加密的信息为什么用火加热会显形
又为何遇水消失
神奇的隐身术
到底藏着什么秘密？
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问答导航 Q1 用热水洗碗比用凉水洗碗好洗吗？ Q2 为什么有的地铁站在高速行驶的地铁上看窗外的广告还能看清楚？ Q3 压井这种人力水泵的杠杆，为什么连接活塞连杆的那一段杠杆会被做成圆弧形，直杆不能用吗？ Q4 人们过敏各有不同，是什么造成这些差异？人类会进化变异吗？ Q5 手机怎么知道触屏的是手指肚还是关节，或是其他不予反应的东西？ Q6 现实中存不存在圆球形的磁铁？如果存在，它的磁感线是什么样的？ Q7 为什么发呆的时候眼睛可以自动失焦? Q8 为什么动物的毛发无法长得和人类的头发一样长? Q9 清华大学出版社的抹水消图贴纸是什么原理？是因为水的折射率与图案相近吗？
Q1用热水洗碗比用凉水洗碗好洗吗?
by 匿名
答： 一想到冬天用凉水洗碗就是一种折磨，用温水不仅会增强洗碗时的愉悦感，还会洗的更干净哦。 是的，首先从手感上来说，热水洗碗比冷水洗碗更温暖，而且在热水中手感不像在冷水中那么粘腻；然后从去污来说，热水还能加速水分子的运动，使得它们更容易与油污接触并溶解，提高清洗效率；洗洁精里面的活性成分在热水下活性更高，更容易渗透到油腻的表面，进行油污分解，可以使清洁效果更强； by 蓝多多 Q.E.D.Q2为什么有的地铁站在高速行驶的地铁上看窗外的广告还能看清楚?
by 曾喜柚
答： 它的原理和前几期问答出现的转起来能显示图案的小风扇有异曲同工之妙，都利用了人眼的视觉暂留现象。视觉暂留现象是指当人眼接收到光信号产生视觉神经信号时，如果光信号突然消失，视觉神经信号不会立即消失，而是会保留0.1~0.4s，在这期间内大脑仍然认为在光信号突然消失的地方还有光存在。两者最大的区别在于，风扇是人不动扇叶动，而地铁窗外的广告是人动但是“扇叶”不动。[1]这些“扇叶”实际上是一根根等距排列的LED灯柱，间距在0.35米至约2米不等，它们在地铁隧道中长这样。[2] 接下来用一个简单的例子来讲解LED灯柱是怎么让人看清图像的。为了理解和解释方便，以下所有讨论都是以人为参考系，也就是人不动而LED灯柱动为基础进行的。 假设有一个均匀排列的红黄蓝三色图像如下图所示，LED灯柱均匀向右移动，在移动的过程中，分别在时刻1、时刻2、时刻3在原始图像对应的位置发出红光、黄光和蓝光。只要LED灯柱运动的速度足够快，快到人眼之前看见的信号还来不及消失，那么大脑就会认为灯柱以前出现过的地方都有光信号，从而自动地把此前出现的光信号拼接在一起，最终在时刻3看见完整的原始图像。 当然了，实际的图像要比这个简单的案例要大得多，所以在实际场景中，每隔一段距离都有一个灯柱，不停地重复上述时刻1到时刻3的过程，那么只要灯柱足够密且地铁足够快（对应人看到的灯柱足够快），那就能在几乎所有时刻都能看见清楚的图像。下面的两组动图展示了灯柱数量、速度与展示效果的关系。 你干嘛哎哟 而如果地铁运动的速度不够快，那就会变成这样： 哎哟不动了 这也解释了为什么这种广告基本上只会在地铁高速运动的时候展示了，只有当足够快时才能利用视觉暂留现象形成较为清晰的图像。 参考文献： . . by 小咕咕 Q.E.D.Q3压井这种人力水泵的杠杆，为什么连接活塞连杆的那一段杠杆会被做成圆弧形，直杆不能用吗?
by 飞鼠
答： 杠杆在运作过程中会围绕一个固定的支点旋转。连接活塞连杆的部分如果设计成圆弧形，可以确保连杆的连接点始终沿着杠杆的旋转轨迹移动。这种设计使得连杆能够平滑地传递力和运动，而不会出现卡滞或不协调的情况。圆弧形的连接部分能够有效地减少在连接活塞的杆产生的侧向力。这有助于降低活塞与活塞壁之间的摩擦和磨损，延长设备的使用寿命，并保持操作的顺畅性。 非圆弧形活塞连杆运动图示 圆弧形设计有助于在不同杠杆角度下保持连杆与杠杆的最佳接触角度，从而确保力矩传递的效率最大化。这意味着在整个操作过程中，人力输入能够更有效地转换为抽水的动力，减少能量损失。 圆弧形的连接部分通常比直线连接更具结构强度，人在操作过程中的应力沿着曲杆，相比于直杆，侧向的剪切力会小很多，使得杆能够更好地承受操作过程中产生的反复应力。这种设计减少了杆因结构疲劳导致的故障风险。 by Chocobo Q.E.D.Q4有人对鸡蛋慢性过敏，有人原来过敏，经过脱敏治疗不过敏了，有人急性过敏，有人慢性过敏，是什么造成这些差异？人类会进化变异吗?
