中科院物理所 2026-11-13 14:51:50
问答导航
Q1 为什么睡前哭第二天眼睛会肿得睁不开?
Q2 洗衣机为什么能把衣服洗干净?
Q3 手机屏幕上的油渍/液滴为什么会泛出五颜六色?
Q4 一笼包子一起蒸为什么只有一个会瘪掉?
Q5 冬天为什么容易有静电?摸墙真的能放电吗?
Q6 课本里的摩擦力公式为什么管不住宽轮胎?
Q7 洗过手、洗过脚为什么会有尿意?
Q8 爆米花是慢慢爆开的,还是咚一声瞬间爆开的?
Q9 车开得越快,挡风玻璃上接到的雨会越大吗?
Q10 为什么不同颜色的塑料掰弯后都会变白?
Q11 鼻塞为什么总是一边通一边堵,还会换边?
Q12 止痛药怎么知道身体哪里疼?
左右滑动查看更多
Q1
为什么睡前哭起床后眼睛会睁不开?如何缓解?
by lvy
睡前哭泣可能会导致第二天出现睁眼费劲、眼皮浮肿等情况,常见原因是暂时性眼睑水肿。由于部分区域与深层组织连接疏松,液体容易在这些组织间隙积聚,形成水肿。哭泣后,眼周出现液体积聚引起肿胀,局部血管的扩张还会使眼睛发红。眼睑肿胀还会使眼裂变窄,让人感觉眼睛睁不开。
睡眠体位会对浮肿消退产生一定影响。适当抬高头部有助于眼周液体引流。某些眼睑水肿在长时间躺卧后,晨起会变得更明显,具体程度和持续时间还存在个体差异。缓解时,可用干净凉毛巾轻敷闭合的眼皮。冷敷有助于减少局部血流、减轻肿胀。同时要避免揉眼,睡觉时在舒适的前提下适当垫高头部并保证正常睡眠。但如果第二天出现眼球疼痛、畏光、视力变化或无法保持睁眼等情况,那可能就不只是睡前哭泣这么简单,一定要尽快就医检查。
参考文献:
Ways To Get Rid of Swollen Eyes From Crying Sami M S, Soparkar C N S, Patrinely J R, et al. Eyelid edema[J]. Seminars in Plastic Surgery, 2007.
by 持之以恒
Q.E.D.Q2
为什么洗衣机能把衣服洗干净?
by 明
先理解如何洗干净衣服。衣服上的脏东西大致分两类:灰尘、泥土这类颗粒,和皮脂、食用油这类油污。前者泡水、冲一冲能掉一部分;后者不溶于水,光泡着不动,它只会被摊开,还会重新粘回纤维上。所以真正起作用则需要洗涤剂和外力的作用,洗涤剂负责“把油拉进水里”,机械力负责“把它从纤维上拽下来并送走”。缺哪一方都不行。[1,2]
洗涤剂的主角是表面活性剂。它的分子一头亲水、一头亲油,像一根两头不一样的“火柴”。溶到水里后,这些分子会排到水与油、水与纤维的界面上:亲油的一头扎进油里,亲水的一头留在水中。界面被这样铺满后,界面张力大幅下降,水才容易渗进纤维的细缝里——这一步叫润湿。
接着,油污被这些分子从四面八方包住,形成一个个外表面亲水的小球(胶束),原本不溶于水的油就被“拉”进了水里,悬浮着随漂洗排走。整个过程可以概括成三步:润湿、剥离、悬浮。[2,3]
只有化学还不够,这时洗衣机的作用就登场了。滚筒洗衣机会把衣服带到高处再摔下来,靠反复的拍打、挤压让纤维弯折;波轮洗衣机则用旋转的水流造出涡流,让衣物与桶壁互相摩擦,水流和衣物之间还存在速度差,效果类似手搓。这些机械作用把已经松动的污垢从纤维间挤出来,同时让新鲜的洗涤液不断接触到污垢,这样才能洗干净衣服。[3]
参考文献:
用洗衣粉清洁衣服上的污垢 表面活性剂你了解吗? 洗涤剂加得越多,洗得越干净吗? 洗衣机的奥秘
by 小被子
Q.E.D.Q3
当手机屏幕上有油渍或者细小液滴时,为什么会在油渍处出现五颜六色的光?
