科學無國界
我們是知識的搬運工
福利時間
今天我們將送出三本由圖靈新知提供的優質科普書籍《人工智慧簡史》。
本書全面講述人工智慧的發展史，
如何才能得到這本《人工智慧簡史》呢？參與的方式非常簡單！只要你認真閱讀下面的這篇文章， 思考文末提出的問題， 嚴格按照［互動：你的答案］的格式在評論區留言， 就有機會獲得獎品！（PS：格式不符合要求者無效）截止到本週四中午12點， 點贊數前三名的朋友將獲得一本《人工智慧簡史》。
【互動問答示例】
互動：這裡就可以自由發揮你的答案啦~
作者：Natalie Wolchover
翻譯：山寺小沙彌
審校：yangfz
物理學家們已經弄清楚了宇宙中一些非常精細的細節， 從黑洞的半徑到亞原子粒子的行為， 然而這些我們都看不到。 但是， 生活中我們經常能遇到一些令我們感到驚訝的現象， 它們之所以令人驚訝， 是因為它們缺乏科學的解釋（有的現象最近才得到解釋）。
正如下文你將看到的那樣， 有些神秘的東西表面上看起來是平淡無奇的。
堅果
堅果
如果你搖動一盒混有各種堅果的什錦果盒， 就會發現大的堅果會浮在上層， 而細碎的小堅果則留在下麵。 而人們通常認為， 根據重力原理， 在一堆大小不一的顆粒物中， 應該是比較大的和比較重的顆粒會沉在下面。 實際情況恰恰與我們的常識大相徑庭。 這就是所謂的“巴西堅果效應”。 而這個看似平淡無奇的現象， 實際上涉及到物理學中一個神秘的未解之謎——如何描述大量相互作用物體。
在你搖動盒子的過程中， 在各種各樣的物體中（無論是堅果還是其他大小不一的物體）， 儘管重的物體受到的重力更大，
泡沫
泡沫
今天你洗泡泡浴了嗎？也許沒有， 但你刮鬍子、洗衣服了嗎？泡沫在生活中隨處可見， 由於我們的司空見慣， 我們很少思考這樣一個問題：泡沫是固體， 液體， 還是氣體？
根據加州大學洛杉磯分校的物理學教授Douglas Durian的說法： 泡沫通常由95%的氣體和5%的液體組成。 不知為何， 這樣的混合使得它們體現出固體的某些特徵。 泡沫中的氣體將液體分離形成微小氣泡的基質， 如果氣泡的液體壁足夠堅硬， 泡沫可以在一定的時間裡保持其形狀。
然而， 沒有公式可以根據泡沫的大小或其所含液體的量來準確預測泡沫的硬度或柔軟程度。 “我們對泡沫的物理學原理知之甚少，” Durian對美國宇航局科學部如是說。
冰
冰
科學家們探索了一個半世紀了，可是還是沒弄清楚為什麼冰會使人滑倒。科學家們認為，固態的冰層上覆蓋了一層薄薄的水，即使這層水很薄，由於液態水的流動性，使冰變滑，讓人覺得難以在冰層上行走。但是，比較讓人難以理解的是，和其他的固體不同，為什麼偏偏只有冰會覆蓋著一層水呢？
理論學家們推測，有可能是因為接觸並滑動冰層使得冰層表面融化。有的人則認為，這層水在鞋子接觸之前就存在，並且是由表面分子固有運動產生的。
穀物
麥圈
不知你是否想過，為什麼早餐的麥片會聚集在一起，或者粘在盛有牛奶的杯子邊？這樣的現象稱為“麥圈效應”。這種叢生現象適用於任何漂浮的物體，包括你早上刮完鬍子後水中的氣泡和毛髮顆粒。
劍橋大學的研究生Dominic Vella和哈佛大學的數學家Lakshminarayanan Mahadevan是在2005年的論文中首次解釋這個物理效應的人。他們證明，麥圈效應來自液體表面的幾何形狀。
表面張力使得牛奶的表面在杯子的中間略微塌陷。由於牛奶中的水分子被玻璃吸引，牛奶的表面在杯子的邊緣向上彎曲。正是這個原因，邊緣附近的麥片沿著這條曲線向上浮動，看起來好像它們緊貼著邊緣。
另外，由於表面張力，你的杯子中間漂浮的穀物使得牛奶的表面出現凹陷，產生了一個傾角。 當兩塊穀物接觸時，它們的兩個凹陷融合成一個，使得它們粘在一起。
磁場
磁鐵：很奇怪，是吧！怎麼了呢？
克利夫蘭州立大學物理學教授，《物理基礎》教科書（Wiley，2007年第8版）的作者Jearl Walker解釋說，磁場自然地從構成原子的帶電粒子（特別是電子）中產生並向外輻射。