by 匿名
答： 这是两个问题，一个是过敏的机制，另外一个是人类会进化变异吗，这里只回答第一个。 过敏是指人体的免疫系统对外来抗原，产生的异常免疫反应，通俗讲就是对非我物质响应不当和过度地响应（对人体自身抗原产生的异常免疫反应，虽然机制与过敏基本相同，但通常被归为自身免疫性疾病，代表疾病是红斑狼疮和类风湿性关节炎）。 过敏的生理机制目前解释的比较清晰，可以被细分为Ⅰ到Ⅳ四类超敏反应，其中最常见的是Ⅰ型超敏反应，由IgE介导下游的炎症因子释放，进一步刺激并产生粘液分泌、血管通透性增加、平滑肌收缩等症状（流鼻涕、水肿等过敏症状）。针对性的治疗药物主要是抗组胺药和皮质类固醇。脱敏治疗也是一个可选项，原理就是用少量多次使用过敏原诱导低水平的过敏反应，免疫系统自身的调节机制不会持续维持高度响应状态，逐渐会对低剂量过敏原脱敏，然后增加过敏原剂量重复这个过程，最终达到脱敏的效果（类似于心理学里面的系统脱敏法）。 而至于为何对于同一个物质，有的人过敏有的人不会过敏，这个目前没有定论，之后一些假说来解释。最广为人知的是“卫生假说”：童年时期微生物的感染和共生会帮助免疫系统的调整完善，降低日后过敏发生的概率。这个假说存在很多争议，但是它也为卫生条件改善过程中，人群中过敏和自身免疫疾病发生率的上升，提供了一个较为合理的解释。 by 某大型裸猿 Q.E.D.Q5手机怎么知道触屏的是手指肚还是关节，或是其他不予反应的东西？
by 哥别卷了
答： 当前绝大部分智能手机的触摸屏都是电容屏，而最简单的电容屏可以简化为一个四层复合玻璃板，其中有层氧化铟锡材料（ITO材料），透明并且可以导电。 当前大部分手机使用的是更为精细的投射式电容屏，它采用被腐蚀的ITO阵列，可以形成多个水平和垂直的电极。当手指触摸屏幕时，手指与触摸屏上的ITO阵列电容进行耦合，改变了屏幕的电场，引起感应电场，而手机芯片则会分析这一感应电场，并计算对应的屏幕位置，从而使手机做出响应。 手指肚与指关节及其他物体的区别在于，人的手指肚常常出汗，有较多的水分和电解质。因此手指肚导电率高，引起的电容改变和感应电场就更大，而指关节能引起的电容、电场改变相对更小，芯片就可以分别将两种不同的电场信号识别为指腹触碰与关节触碰。而使用其他非导体或者导电率很低的物体触碰屏幕时引起的变化就微不足道了，芯片也就无法识别这一触碰。 参考文献： 陈康才,李春茂.电阻式触摸屏两点触摸原理[J].科学技术与工程,2012,20(18):4525-4529. by 姬子隰 Q.E.D.Q6现实中存不存在圆球形的磁铁？如果存在，它的磁感线是什么样的？
by 山如黛
答： 踏破铁鞋无觅处，得来全不费工夫！ 圆球形的磁铁其实就在你的脚下，地球近似就是一个最好的例子，地球的磁感线从磁北极出发穿过空间回到磁南极，注意磁北极和地球的北极可不是一回事，磁轴和地轴也有一定的角度偏差。地球的磁感线的分布大致如下： 通过加工工艺，如粉末冶金法或烧结法，也能将磁性材料制成圆球形。常见的材料包括：钕铁硼磁铁（NdFeB）和铁氧体磁铁。圆球形磁铁在制造时会被磁化成类似条形磁铁的双极性结构，磁感线从磁北极出发，环绕圆球，最终汇聚到磁南极。磁感线分布可以通过铁粉实验可视化：将磁铁放入铁粉中，会发现铁粉主要聚集在两个极点，而在中部附近磁场最弱。 参考文献： 马千里.趣说地磁[J].知识就是力量,2023,(01):22-25. 张梦然.地球磁场或三十七亿年前已存在[N].科技日报,2024-04-25(004). by Serendipity Q.E.D.