by YL
手机屏幕上的油渍或液滴出现彩色的光,可能有很多种机理——其中最常见的是光的折射与薄膜干涉。为了复现这一现象,小编先在手机屏幕上滴了几滴小水珠:
仔细观察最小的水珠,能看到规则排列的红、绿、蓝亮点——它们正是手机屏幕的红、绿、蓝子像素。手机显示白底时,红、绿、蓝子像素会同时亮起。它们排列得很密,平时人眼难以分辨,三种光在视觉上就混合成了白色。
小液滴在表面张力的作用下,在玻璃上鼓起一个曲面,恰似一只放大镜,透过它的光线发生折射,将微小的屏幕像素放大到肉眼能够分辨的程度。在同一块屏幕上,液滴透镜的曲率越大,放大能力就越强。因此,图中比较“圆”的小液滴足以放大手机子像素,而下方更大、更“扁”的大液滴,放大能力就要弱上许多了。
如果屏幕表面覆盖了一层薄薄的油膜,我们也有可能看到彩色的光带——不同于小液滴的折射,这是薄膜干涉的结果。当环境光照射到油膜上,一部分在油膜上表面反射,另一部分穿进油膜,在油膜与屏幕的交界处反射后再透射出来。两束光叠加时,有些波长被增强,有些被削弱。油膜各处厚度不同,增强的波长也不同,于是就出现了像肥皂泡一样的彩色斑纹。
出于对手机的爱护,小编没有在屏幕上涂抹一层油实拍,大家如果要复现这一实验现象,也一定要小心手机哟!
by 冰糕
Q.E.D.Q4
为什么这一笼包子蒸出来只有一个是干瘪萎缩的?明明蒸之前都是一样的。
by 此心
经常蒸馒头的同学或许也遇到过类似情况,别的都圆滚滚的,十分喜人,唯独有那么一两个皱巴巴的形貌丑陋,让人“心生爱慕”。这种现象在民间被叫作 “鬼捏馍”, 听起来有些玄乎,但作为坚定的科学无神论者,其原因在科学上是可以被解释的。
包子在蒸锅里受热后,内部的气体会逐渐膨胀,让包子变得松软。与此同时,面团中的淀粉吸水糊化,面筋蛋白受热变性,逐渐形成支撑包子形状的结构。 我们可以把它想象成给包子搭起了一副小小的“骨架”。
如果这副骨架还不够结实,包子就可能经不起后续的变化。比如,锅盖上的冷凝水滴到表面,可能使局部面皮受湿、降温,影响表层定型;发酵过度也可能让面团内部的支撑结构变得脆弱;等到包子出锅后,内部气体冷却收缩,原本鼓起来的包子就可能失去支撑。
至于为什么一笼包子里偏偏只有一个倒霉蛋?这是因为包子虽然看起来一模一样,但实际情况可能有细微差别:有的发酵得多一点,有的面皮薄一点,有的内部气孔分布不够均匀。这些差异平时不容易察觉,却可能让某个馒头更容易发生皱缩。
有意思的是,如果馒头在揭锅时开始皱缩,还可以尝试用筷子迅速扎一个小孔,让外界空气进入来缓解内外压力差,以此阻止塌陷。
by 柠七
Q.E.D.Q5
为什么冬天人会有静电?用手去摩擦墙壁可以放电是真的吗?
