导茶膜形成的关键因素，必须是二者同时存在才可以。

用不同碳酸钙溶液去泡茶，利用双锥界面流变仪分析了茶膜的力学性质，当茶膜的弹性模量小于粘性模量时，茶膜便会以液态形式呈现；当茶膜弹性模量大于粘性模量时，就以固态形式呈现。

当然这层茶膜也是有厚度的，看起来是彩色的是因为茶膜厚度不同，白光照射进入之后，反射光干涉相消因此才呈现出不同的色彩。

当然这里多提一嘴，加柠檬或者牛奶可以抑制茶膜的形成，同时又可以增加风味，是个不错的选择。

参考资料：

1. Black tea interfacial rheology and calcium carbonate Caroline E. Giacomin, Peter Fischer
2. Phys. Fluids, 2021, 33, 092105, DOI: 10.1063/5.0059760

by 蓝多多

Q.E.D.

Q8

线光源 点光源 激光 平行光等我们平时所形容的几种光在波的角度上讲是怎样的？ps：光的双缝干涉实验第一个把光变成线光源的板是什么原理？

by 苦b高中理科生

答：

从波动的角度来说，点光源与线光源、面光源等没有本质上的区别。为了讨论这些光源发出的光波，我们需要介绍一下惠更斯原理。

惠更斯原理是关于波前传播的理论，如上图所示，考虑由振源发出的波在时刻传播到了波前，惠更斯提出，上的每一面元都可以认为是次波的波源，由面元发出的次波向四面八方传播，在时刻形成新的次波前。在各向同性均匀的介质中，次波前是半径为的球面，此处为波速，。惠更斯认为这些次波前形成的包络面就是时刻新的波前。

如果你仔细思考波的传播与相位之间的关系，就会发现除了真实的波前以外，其它的波面之间会互相抵消，从而基本上只留下物理上有意义的波前。

由于平面可以简单地看作半径无穷大的球面，因此这一思想可以简单地推广到平行光，或者说平面波的情况。在平面波的波前上每一面元都作为一个新的波源向四周产生球面波，球面波的包络面会形成新的平面波前。

在讨论过惠更斯原理之后，我们很容易发现无论是线光源、面光源还是什么形式的光源，其本质上都可以拆分为无数个面元作为点光源的简单叠加。而在双缝干涉实验中的狭缝也就可以简单地理解为将波前上与狭缝形状吻合的次波源筛选出来，从而组成新的线光源的设备。

至于激光，其本质上与普通的光没有区别，但由于其特殊的产生机制会体现出高方向性、单色性、相干性和高亮度的特点。在这里我们只讨论其方向性。激光谐振腔是产生激光的重要设备，它一般由两个平行镜面和内部的泵浦源组成，镜面的平行度越高，产生激光的质量越好。也正是由于这一结构限制了激光的发射方向只能沿着谐振腔的轴向，因为其他方向的激光无法通过振荡进行放大。

因此，虽然激光看起来是点光源，但其传播的指向性非常强，在实验应用中可以近似作为平行光来处理。

参考资料：

1. [1]赵凯华.新概念物理教程. 光学[M].高等教育出版社,2004.

by K.Collider

Q.E.D.

Q9

为什么打湿的纸张很容易撕坏？

by 匿名

答：

纸是由植物纤维制成的，植物纤维主要由纤维素和半纤维素组成。纤维素是一种长链状的大分子，它们之间通过氢键连接在一起，形成了坚固的结构。半纤维素则是一种短链状的大分子，它们在纤维素之间起到了胶水的作用，使得不同的纤维素能够紧密地粘合在一起。半纤维素具有亲水性能，在纸页成型过程中有利于纤维构造和纤维间的结合力。因此，半纤维素的加入影响了表面纤维的吸附，对纸张强度有影响。

当纸遇到水时，水分子会渗透到纸张中，取代了一部分原本存在于纤维素和半纤维素之间的氢键。原本紧密排列的纤维素就会被水分子撑开，导致纸张变得松弛和膨胀。

水分子也会使得半纤维素变得软化和溶解，使得不同的纤维素之间的粘合力减弱。这样，纸张就会容易被撕开。

by 蓝多多

Q.E.D.

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编辑：小范

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1.三角形具有稳定性，那为什么我们几乎看不到三条腿的动物？| No.378

2.ఠ_ఠ 你把人家的字母当成表情用？老外也没有放过汉字！

4.诺奖奖状这么美，看到莫言的那张我心动了