通常情況下，電子的磁場指向不同的方向，並相互抵消。（這就是為什麼當你走動的時候，你體內的電子不會讓你吸附在你的冰箱上的原因。）但是當一個物體中的所有電子以同一方向排列時，就像在許多金屬中發生的那樣顯然，在磁體中），產生淨磁場。這對其他磁性物體施加力，根據其自身磁場的方向吸引或排斥它們。
不幸的是，試圖更深層次地理解磁力的本質上是不可能的。雖然物理學家們提出了量子力學，它非常準確地解釋了粒子的行為，但人們沒有辦法直觀地理解這個理論究竟是什麼意思。
物理學家們想知道：為什麼粒子輻射磁場，什麼是磁場，為什麼它們總是在兩個方向上對齊，賦予磁體南北兩極呢？“我們只是觀察到，當你使帶電粒子移動時，它會產生一個磁場和兩個極點，我們不知道為什麼。這只是宇宙的一個特徵，數學解釋只是試圖理解自然給我們佈置的家庭作業並獲得答案。
靜電
靜電是一種令人不愉快且神秘的存在。我們知道的是：當你的身體表面積聚過多的正電荷或負電荷，當你觸摸某些物體後，這些電荷會中和放電。或者，當靜電積累在別的東西上時，也會發生這種事情，比如說你接觸到的東西。在這種情況下，你就是電荷的通路。
但為什麼這些電荷會積累在一起呢？我們目前尚不清楚。常見的（也許是部分正確的）解釋說，當兩個物體摩擦在一起時，摩擦力將電子從一個物體中的原子上撞走，然後這些電子轉移到第二個物體上，使第一個物體的原子帶有過量的正電荷，並給第二個物體過量的負電子。這兩個物體（如你的頭髮和一個羊毛帽子）將帶有靜電。但為什麼電子從一個物體流向另一個物體，而不是在兩個方向上移動？
這從來沒有得到過令人滿意的解釋，西北大學研究人員Bartosz Grzybowski最近的一項研究發現，情況可能不是這樣的。正如《科學》雜誌所詳述的那樣，Grzybowski發現靜態帶電物體上同時存在過量正電荷和過剩負電荷。他還發現，在摩擦物體時整個分子似乎都在物體之間遷移。
顯然，對靜電的解釋正在發生改變。
彩虹
彩虹
當陽光照射在地球大氣中的水滴上時，就會形成彩虹。液滴有著和棱鏡類似的作用，“折射”或將光線分離成其組分顏色，並將其從與太陽相反的方向以40至42度之間的角度發射出去。
當然，彩虹不再是什麼神秘的科學問題。它們來自於光線通過球形滴：首先光線進入液滴表面後發生折射，然後在液滴裡面被反射，並且在離開液滴時再次折射，所有這些折射與反射使其決定了最後的方向。這種解釋17世紀物理學家以撒·牛頓的時代就已經知道了。
但想像一下，在那之前神秘的彩虹會是怎樣的呢！因為它們如此美麗，而且如此神秘，所以它們在許多早期的宗教中都有一定特色。例如在古希臘，人們認為彩虹是天神使者在地球和天堂之間走過的路徑。
原文連結：
互動問題
【互動問題：談談你在生活中遇到的一些讓你感到不可思議的物理現象】
請大家嚴格按照 互動：問題答案 的格式在評論區留言參與互動，格式不符合要求者無效。
截止到本週四中午12點，點贊數前三名的朋友將獲得我們送出的圖書一本。
編輯：山寺小沙彌
近期熱門文章Top10
↓ 點擊標題即可查看 ↓
“我們對泡沫的物理學原理知之甚少，” Durian對美國宇航局科學部如是說。冰
冰
科學家們探索了一個半世紀了，可是還是沒弄清楚為什麼冰會使人滑倒。科學家們認為，固態的冰層上覆蓋了一層薄薄的水，即使這層水很薄，由於液態水的流動性，使冰變滑，讓人覺得難以在冰層上行走。但是，比較讓人難以理解的是，和其他的固體不同，為什麼偏偏只有冰會覆蓋著一層水呢？
理論學家們推測，有可能是因為接觸並滑動冰層使得冰層表面融化。有的人則認為，這層水在鞋子接觸之前就存在，並且是由表面分子固有運動產生的。
穀物
麥圈
不知你是否想過，為什麼早餐的麥片會聚集在一起，或者粘在盛有牛奶的杯子邊？這樣的現象稱為“麥圈效應”。這種叢生現象適用於任何漂浮的物體，包括你早上刮完鬍子後水中的氣泡和毛髮顆粒。