by lvy
我们人体和衣服对电子的束缚能力不一样。活动的时候,衣服和身体来回摩擦,电子就会在两者之间转移,人体因此带上多余的电荷。气候湿润时,空气里漂浮的小水珠、皮肤表面薄薄的一层水膜都能导电,身上的电荷会一点点散到空气中,不容易积攒下来。但到了干燥的冬天,空气湿度很低,皮肤也容易发干起皮,电荷很难自行跑掉,就一点点积累在人体上。等到我们伸手摸到金属门把手、水龙头这类导体时,积攒的电荷瞬间快速释放,就会出现 “啪” 的一声,指尖跟着一阵刺痛,这就是静电放电。
很多人觉得蹭墙可以把静电放掉,这里有个容易搞错的地方:放电本身不需要摩擦,摩擦反而容易让衣服和墙面继续交换电子,造出更多静电。不同墙面差别很大,水泥抹灰墙会微弱导电,把手静静贴上去,身上的电荷可以慢慢流走;乳胶漆墙面、瓷砖釉面、塑料墙板绝缘性很强,就算反复蹭,也很难导走身上的静电。
会不会被电得很疼,关键看电荷释放的快慢,而接触面积直接影响释放速度。如果只用尖尖的手指一下戳到金属,电流集中在很小一块皮肤上,释放特别迅猛,刺痛感就很强;换成手掌大面积轻轻贴上去,电荷分散开来、平缓泄放,痛感会弱很多。暖气片就是很合适的选择(刷了厚绝缘漆的可能会不大好使),它是金属材质,大多连着管道,能稳定导走电荷。不过也要留意,如果暖气片表面完整覆盖着厚厚的绝缘漆,导电效果会大打折扣,最好找金属裸露的位置接触。
另外还有一个小细节:静电看着吓人,但它的总电荷量很小,虽然电压很高,一般不会对人造成危险。只是干燥环境下静电反复出现,不仅容易电到人,还可能吸附灰尘,在一些特殊场景里甚至有引燃易燃气体的风险。平时想减少静电,简单办法就是增加环境湿度,或者少穿化纤类等容易起静电的衣物。
by 毅大约的确如此
Q.E.D.Q6
为什么在中学阶段学习摩擦力的时候 其大小只与摩擦系数和正压力有关,到了现实生活中,比如汽车轮胎,我们会认为车胎越宽抓地力越好呢?
by 忙碌的X
中学课本里的摩擦力公式 是一条经验规律,它只适用于硬质固体之间的干摩擦。对于木头、金属这类硬材料,表面看着平整,微观上只有零星凸起真正挨在一起,这些接触的地方会贡献摩擦。微观上真正接触的面积才是真实接触面积。正压力越大,微观上接触的地方越多,真实接触面积越大。硬质固体之间的真实接触面积只由正压力决定,和肉眼看到的接触面大小无关。所以不管木块是平放还是侧放,最大摩擦力基本不变,这就是课本模型的来源。
但汽车轮胎是橡胶,属于粘弹性软材料,不再满足上面这个前提。橡胶足够软,受力之后可以顺着路面密密麻麻的微观凹凸形变贴合,而不只是少数尖点接触。虽然在车重不变的情况下,轮胎加宽之后,单位面积压在路面上的压力变小;但橡胶很软,其每一区域依然能紧紧贴住路面,因此更宽的轮胎与地面的接触区域变多了,总的真实接触面积变大了。轮胎的抓地力,一部分来自橡胶和路面之间的分子吸附,另一部分来自路面细小硬颗粒卡住橡胶带来的阻力。这两部分都随真实接触面积变大而变强,所以宽胎能拥有更高的极限抓地力。
这里并不是说库仑公式错了,而是它有明确适用边界。硬固体摩擦刚好天然满足 “真实接触面积只由正压力锁定”,所以形式简洁好用;橡胶摩擦里等效摩擦系数不再是常数,会随压强、接触几何、温度和滑移速度等因素变化。另外雨天宽胎优势还包含排水和打滑时宽胎散热更好,不容易因为过热损失抓地力,这也是宽胎提升抓地力的重要原因。
by 毅大约的确如此
Q.E.D.Q7
为何有时候没有尿意,洗过手或者洗过脚后就有尿意了?
