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說到柑橘

這可是好東(dong) 西

健康有營養(yang)

還能……

驅貓……

那麽(me) 為(wei) 什麽(me)

貓主子對柑橘的味道

這麽(me) 敏感呢？

Q1

問問吸貓所，為(wei) 什麽(me) 一些動物(比如貓)會(hui) 對柑橘類水果的味道十分敏感?

答：

許多養(yang) 貓人士都會(hui) 發現一個(ge) 現象，那就是貓咪可能會(hui) 在剝橘子的時候露出厭惡的表情，並主動回避，仿佛遇到了可怕的毒物。

其實讓貓咪反應如此強烈的氣味並不僅(jin) 限於(yu) 柑橘類水果，還有檸檬，樟腦丸，膏藥，牙膏，風油精，醋，香水等等。這其中的一大原因就是貓咪擁有非常敏銳的嗅覺。家貓的嗅覺是人類的9-16倍。這是因為(wei) 貓的鼻子與(yu) 人類大有不同。它們(men) 擁有發達的嗅球和大麵積的嗅粘膜表麵，麵積約為(wei) 5.8平方厘米，是人類的兩(liang) 倍。貓的鼻子裏有4500萬(wan) 至2億(yi) 個(ge) 氣味敏感細胞，而人類隻有500萬(wan) 個(ge) 氣味敏感細胞。貓的嘴巴頂部還有一個(ge) 人類沒有的器官：雅各布森器官。這個(ge) 器官允許它們(men) 以人類無法感知的方式感知某些香氣。因此，對於(yu) 人類而言非常平常的柑橘味氣息，對貓咪來說就像化工廠的刺鼻化學藥品一樣濃鬱。也難怪貓咪會(hui) 反應如此強烈。

（圖庫版權圖片，不授權轉載）

當然，貓咪對柑橘類的氣味感到厭惡也不能單靠其嗅覺敏感度解釋。例如貓對貓薄荷裏的荊芥內(nei) 酯（Nepetalactone）也同樣感受強烈，但不同於(yu) 對柑橘類的厭惡，貓咪遇到貓薄荷時，常常會(hui) 張開嘴巴，伸出舌頭，開心地打滾，仿佛一副癮君子的形象。

貓咪對橘子裏的精油和檸檬酸的厭惡行為(wei) 是它們(men) 對自身的保護。貓的肝髒對一部分人類認為(wei) 無害的化學物質排毒能力較差。橘子裏的檸檬酸和精油，如果貓咪大量攝入，會(hui) 引起胃部刺激，甚至可能引起中樞神經係統抑製。當然，對柑橘類氣息的敏感是貓咪進化時獲取的保護自身的能力，是由基因決(jue) 定的，也就存在個(ge) 體(ti) 差異。但即便貓咪對柑橘並不厭惡，也不要輕易嚐試喂食柑橘，一旦引發中毒就麻煩了。畢竟鏟屎官們(men) 喜歡的“貓中毒”，並非讓貓咪中毒，而是被貓咪迷到神魂顛倒的感受。對其他的動物，例如狗狗，還有同為(wei) 貓科的獅子老虎，它們(men) 也同樣擁有敏銳的嗅覺，也同樣不能大量攝入橘子裏的檸檬酸和精油。

參考資料：

https://en.wikipedia.org/wiki/Cat#Smell

https://en.wikipedia.org/wiki/Cat_senses#cite_note-sense_of_smell-15

https://en.wikipedia.org/wiki/Dog_health#Dangerous_foods

https://en.wikipedia.org/wiki/Cat_health#cite_note-21

美國愛護動物協會(hui) 獸(shou) 醫問答

https://web.archive.org/web/20120712174356/http:/www.aspca.org/Pet-care/ask-the-expert/ask-the-expert-poison-control/oranges

by YJY

Q2

廚師炒菜油潤一下鍋，就不容易粘鍋了，熱鍋不粘的原理是什麽(me) ？

答：

對於(yu) 下廚的人來說，如果不小心把鍋搞粘鍋了，那麽(me) 焦糊狀的物質就會(hui) 附著在鍋上，摳都摳不下來，令人刷鍋的時候極度痛苦。但是一個(ge) 熟練的廚師，是很少粘鍋的。這是因為(wei) ，中國幾千年流傳(chuan) 下來的烹飪和廚具保養(yang) 方法裏，就蘊含了非常深刻的物理學原理。

