超光速是很多科幻作品中高等文明的技术但其实抛开基本对象不谈的话也有些现象表面上看是超光速的快来鉴定网络热门超光速事件吧Q1为什么筷子越短越难掰断？by 匿名答：

这是由物体的剪切模量和杠杆原理决定的。对于某种材料而言，剪切模量决定了物体在受到横向应力时的应变强度。

剪切模量是指剪切应力与剪切应变之比。其定义为：G=τ/θ， 其中G(Mpa)为切变弹性模量，τ为剪切应力(Mpa)，θ为剪切应变(弧度)。τ=F/A，F为物体收到的切向应力，A为物体的横截面积。θ=Δx/l， Δx为面的位移，l为位移面之间的距离。

由剪切模量的表达式可以看出，要想让筷子内部产生足够的切应力F来折断筷子，我们需要让筷子的两段产生足够角度的同向位移，这会形成一个杠杆状的结构。假设筷子在折断时内部的应力为F，当筷子较长时我们的动力臂较长而阻力臂较短，因为可以用较小的力来折断筷子。当筷子较短时，我们很难找到一个较长的动力臂来发力，因此会需要很大的力。

by chen

Q.E.D.Q2充电式暖手袋里装的是什么液体？by 匿名答：

不同品牌不一样。有的是水，也有的是过饱和醋酸钠溶液。

后者的导热性好。另外醋酸钠在升温时溶解度增加，会进一步溶解并吸热，在降温时溶解度会降低，此时它会从溶液中析出并放热。这样一来一回，储热性能也更高些。

现在也有固体暖手袋了，安全性能更高，就是成本还有点小贵，相信随着技术的进步会慢慢取代液体暖手袋。

by 牧羊

Q.E.D.Q3为什么暖宝宝在袋子里不发热而拆开贴上后就会开始发热呢？by 仰望星空答：

这是由暖宝宝的发热原理决定的，即内部的铁粉与空气中的氧气发生化学反应放热。由于外包装隔绝了空气，因此未拆开包装的“暖宝宝”无法发生反应，直到拆开包装后才能发热。

具体来讲，“暖宝宝”中发生的是铁粉的吸氧腐蚀反应。学习过电化学的同学应该都知道，如果钢铁在潮湿且有氧的条件下，表面会发生如下电化学反应：

（1）负极：

（2）正极：

（3）总反应：

      

水（在这里作为电解液）的存在引发的电化学反应，明显快于铁单质直接与氧气的反应，因此这种效应也被称为“原电池对于氧化反应的加速”。但是，水是如何出现的呢？暖宝宝里面并没有水呀。这其实是内含的疏松多孔的活性炭的功劳。活性炭极大的内部孔道可以高效吸附空气中的水，当水结成液滴就可以与铁粉、氧气发生上述反应了。

此外，暖宝宝无纺布内的有效成分还有用于保温的蛭石粉以及起到催化作用的盐，后者可以加速上述的放热反应过程。

参考资料：

[1]“暖宝宝”的化学奥秘--中国数字科技馆

[2]暖宝宝的原理是什么？- 知乎

by 云开叶落

Q.E.D.Q4为什么用照相机拍电脑屏幕时会看到波纹？by 匿名答：

这是一种干涉现象，被称作摩尔纹。

我们知道，电脑屏幕的显示是由像素点构成的。例如常说的1920*1080分辨率，就是说屏幕在水平方向有1920个像素点，而竖直方向有1080个像素点。因此我们在电脑屏幕上看到的图像可以看作是像素格点为单位进行的空间调制图像。而数码照相机的成像也是通过像素显示屏来呈现的，当感光元件的像素空间频率和拍摄到的电脑屏幕的像素空间频率相近时，图像间的叠加就会产生新的周期较大的图样，这就是摩尔纹。

由于摩尔纹的产生是数码相机感光元件的像素频率和拍摄到的电脑屏幕的像素频率相干涉的结果，如果想要拍到没有摩尔纹的照片，一般有两种方法。一是调整拍摄距离来感光元件的频率，使之与屏幕像素空间频率有一定差距。另外一种是使用胶卷相机，这样就不会有摩尔纹啦。

by chen

Q.E.D.Q5为什么乘坐高铁经过隧道时耳朵会有压迫感？by 一只小喵答：

简单来说，是由于车体外的剧烈压力波动显著影响了车内气压，这导致人耳内外有明显压力差因此产生压迫感。这种现象在乘坐飞机、高速电梯等时都会发生。下面主要解释这样几件事：为什么车外会有剧烈的压力波动？这种波动在隧道内会更显著么？为什么车外的压力波动会传到车内？