by 匿名
洗手和洗脚后突然产生尿意可能与接触水、流水声等外界刺激有关。尿意受到膀胱充盈程度和神经系统调控的共同影响,并不单纯取决于储尿量。随着尿液积聚,膀胱通过神经向大脑传递信息,大脑参与协调储尿与排尿。外界刺激可能会影响这一过程,诱发或增强尿意。
相关研究曾提出条件反射是一种可能解释。流水声与排尿在日常生活中往往相伴,可能逐渐形成联系,使声音本身成为提示排尿的线索。洗手和洗脚时听到流水声,便可能诱发相关反应。除了声音,接触水和寒冷刺激也可能诱发尿意,因此洗手和洗脚时可能同时存在多种诱因,如果使用的是冷水,寒冷刺激也会参与其中。此外,不同人对这些诱因的敏感程度存在差异,部分受尿急困扰的人,对流水声等线索可能更敏感。
日常生活中如果只是偶尔在洗手和洗脚后产生尿意,平时排尿正常且没有其他不适的情况都属于正常现象,但如果尿意经常突然出现、难以忍住,甚至发生严重排尿问题时,应及时就医检查。
参考文献:
Kwon W A, Kim S H, Kim S, et al. Changes in urination according to the sound of running water using a mobile phone application[J]. PLoS ONE, 2015. 尿意频繁,或是疾病的早期信号,太多人错过了 - 知乎
by 持之以恒
Q.E.D.Q8
玉米粒在爆米花机里是慢慢爆开的还是打开爆米花机的“咚”一瞬间爆开的?为什么?
by 咕咕
如果说的是街边那种手摇的老式密封爆米花机,玉米粒主要是在开盖泄压后的极短时间内集中爆开的。这一过程被称为谷物泄压膨化,说的就是在密闭容器内对含水分谷物加热加压,然后瞬间泄压,让内部水分迅速汽化、体积急剧膨胀,形成疏松多孔结构的现象。[1]
更形象地说,铁罐在火上转的那几分钟,玉米粒也没闲着。粒里的水分越烧越热,淀粉逐渐软化,密封罐里的气压也在升高。玉米粒外面有高压气体顶着,里面的蒸汽就没那么容易把外皮撑开。[1-2]
盖子一开,玉米粒周围的气压猛地降下来,粒内外的压差一下子变大。外皮被撑破后,粒内一部分热水迅速变成蒸汽,把已经软化的淀粉撑出许多小孔。淀粉冷却定型,就成了轻飘飘的爆米花。 至于那声让人捂耳朵的“咚”,主要是罐里的高压气体猛地冲出、迅速膨胀时发出的。[1-3]
换成家里的普通锅,每粒爆裂玉米的外皮就像一口微型压力锅。哪一粒先攒够蒸汽压力,哪一粒就先“啪”一声。各粒受热的快慢有差别,爆开的声音就接成了一串。单看一粒,动作可快了。研究人员用每秒 2900 帧的相机拍到,一颗玉米粒从裂开到弹起只用了几十毫秒。慢镜头里,膨出来的淀粉还伸出一小截,像条腿一样往热板上一蹬,整朵爆米花就翻了个跟头。[4]
by 此心
Q.E.D.Q9
开起来的车上和静止不动的车,在相同时间内挡风玻璃上接到的雨水的量相同吗?开得越快雨会越“大”吗?
