為什么不打車時周圍全是空車，而到我打車時卻半天不來一輛？

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科研搬磚之余，小編常常喜歡周末去看看電影放松一下，但是看完電影經常碰到打不到車這個讓人頭疼的問題。印象中大街上空車很多?。≡趺闖檔接檬本兔渙四兀?
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Q
為什么濕衣物在身上很難脫下，而光腳踩在濕的地面上就容易滑倒？
by 機鋒
A
當衣服被水浸濕之后，原本那些與皮膚沒有接觸到的縫隙就填滿了水，水對于衣服以及人的皮膚都具有較強的吸附力。另一方面，即便是浸濕的衣服，在皮膚與衣服之間也會存在一點空氣，因此由于有拉普拉斯附加的作用使得衣服不容易被脫下。比如濕襪子不好脫，但是當把腳伸到水里脫就很容易脫下去了。
至于光腳踩在濕的地面上會打滑，首先這一地面即便是干燥時也具有較小的摩擦因數，也就是說并不是任何濕潤的地面踩上去都容易滑倒。容易滑倒的地面其表面比較光滑，因此此時水分子的作用更多的是潤滑。
2
Q
為什么最近氣溫回升，地上的雪都化了，堆起來的雪人卻沒化？
by 匿名
A
雪會化是因為它通過各種渠道吸收到了熱能，熱能的傳遞對于不同介質來說效率是不同的。雪從物質上來看是水，而水的比熱容是很高的，因此想讓雪的溫度升高升到融點還是需要很長時間的，所以雪本身就不是特別容易化的。地上的雪會和地面之間進行熱傳遞，通常地面的溫度要比雪高，再加上雪比較?。虼說逼祿厴蛘嚀舫な奔湔丈浜缶突嶧?。
而對于堆積起來又高又厚的雪人來說，它的密度比天然的積雪要大，因此外部的雪開始化時內部仍能在很長時間內保持低溫。事實上雪擠壓之后的絕熱效果還是很不錯的，因此才會有雪屋這一存在。另一方面，雪人在融化時是不均勻的，并不是由外而內一點點化掉的。當融化掉一部分之后，間隙被導熱性很差的空氣填充之后就會較長時間的維持這一狀態。比如有些雪或者冰實際上并不是和地面直接接觸的，它們之間存在一層薄薄的空氣，這是因為與地面直接接觸的時候熱傳遞快容易化，而融化掉一部分后空氣進去了，空氣的導熱性差因此化的慢。所以即便雪人從外表上看似乎沒有化，但其內部其實已經不飽滿了，有很多微小的空洞。
3
Q
為什么在我不打出租車時候，周圍一看全是空車，而到我打車時候怎么空車一下變少了？
by 匿名
A
以北京為例，在上下班的高峰期道路會比較擁擠，但并不是全城都處于擁擠狀態，而是在極個別道路上擁擠非常嚴重，有些道路則沒有那么擁擠。也就是說，同一時刻在不同的地方、或者同一地方的不同時刻，車流量是不同的。對于常年開出租車的老司機來說已經有經驗了，知道什么時候該去哪片拉客。因此首先由于出租車的分布本就存在地區性、時間性差異，使得客觀上確實在你需要打車的時候整體上的打車需求都很高，進而打不到車。
其次，這當中也包含了心理學要素。當你不需要打車時，一方面可能你是不緊不慢地在壓馬路，此時時間的流逝對你來說沒有那么敏感；另一方面空車的標記牌亮著使得你更容易發現它，所以事實上你的觀察就存在偏差，因為很多載客的車被你忽略掉了。而當你想打車時，你的注意力會集中在每一輛路過的出租車上，之前被你忽略掉的載客的車就能夠看見了。而當你著急地想前往目的地時也會覺得時間漫長，因此就會更加覺得車難打。
4
Q
通過捂住發聲物體來降低聲音的原理是什么?
by 匿名
A
聲音的傳播實際上是振動在介質中的傳播，不同的介質對于振動的傳遞能力是不同的。所謂聲音的高低實際上是振幅的大小，振幅大則聲音就大。舉一個例子，當把一個球以相同的高度分別在堅硬的地面和在松軟的泥土上釋放后，其彈起的高度是不一樣的，松軟泥土上的球會更快的靜止在地面上。
聲音的傳遞也是同樣的道理，捂住聲源的那一物體其對于振動的傳遞能力弱，很容易就吸收并耗散掉了振動的能量，因此就能起到降低聲音的作用了。
5
Q
證明光速不變的實驗有哪些？
by 匿名
A
證明光速不變的實驗有很多，但其基本思路有兩個，一個是在同一個慣性系中比較不同方向上的光速，一個是觀察不同慣性系中的光速。從具體的實驗操作來看可以分為兩大類，一類是專門設計的各種實驗儀器去驗證，一類是通過觀測天文現象來驗證，比如觀測雙星系統的光速與光源的運動無關。鑒于篇幅關系就不逐個介紹了，感興趣的讀者可以參考《狹義相對論實驗基礎》。在此我們簡單的介紹一下著名的邁克爾遜-莫雷實驗。這一實驗最初的目的其實為了驗證以太的存在，在狹義相對論誕生之后被認為是光速不變原理和狹義相對性原理以及否定以太論的重要實驗基礎。
其實驗原理如圖所示：