鍋的材料很關(guan) 鍵，在這裏我們(men) 稍微具體(ti) 問題一點討論中國傳(chuan) 統烹飪技術裏使用的鐵鍋。鋁鍋在中國家庭中並沒有那麽(me) 常見，而不粘鍋不粘的原理是因為(wei) 表麵有“現代工業(ye) ”製作出來的塗層，原理和鐵鍋不同。中華鐵鍋的秘密在於(yu) “開鍋”。

一般買(mai) 到鐵鍋，第一件事情是“開鍋”，做法很簡單：找一塊動物油脂，放進鍋裏以塗抹灼燒。經過這種處理後的鐵鍋，鍋的表麵會(hui) 形成納米級四氧化三鐵小球，這些附著在鐵鍋表麵的小球可以讓鍋在潤油後被油浸潤，（小聲：這個(ge) 研究還發了SCI，見參考文獻）。所以經過這樣處理的鍋，會(hui) 看上去油亮亮的，可以被油充分浸潤，炒菜時用油潤一下，上麵就會(hui) 附著一層油膜。粗略地說，這層油膜可以隔絕食物和高溫的鍋直接接觸，就不容易粘鍋了。

參考文獻：

Seasoning Chinese cooking pans: The nanoscience behind the Kitchen God's blessing

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2589965120300416

by Luna

Q3

長笛為(wei) 什麽(me) 不正對著口吹才能吹出聲?

答：

首先說一下長笛的發聲原理。眾(zhong) 所周知，聲音是由於(yu) 振動產(chan) 生的，以波動的形式傳(chuan) 播。由於(yu) 能量會(hui) 隨著聲波而被傳(chuan) 遞，所以需要機製來提供動力。單簧管等樂(le) 器一般靠簧片的振動提供動力，而長笛發聲時，從(cong) 嘴中吹出的氣流撞擊在吹口孔洞的邊緣上，一部分進入管中，引起管中氣柱受到擾動。管中氣柱的運動會(hui) 反過來影響進入管中的氣流產(chan) 生擺動，這樣相互作用下，進入管中的氣流速度大小、方向、壓強等參數會(hui) 趨近於(yu) 周期性變化，最終會(hui) 達到一種叫做“諧振”的狀態。

吹口處氣流示意圖

（圖庫版權圖片，不授權轉載）

長笛雖然看起來是一端開放，但如果仔細觀察演奏者，你會(hui) 發現吹口孔很大一部分與(yu) 大氣相通，所以其實是兩(liang) 端開放的。在這種條件下，管中空氣在某組頻率下會(hui) 形成“駐波”，而這些頻率就是前麵說的“諧振”狀態下的頻率。達到諧振時，這些頻率的聲音信號的振幅會(hui) 被放大，長笛就發出了特定音高的聲音。

知道了發聲原理，就很容易解釋為(wei) 什麽(me) 需要不正對著吹才能發聲了。因為(wei) 氣流需要和邊緣碰撞才能產(chan) 生擾動使得空氣振動發聲。如果正對吹口吹氣，那麽(me) 空氣和吹口邊緣幾乎不會(hui) 發生相互作用，也就不會(hui) 有周期性變化的動力，空氣也就不能振動發聲。

參考資料：

Flute acoustics: an introduction to how a flute works

https://newt.phys.unsw.edu.au/jw/fluteacoustics.html

by 有希的肥貓

Q4

地球磁場是怎麽(me) 形成的？

答：

地球磁場的起源問題一直是物理學的一大難題，至今還沒有得到解決(jue) 。在對地球磁場的探索過程中，科學家曾提出過許多假說，其中的自激發電假說（發電機模型），在觀測、實驗和理論上得到了許多認證，是目前被研究較多的一種模型。