by DQM
不相同,关键看玻璃朝哪个方向。前挡风玻璃是倾斜的,车越快,单位时间打上的雨越多;水平车顶在竖直落雨时,接到的雨量与车速几乎无关。雨滴本身没有变大,变的是相对速度和单位时间撞上的数量。
雨滴相对地面竖直下落,速度为 u;车水平行驶,速度为 V。雨相对车的速度是两者的矢量差,方向斜向车头。 设挡风玻璃的法线与竖直方向的夹角为 θ,单位时间穿过玻璃的雨量正比于 n·A·(V sin θ + u cos θ),其中 n 是雨滴数密度,A 是玻璃面积。
图 1 挡风玻璃接收雨量的几何关系与法向速度分解
静止时只剩 u cos θ 一项,玻璃越接近竖直,接到的雨越少,完全竖直的玻璃在无风时接不到雨。行驶时多出 V sin θ 一项,它与车速成正比,这是开快后雨显得更密的直接原因。
代入常见数值:中雨雨滴下落速度约 7 m/s,车速 60 km/h 约 17 m/s,取 θ 为 35 度左右,tan θ 约 0.7,单位时间的雨量约为静止时的 2.7 倍。雨痕更密、更斜,雨刷也得开得更快。
反直觉的是整段路程的总量。设这段路程为 D,行驶时间等于路程除以车速;把通量乘以时间,得到总雨水量:n·A·(D sin θ + u cos θ·D/V)。第一项来自玻璃沿行驶方向扫过的体积,与车速无关;第二项是行驶期间落下的雨,随车速增大而减小,因为行驶时间变短。所以开得快,虽然单位时间淋得更多,但跑同样距离接到的总雨水更少。人在雨中走路与奔跑的区别,也遵循同样的规律。
现实还有两处修正。风会把雨吹斜,改变相对速度的方向和大小;极小的雨滴惯性小,会随气流绕过车身,车速很高时,实际收集量低于上述估算。另外,雨量计测的是竖直方向的通量,与车速无关,气象意义上的降雨强度并没有因为开车而改变,改变的只是玻璃感受到的撞击频率和相对速度。
参考文献:
EHRMANN A, BLACHOWICZ T. Walking or running in the rain—a simple derivation of a general solution[J]. European Journal of Physics, 2011, 32(2): 355–361. DOI: 10.1088/0143-0807/32/2/008.
by 趁早玩
Q.E.D.Q10
为什么不同颜色的塑料掰弯了都会变白?
by 小绵羊
我们通常可以看到这样的一种现象,掰弯红色的塑料夹子、蓝色的塑料盖,弯折处常常都会留下一道白痕,这种现象叫作“应力发白”,主要与塑料受力后内部微小的结构变化有关。
塑料由许多长长的高分子链组成,当我们用力掰弯它时,弯折处外侧受到拉伸,内部的高分子链会重新排列、相互滑移,变形达到一定程度后,一些区域可能被局部拉开,形成大量肉眼看不见的微小空穴。研究人员利用X射线散射等方法,已经观察到这些空穴的形成与塑料发白之间的联系。[1]
那么这些小空穴为什么能让塑料变白?关键在于光的散射,塑料与空穴对光的折射能力不同,光经过它们之间的界面时,传播方向就会改变。大量微小界面聚集在一起,便能把光向许多方向散射,让原本较透明或颜色较深的区域变得浑浊、发白,[2] 这和透明冰块变成松散的碎冰后,往往看起来更白,有相似的光学原理。
至于为什么不同颜色的塑料都会出现类似白痕,是因为它们可以发生相似的结构变化。有色塑料通常依靠颜料或染料选择性地吸收光,呈现红色、蓝色等颜色,弯折后,新增的微小界面会把多种波长的光散射回来,使原来的颜色显得不那么鲜明,但颜料本质上其实还是存在的,变化的是光在材料中的传播方式。 所以,白痕也不一定是纯白色,有些深色塑料掰弯后可能变成灰白色。
不过,“所有塑料掰弯都会变白”并不准确。是否发白、发白到什么程度,与塑料种类、配方、温度和弯折程度都有关系,有些材料弯曲时不容易形成大量空穴,白痕也就不明显。研究也表明,通过调整聚丙烯的配方,可以减轻弯折发白[3]。
参考文献:
LU Y, WANG Y, CHEN R, et al. Cavitation in isotactic polypropylene at large strains during tensile deformation at elevated temperatures[J]. Macromolecules, 2015, 48(16): 5799-5806. DOI: 10.1021/acs.macromol.5b00818. HOLOUBEK J, KOTEK J, RAAB M. Light scattering by optically heterogeneous polymer systems: Stress whitening in polypropylene materials[J]. Polymer Bulletin, 1996, 37(5): 631-638. DOI: 10.1007/BF00296609. LI J, YIN X, WU J, et al. Study on bending-induced whitening of isotactic polypropylene and whitening resistance of aPP/iPP blends[J]. Journal of Applied Polymer Science, 2026, 143(30): e70877. DOI: 10.1002/app.70877.