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如果存在以太，則當地球穿過以太繞太陽公轉時，在地球通過以太運動的方向測量的光速（當我們對光源運動時）應該大于在與運動垂直方向測量的光速（當我們不對光源運動時）。因此當兩束光到達觀測屏時便具有了光程差，可以形成干涉條紋。同時如果將儀器旋轉90度則能夠觀察到干涉條紋的移動。但實驗結果卻并沒有觀測到干涉條紋。因此否定了以太的存在，并證明了光速在不同慣性系和不同方向上都是相同的。
6
Q
微波爐加熱食物的原理是什么？
by 華
A
微波爐加熱的其實并不是食物，而是里面的水。
回答這個問題我們需要從微波是什么開始說起。微波實際上就是頻率為 GHz，也就是每秒振動數十億次的電磁波。我們都知道電磁波其實就是周期性變化的電場和磁場。而水分子的是一個正負電荷中心并不重合的一個分子。在電場的作用下，正電荷中心被拉著往電場方向跑，而負電荷中心被拉著往反方向跑。如果這個電場是周期性變化的電?。?那么它就會拉著水分子周期性地擺動，從而把電磁波的能量轉化為水的內能，也就是熱。用一個很老的歌來唱大概就是：水分子跟著電場，讓我們一起搖擺~

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萬千水分子，在線給你打 call，藍色的是氫原子，黃綠色的是氧原子
當然，我們知道微波爐的工作頻率為 2.4 GHz，這個頻率并不是隨便取的。原因并不是網上很多資料里面說的為了讓微波和水分子產生共振，事實上恰恰是為了避開共振。下面這張圖里面的藍線代表不同溫度下的水，吸收各個頻率的電磁波的能力。黑線畫出來的是 2.4 GHz所在位置，顯然并不是共振吸收，也就是吸收峰所在的位置。道理其實也很簡單，如果我們選擇的是水共振吸收的頻率，也就是頻率大約為 10 GHz 的電磁波，那電磁波大部分的能量都會被表面的水吸收，從而無法穿透到食物內部加熱里面的水。這種微波爐加熱出來的食物只能是外部火熱，內心冰冷。