无论是否在隧道内，火车由于行进速度很快，都会显著地压缩车头前方空气而在车尾后形成低压区，即产生活塞效应。在开阔空间内，周围的空气会尽快向车尾低压区补充，形成垂直于车辆运行方向的抽吸气流，这就是为什么站台周围需要设置安全区防止行人被卷入轨道。

对于在隧道内的火车而言，由于四周空气有限，因此主要的气流补充会发生在隧道的两端。

发生活塞效应的同时，也会伴随两件事——气动阻力和滑流。气动阻力是车头处的空气压缩会对于车辆的行进产生明显的阻力，它随着车体的截面积以及车速的增加而增加。在隧道内由于空间封闭，车头处的压力更高，这会导致更高的气动阻力。而滑流则是针对高速行进的物体而言，其尾部的空气会以接近与物体共速的速度前进，形成明显的气流。行进的汽车之所以能向前带起地上的落叶就是这个原理。此外，当另一个车辆在滑流影响的范围内行进时可以因此省力，这也就是自行车赛、赛车等比赛中常见的破风。

在隧道中或者两车交汇等半封闭情况，上述的现象都会变得更强、更复杂，甚至形成湍流等复杂的空气流动形式。

综上，在隧道内压力会出现kPa量级的波动。加之列车的气密性是有限的，因此外界的气体波动会一定程度上影响车内的气压，这就是我们耳朵会产生不适的原因。

参考资料：

[1] Jiqiang Niu, Yang Sui, Qiujun Yu, Xiaoling Cao, Yanping Yuan, Aerodynamics of railway train/tunnel system: A review of recent research, Energy and Built Environment, 2020

[2] Niu, J. Q., Zhou, D., Liang, X. F., Liu, S., Liu, T. H. (2018). Numerical simulation of the Reynolds number effect on the aerodynamic pressure in tunnels. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 173, 187-198.

[3] Khayrullina, A., Blocken, B., Janssen, W., Straathof, J. (2015). CFD simulation of train aerodynamics: train-induced wind conditions at an underground railroad passenger platform. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 139, 100-110.

[4] 分析自行车比赛中的跟骑：破风手也能获得功率加成

by 云开叶落

Q.E.D.Q6如果有一面接近光速的镜子在移动，把一束光打上去，转动镜子，反射的光斑能超过光速吗？by 匿名答：

能超光速，这其实和镜子的移动速度无关，倒是和镜子的转动速度以及光斑打在多远的地方有关。但因为光斑的移动并没有传递上一刻光斑的物质和信息，所以不违背相对论。

与此类似地，有很多表面上超光速实际上并没有传输物质和信息的例子。比如你现在在六秒内原地转一圈，那么月亮绕着你转动的线速度很容易就会“超光速”。但这只是从月亮发出的光子所成的像超过了光速，而这些光子自始至终都没有超光速。再比如，你往月亮上打个灯，然后在离光源1m的地方以超过1m/s的速度晃动物体，那么它投在月亮上的影子也能超光速。

还有一个悖论是“超光速的剪刀”，说是只要剪刀的两个刃足够长，以至于我不用担心它的长度不够用时，那么它两刃剪切的重合点的速度会被放大，甚至超过光速。当剪刀张开的角度为 时，这个重合点的速度会是刀刃角速度乘以刀宽再乘以 倍。再直观点，只要我以1圈/s的角速度转动1cm宽的剪刀，那么在 时，这个重合点就会超光速。

至于这违反相对论吗？相信聪明的读者们已经有了判断。

by 牧羊

Q.E.D.Q7当气温低至一定程度时，尿会不会一出来就冻住？by 铯原子钟答：

考虑到尿液比热容较大，在空中滞留时间较短，空气传热能力较低等因素，这几乎是不可能的。在这里无法很严格地计算，但是可以给出一个很粗略的模型来估计所需温度的量级。首先，我们可以不考虑尿液液柱内部的传热细节，假定“冻住”的条件就是发生在液柱表面的传热可以在落地前的时间内将对应的一段液柱降低至其凝固点。尿液含有尿素、尿酸、钠盐等，根据稀溶液浓度升高凝固点降低的原理可知其凝固点应当略低于0°C，有的说法是 （不妨取 ）。而尿液初始温度是略高于体温 （不妨取）的，因此粗略认为需要降低 （已取绝对值，下同）。