Q7为什么发呆的时候眼睛可以自动失焦?
by 菜籽油
答： 如果你以为发呆的时候大脑不自觉地停止了转动，那你就大错特错了。 神经成像研究结果告诉我们，当我们处于发呆或休息状态时，大脑并未停止活动。恰恰相反，虽然外界的刺激被大脑忽略，各个脑区之间仍在不断地传递信息。这种不间断的信息传递被称为大脑的默认模式（Default Mode Network，DMN）。DMN是由多个脑区共同组成的复杂网络，它们相互连接，通过信息交换来维持我们的内在思维活动。这些思维活动包括但不限于自我反思、记忆回顾、未来想象和情感处理等。令人惊讶的是，它所消耗的能量是我们有意识地对其他外在刺激作出反应的20倍。 当我们发呆时，DMN被激活，大脑的注意力转向了内在的思维活动，不再主动指挥眼睛去关注特定目标。这时候眼球的肌肉群，特别是睫状肌会自然放松，晶状体恢复到默认的形态。这种变化使得两眼成像不再聚焦于视网膜上，从而导致视野变得模糊。 发呆不仅仅是人类的一种常见行为，也是大脑健康运作的一部分。因此，下次当你不由自主地进入发呆模式时，不必为浪费时间感到愧疚，或许你的大脑正在进行一次“深度锻炼”。 参考资料： by Sid Q.E.D.
Q8为什么动物的毛发无法长得和人类的头发一样长？
by RR
答： 动物的毛发不会和人类的头发一样长，这主要是基因所决定的。毛发和头发实际上是同一种东西，哺乳动物们进化出这种东西是为了实现各种各样的目的，比如我们的头发、猩猩以及猫狗的毛发是为了御寒，穿山甲的甲片——这实际上也是一种毛发——是为了保护自己。 动物们的毛发遵循着基因的指导，会稳定生长到指定长度然后停止，随后按照节律而脱落。譬如雄狮的鬃毛和身体毛发虽然都是毛发，但鬃毛可以达到16厘米长，远长于身体毛发，这就是基因所决定的。又譬如猫猫狗狗们每年都有换毛季节，它们的毛发会在一年中的大部分时候保持一定长度，并在某个很短的时间段掉落，这也是基因所决定的。研究人员们在人类、猩猩的遗传物质中都发现了一段产生Ⅰ型角蛋白ϕ hHaA的DNA。他们认为这种角蛋白影响了毛发的生长，并且在人类身上发现的这段DNA是未激活的，这表明人类的头发会一直生长下去。因此研究人员推测人类的头发可以持续生长正是因为人类的这段基因未被激活。 参考文献： Rebora A. "Have You Ever Seen A Chimpanzee Getting a Haircut?" Answering a Stimulating Question. Skin Appendage Disord. 2019 Nov;5(6):413. Neufeld, A.H. and Conroy, G.C. (2004), Human head hair is not fur. Evol. Anthropol., 13: 89-89. Winter, H., Langbein, L., Krawczak, M. et al. Human type I hair keratin pseudogene ϕ hHaA has functional orthologs in the chimpanzee and gorilla: evidence for recent inactivation of the human gene after the Pan-Homo divergence. Hum Genet 108, 37–42 (2001). by 姬子隰 Q.E.D.Q9清华大学出版社的抹水消图贴纸是什么原理？是因为水的折射率与图案相近吗？
by 匿名
答： “抹水消图”其实是一种防伪技术，即核径迹防伪，他是利用光学原理和特殊油墨制作的防伪技术，和它类似的就是纳米湿敏水显技术（这种技术在滴水后会变色，水分蒸发后颜色复原，也可以多次重复检验）。 这种防伪图案的油墨含有细小的颗粒，当涂抹清水时，水会填满细小颗粒之间的间隙，使得表面变得均匀，从而转变为镜面反射，导致原本的图案看不清，这不是因为水和图案的折射率相近，而是因为水的加入改变了图案表面对光反射的特性。 湿敏油墨，也可以理解为遇水变色油墨，在水滴入后油墨颜色从白色变成无色，这是利用水和油墨之间的相互作用，当水滴接触到油墨后，油墨中的化学物质与水分子发生反应，导致颜色消失，当水分子蒸发之后，油墨恢复原状。 这些特性不禁让我想到了初中时看过《冒险小虎队》，在里面，有写过用苹果的汁液写完字之后晾干，这时是看不到所写下的信息，但是当把这张纸放在火下烤时，字迹就会显露出来，这是因为苹果汁含有丰富的苹果酸，在空气中苹果酸易氧化并且加热过程会产生有色物质，所以可以作为一种信息加密的技术。 不知道读者小伙伴们，知不知道一些特殊的信息加密技术或者防伪技术呢？不如在下面留言大家一起交流一下呀！ 参考文献： 党玲玉,李佳奇.特种油墨在防伪印刷中的应用[J].广东印刷,2022,(06):48-50. by 蓝多多 Q.E.D.投票
本期答题团队
Serendipity、蓝多多、Sid、Chocobo、姬子隰、小咕咕、某大型裸猿
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编辑：蓝多多
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