劍橋大學的研究生Dominic Vella和哈佛大學的數學家Lakshminarayanan Mahadevan是在2005年的論文中首次解釋這個物理效應的人。他們證明，麥圈效應來自液體表面的幾何形狀。
表面張力使得牛奶的表面在杯子的中間略微塌陷。由於牛奶中的水分子被玻璃吸引，牛奶的表面在杯子的邊緣向上彎曲。正是這個原因，邊緣附近的麥片沿著這條曲線向上浮動，看起來好像它們緊貼著邊緣。
另外，由於表面張力，你的杯子中間漂浮的穀物使得牛奶的表面出現凹陷，產生了一個傾角。 當兩塊穀物接觸時，它們的兩個凹陷融合成一個，使得它們粘在一起。
磁場
磁鐵：很奇怪，是吧！怎麼了呢？
克利夫蘭州立大學物理學教授，《物理基礎》教科書（Wiley，2007年第8版）的作者Jearl Walker解釋說，磁場自然地從構成原子的帶電粒子（特別是電子）中產生並向外輻射。
通常情況下，電子的磁場指向不同的方向，並相互抵消。（這就是為什麼當你走動的時候，你體內的電子不會讓你吸附在你的冰箱上的原因。）但是當一個物體中的所有電子以同一方向排列時，就像在許多金屬中發生的那樣顯然，在磁體中），產生淨磁場。這對其他磁性物體施加力，根據其自身磁場的方向吸引或排斥它們。
不幸的是，試圖更深層次地理解磁力的本質上是不可能的。雖然物理學家們提出了量子力學，它非常準確地解釋了粒子的行為，但人們沒有辦法直觀地理解這個理論究竟是什麼意思。
物理學家們想知道：為什麼粒子輻射磁場，什麼是磁場，為什麼它們總是在兩個方向上對齊，賦予磁體南北兩極呢？“我們只是觀察到，當你使帶電粒子移動時，它會產生一個磁場和兩個極點，我們不知道為什麼。這只是宇宙的一個特徵，數學解釋只是試圖理解自然給我們佈置的家庭作業並獲得答案。
靜電
靜電是一種令人不愉快且神秘的存在。我們知道的是：當你的身體表面積聚過多的正電荷或負電荷，當你觸摸某些物體後，這些電荷會中和放電。或者，當靜電積累在別的東西上時，也會發生這種事情，比如說你接觸到的東西。在這種情況下，你就是電荷的通路。
但為什麼這些電荷會積累在一起呢？我們目前尚不清楚。常見的（也許是部分正確的）解釋說，當兩個物體摩擦在一起時，摩擦力將電子從一個物體中的原子上撞走，然後這些電子轉移到第二個物體上，使第一個物體的原子帶有過量的正電荷，並給第二個物體過量的負電子。這兩個物體（如你的頭髮和一個羊毛帽子）將帶有靜電。但為什麼電子從一個物體流向另一個物體，而不是在兩個方向上移動？
這從來沒有得到過令人滿意的解釋，西北大學研究人員Bartosz Grzybowski最近的一項研究發現，情況可能不是這樣的。正如《科學》雜誌所詳述的那樣，Grzybowski發現靜態帶電物體上同時存在過量正電荷和過剩負電荷。他還發現，在摩擦物體時整個分子似乎都在物體之間遷移。
顯然，對靜電的解釋正在發生改變。
彩虹
彩虹
當陽光照射在地球大氣中的水滴上時，就會形成彩虹。液滴有著和棱鏡類似的作用，“折射”或將光線分離成其組分顏色，並將其從與太陽相反的方向以40至42度之間的角度發射出去。
當然，彩虹不再是什麼神秘的科學問題。它們來自於光線通過球形滴：首先光線進入液滴表面後發生折射，然後在液滴裡面被反射，並且在離開液滴時再次折射，所有這些折射與反射使其決定了最後的方向。這種解釋17世紀物理學家以撒·牛頓的時代就已經知道了。
但想像一下，在那之前神秘的彩虹會是怎樣的呢！因為它們如此美麗，而且如此神秘，所以它們在許多早期的宗教中都有一定特色。例如在古希臘，人們認為彩虹是天神使者在地球和天堂之間走過的路徑。
原文連結：
互動問題
【互動問題：談談你在生活中遇到的一些讓你感到不可思議的物理現象】
請大家嚴格按照 互動：問題答案 的格式在評論區留言參與互動，格式不符合要求者無效。
截止到本週四中午12點，點贊數前三名的朋友將獲得我們送出的圖書一本。
編輯：山寺小沙彌
近期熱門文章Top10
↓ 點擊標題即可查看 ↓