考虑某一段近似为圆柱体的液柱，参考输尿管的直径近似取半径为，其体积为

假定尿液的密度为水的密度 ，其质量为

再假定其比热容为水的比热容 ，忽略比热容随温度的变化。因此下降一定温度所需要的传热为

假定尿液没有竖直初速度，液柱在竖直方向上的分运动为自由落体运动。每一小段液柱在落地前所经历的时间为

简化起见，取 （略高于人的一半），重力加速度取 。流体（这里为空气）流过液体表面时发生的传热一般认为是对流传热，其单位时间流过单位表面积的热量大小，即热流密度为

其中 为表面传热系数，对于空气和水的界面，由于空气的表面换热系数很低，取最高大概为（此处参考资料4，真实情况应该更低）。上式中 和分别代表尿液和环境的温度，由于尿液的温度是在不断降低的，因此正确求解其实需要用到微积分。这里为了简化，假定恒定为 （即初末平均近似温度）时的数值。

因此，对于上述液柱侧面，在落地前完成的传热量为于是临界环境温度应满足。即有

代入上述的各个物理量近似值，可以得到

这显然是一个无法达到的温度，因为宇宙中最低温也不过是大约 。究其原因，一方面是尿液的比热容很大，另一方面是空气的传热效率较低。假定我们可以增加空气的传热效率，令其可以媲美导热性能优良的固体界面，此时可以取水为流体时传热的极限值 （参考图2表格），此时计算的结果为

可见，即使是空气拥有远超其传热极限的传热性能，也要南极、北极等地的极低温才可能实现。

不过上述计算只考虑了传热面为圆柱侧面这样粗略的模型。实际尿尿的时候液体会呈现复杂的形状，最终张开的比表面积远大于圆柱，这时理论上的临界温度可能会有所升高。

参考资料：

[1]杨世铭, 陶文铨. 传热学(第4版) [Heat Transfer][M]. 高等教育出版社, 2006.

[2]everyday chemistry - What would explain urine that resists freezing?

[3]输尿管-维基百科

[4]Convective Heat Transfer Coefficients Table Chart

by 云开叶落

Q.E.D.Q8容器里装有一定量的水，水面上漂浮有少量的蓝莓，当快速旋转容器时，为什么水面上蓝莓的相对位置几乎不变？by Estelleee答：

因为惯性。想象一下，公交车突然启动或突然刹车时，如果你不抓稳扶好，是不是会后仰或前倾？牛顿将其总结为：在不受外力的作用下，物体总保持原先的运动状态。这种性质就称作惯性，又称，牛顿第一定律。

不过继续深挖下去，会有个更有意思的问题：“原先的运动状态”是在哪个参考系下定义的？在公交车外，我当然可以很容易地看出你相对于地面加速或减速了，那么在公交车内呢？如果以公交车为参考系的话，这反而又解释不通了。

这就是牛顿力学的局限之处，它没法外在地定义什么样的参考系是符合惯性定律的，或者说，什么才是“惯性系”。当时的牛顿已经意识到了这个问题，并提出了水桶实验，其中有四个要点：(1)一个水桶在平放在地面上，水面平静；(2)刚开始转动水桶，水面依然平静；(3)桶转动一段时间后水也被带动同步旋转，并在水桶这个旋转系中产生离心效果，水面下凹；(4)将桶突然停下，水依然继续旋转，且水面依然依然下凹。牛顿的问题是，水面出现下凹的情景，一定是因为需要一个向心力来维持水的旋转，但水究竟在相对于什么旋转？如果是相对于木桶，那为什么会出现(3)中两者相对静止，却依然水面下凹的情况？如果不是相对于木桶，那又是相对于什么？

牛顿没有办法解释，只能说存在一个绝对的空间，水在相对这个“绝对空间”转动。但爱因斯坦已经把绝对时空观推翻了，在广义相对论中，惯性系与否取决于该点的时空曲率，或者说该点受到的引力。咳咳扯远了，所以聪明的读者，你明白蓝莓为什么能相对静止地浮在水面上了吗？如果没明白也没关系，这背后的时空观，可是争论至今都还没有个定论呢。

by 牧羊

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编辑：牧羊