在地核與(yu) 地幔的交界位置，存在導電的液態物質，由於(yu) 內(nei) 外兩(liang) 側(ce) 溫度不同，這種物質會(hui) 形成對流（內(nei) 側(ce) 物質被加熱後向外側(ce) 上升，外側(ce) 物質冷卻後向內(nei) 側(ce) 下落）。在某一時刻，液核中出現一個(ge) 初始的微弱磁場 (稱為(wei) “種子磁場”），導電物質在對流運動下切割磁感線產(chan) 生電流（電磁感應原理），這個(ge) 電流又反過來產(chan) 生一個(ge) 磁場疊加在種子磁場上，使得原磁場不斷加強，從(cong) 而產(chan) 生了地球磁場。

下圖為(wei) 地球磁場的發電機模型，金屬圓盤為(wei) 地球內(nei) 部的導電液態物質。圓盤在磁場中轉動，產(chan) 生感應電流，通過外接“導線”將感應電流產(chan) 生的磁場疊加在另一個(ge) 圓盤上，兩(liang) 個(ge) 金屬圓盤相互耦合，使得磁場的極性能夠發生顛倒，很好地解釋了曆史上出現的地球磁極反向的現象。但“種子磁場”的來源問題以及地球內(nei) 部為(wei) 什麽(me) 會(hui) 有這種金屬圓盤耦合的結構仍存在著爭(zheng) 議，有想法的小夥(huo) 伴可以留言提出自己的猜(jia)想(shuo)。

參考文獻：

https://baike.baidu***.com/item/%E5%9C%B0%E7%90%83%E7%A3%81%E5%9C%BA/6375102?fr=aladdin

韓鋒.地磁場的起源問題[J].河池學院學報,2008(02):26-30.

by 荔枝果凍

Q5

微觀粒子的波粒二象性指什麽(me) ？

答：

我相信大家平時在物理書(shu) 籍上讀到這句話的時候肯定會(hui) 很費解，因為(wei) 這個(ge) 東(dong) 西在我們(men) 的宏觀時間看來反常識的，一個(ge) 東(dong) 西怎麽(me) 可能是粒子又是波呢？？其實它是完全正確的——微觀粒子的波粒二象性是指微觀粒子同時具備波的特征而且也具備粒子的特征。在量子力學還沒成熟之前，物理學家研究的對象總是被劃定為(wei) 波和粒子兩(liang) 種，認為(wei) 這是兩(liang) 個(ge) 完全不同的研究領域。。第一個(ge) 關(guan) 鍵節點是1905年愛因斯坦提出了光量子來解釋光電效應，這把我們(men) 平時認為(wei) 是波的光賦予了粒子的性質。第二個(ge) 關(guan) 鍵節點是1924年德布羅意提出了物質波的概念，即實物粒子是具有波動性的，物質波假說在1927年通過電子衍射實驗成功證明（電子具有和光一樣的衍射現象）！！在這兩(liang) 個(ge) 關(guan) 鍵的節點後，波粒二象性才被科學家們(men) 所承認。

最後掛一張2015年瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）的科學家成功拍攝出有史以來第一張光同時表現出波粒二象性的照片[1]。以前我們(men) 都隻能分開觀察到光的粒子性或者波動性，而這個(ge) 照片是可以看到光的波動性並且同時體(ti) 現出光的粒子性！想知道實驗具體(ti) 的操作方法感興(xing) 趣的小夥(huo) 伴可以看一下引用2哦～

圖片來源：參考文獻[1]

參考文獻：

https://www.cas.cn/kj/201503/t20150305_4317219.shtml

Simultaneous observation of the quantization and the interference pattern of a plasmonic near-field

by justiu

本期答題團隊：

牧魚、有希的肥貓、gkmym、YJY、Luna、荔枝果凍、justiu

編輯：穆梓

來源：中科院物理所

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