by LS
Q.E.D.Q11
为什么鼻塞总是只塞一边,还会隔一会儿换一边?
by Eeeericccc
这是鼻周期,属于正常的生理现象。两侧鼻甲黏膜下的静脉丛轮流充血和收缩,一侧气道变窄时,另一侧代偿性变宽,过几个小时再交换。
下鼻甲和中鼻甲黏膜下有丰富的海绵状静脉丛,充盈程度由自主神经调节:交感张力高时血管收缩、鼻腔通畅;张力降低时静脉充血、黏膜肿胀、气流减少。 两侧此消彼长,形成周期。多数成年人都有,周期一般 2 到 6 小时,只是平时不容易察觉。总鼻阻力变化不大,所以人通常不会觉得呼吸困难。
这种交替有实际作用。黏膜轮流得到休息和恢复,鼻腔对吸入空气的加温、加湿和黏液纤毛清除得以维持,有研究认为它还与呼吸道防御有关。夜间交感张力下降、静脉回流增加,黏膜更容易肿胀,鼻塞感因此更明显。鼻塞的程度也不完全由气道截面积决定,黏膜温度、气流感觉和注意力都会影响主观感受。
感冒或鼻炎时,炎症会让黏膜本身充血水肿,两侧可能同时堵塞,这属于病理性的黏膜肿胀,与鼻周期里正常的交替充血不同。
体位会叠加影响。侧卧时靠下的一侧静脉压升高,充血加重;翻身以后,堵的一侧随之改变。 这种变化比鼻周期快,常被误认为鼻塞在自动换边。
参考文献:
HANIF J, JAWAD S S M, ECCLES R. The nasal cycle in health and disease[J]. Clinical Otolaryngology and Allied Sciences, 2000, 25(6): 461–467. DOI: 10.1046/j.1365-2273.2000.00432.x.
by 趁早玩
Q.E.D.Q12
止疼药怎么知道身体什么部位疼?
by 珠颈斑鸠
脚踝扭伤后,疼痛的位置由神经系统识别。受伤处的神经末梢受到刺激,信号经过周围神经和脊髓传到大脑,我们就感到脚踝疼。止痛药能让疼痛减轻,是因为它影响了这些信号的产生、传递或处理。[1]
吞下一片止痛药后,有效成分在消化道释放,被吸收入血,再随血液循环分布到不同组织。药物到达某个组织后,能否起效取决于它在那里的浓度,以及那里有没有它能影响的靶点。这个靶点可以是一种酶,也可以是神经细胞上的受体。[2]
以布洛芬为例。扭伤引起的炎症会产生前列腺素 E₂ 等物质,使感受伤害性刺激的神经末梢变得更敏感。原本可以忍受的按压或活动,这时就可能明显更疼。布洛芬会抑制一种叫作“环氧合酶(COX)”的酶,减少前列腺素的生成,从而减轻这类疼痛。一项小型牙周手术研究也观察到,使用布洛芬后,手术部位测得的前列腺素 E₂ 水平和受试者的疼痛评分都低于安慰剂条件。脚踝和牙龈的位置不同,两处的炎症都可能涉及这条通路,因此同一种药可以缓解不同部位的疼痛。[3]
止痛也可以发生在神经系统处理信号的环节。常见的对乙酰氨基酚,其镇痛作用被认为主要涉及中枢神经系统,具体机制仍未完全阐明。来自脚踝的信号经中枢处理后才成为我们感受到的疼痛,因此,即使药物主要在中枢发挥作用,人也可以感到脚踝没那么疼。[1]
by 此心
Q.E.D.投票
本期答题团队
持之以恒、小被子、冰糕、柠七、毅大约的确如此、此心、趁早玩、LS
上期也精彩
为什么只睡20分钟,下午就能精神满满?| No. 537
编辑:柠七
【版权声明】本文内容来源于中科院物理所,版权归原作者及原媒体所有。本站仅作信息分享,不构成任何商业用途;如涉版权问题,请联系本站删除。
发布时间:2026-11-13 12:23:54
(第1/1页/共35439字/3阅)