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介電常數和介電損耗隨溫度變化曲線
有心的讀者肯定發現了，我們平時用的 Wi-Fi，2.4 GHz 的。我們平時用的藍牙，頻率也是 2.4 GHz 的。這些其實不是巧合，大家都用這個頻率是因為 2.4 GHz 的 ISM 頻段無須申請許可證。這個頻率是公開頻段，不管是民間還是政府都可以使用。而在 ISM 頻段 2.4 GHz ~ 2.5 GHz 這個波段信道有限，卻要傳遞這么多東西，難免擁堵，因為設計之初（1947 年確定標準）這只是給當時還是 baby 狀態的微波加熱應用留的，沒想到后來還起到了通信的用途，承擔了太多他不該承擔的責任。所以現在我們也見到越來越多的 5G 頻段工作的 Wi-Fi，就穿墻能力特別差的那個，但是信號穩定，不容易受到干擾。
這里的 5G 是指 5 GHz 的電磁波頻率，和現在正在蓬勃發展的 5th Generation 的 5G，第 5 代通信技術不是一回事。
7
Q
從物理學的角度分析“斑羚飛渡”是否可能？
by 匿名
A
讓我們先回顧一下斑羚飛渡的原文。文中關于斑羚飛渡的描述是半大的斑羚先跑，老斑羚在后邊跟著，半大的跳的高，老的跳的低，當老斑羚到達空中最高點時，半大的斑羚正好落在老斑羚身上，完成二次跳躍。
從物理學角度來看，半大的斑羚能夠完成二次跳躍其原理是動量守恒，它踩在老斑羚身上再次起跳可以獲得一次加速，而代價則是老斑羚會獲得相反方向的動量而快速下墜。在二次跳躍的過程中，僅有半大的斑羚在做功提供動能，其肌肉做的功一部分用于自身二次加速，一部分傳遞給了老斑羚，因此這個二次跳躍其初始動能大約只有第一次跳躍的一半，正如文章中所描述“這半大斑羚的第二次跳躍力度雖然遠不如第一次，高度也只有地面跳躍的一半，但已足夠跨越剩下的最后兩米路程了。”
我們不考慮兩只斑羚能否精確地在空中對接，事實上這一過程是非常難的，其默契度不亞于雙人跳水，對于自然界中的斑羚來說，想要完成這一配合是不可能的，即現實中的斑羚飛渡是假的，在這里我們假設它們可以精確對接，僅從物理角度分析這一對接是否可能。
在進行物理的分析與計算之前，我們需要把這個問題稍微簡化一下，我們假設這是兩只真空中的球形斑羚，近似可以認為是兩個質點。
從物理學角度來看，斑羚飛渡這一過程是兩個質點在做斜拋運動，它們的初速度不同，初速度與水平方向的夾角不同，并且有一個Δt的時間差，然后要求這兩條軌跡能夠有交點。文章中給出了一個約束條件，即兩只斑羚對接時老斑羚正好處于它的最高點。物體做斜拋運動到達最高點時意味著豎直方向上速度正好減為0 。利用這些條件我們可以建立如下的方程：

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可以看出一共有6個自由度，但是只存在3個方程，因此方程的解有無數組。當然，這些參數并不是任意取值的，首先Δt不可能無限大，應該是在1s以內的一個值。除此之外，v1和v0也不可能無限大，并且v1與v0的差值也不能無限大。從數學上來看，只要對方程里的參數進行調整，總可以得到解，即數學上斑羚飛渡的解是存在的，因此對于學數學的而言斑羚飛渡是可行的。對于學物理的人來說，通常并不能理解費盡心思去證明解的存在而不進行具體的求解，因此在此讓我們進行一個簡單的計算來得到一個合理的物理解。
我們以跳羚為例，其奔跑速度可以達到96km/h，騰空跳躍可以達到3米。跳躍離地瞬間的速度要小于奔跑速度，我們假設跳羚是以45度角起跳最高能夠達到3米，因此可以計算出其起跳的初速度為10.8m/s，文章中說半大的斑羚二次跳躍的距離是兩米，因此我們假設半大的斑羚使出洪荒之力能夠跳出4米遠，因此其跳躍初速度為6.3m/s 。我們假設它是以這一速度45度角起跳的，并假設老斑羚比它晚起跳0.5s 。利用這一組數據，可以先計算出t≈0.3s，進一步可以計算出兩只斑羚對接時的水平位移為3.56米，而此時半大的斑羚距離地面的高度為0.44米。因此斷崖的寬度大約有5.5米，半大的斑羚確實是跳不過去的。
by Patwf

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本期答題團隊：
物理所 Patwf、Cloudiiink
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