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說到柑橘

這可是好東西

健康有營養(yǎng)

還能……

驅(qū)貓……

那么為什么

貓主子對(duì)柑橘的味道

這么敏感呢？

Q1

問問吸貓所，為什么一些動(dòng)物(比如貓)會(huì)對(duì)柑橘類水果的味道十分敏感?

答：

許多養(yǎng)貓人士都會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)現(xiàn)象，那就是貓咪可能會(huì)在剝橘子的時(shí)候露出厭惡的表情，并主動(dòng)回避，仿佛遇到了可怕的毒物。

其實(shí)讓貓咪反應(yīng)如此強(qiáng)烈的氣味并不僅限于柑橘類水果，還有檸檬，樟腦丸，膏藥，牙膏，風(fēng)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?yàn)樨埖谋亲优c人類大有不同。它們擁有發(fā)達(dá)的嗅球和大面積的嗅粘膜表面，面積約為5.8平方厘米，是人類的兩倍。貓的鼻子里有4500萬至2億個(gè)氣味敏感細(xì)胞，而人類只有500萬個(gè)氣味敏感細(xì)胞。貓的嘴巴頂部還有一個(gè)人類沒有的器官：雅各布森器官。這個(gè)器官允許它們以人類無法感知的方式感知某些香氣。因此，對(duì)于人類而言非常平常的柑橘味氣息，對(duì)貓咪來說就像化工廠的刺鼻化學(xué)藥品一樣濃郁。也難怪貓咪會(huì)反應(yīng)如此強(qiáng)烈。

（圖庫版權(quán)圖片，不授權(quán)轉(zhuǎn)載）

當(dāng)然，貓咪對(duì)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(duì)貓薄荷里的荊芥內(nèi)酯（Nepetalactone）也同樣感受強(qiáng)烈，但不同于對(duì)柑橘類的厭惡，貓咪遇到貓薄荷時(shí)，常常會(huì)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(duì)橘子里的精油和檸檬酸的厭惡行為是它們對(duì)自身的保護(hù)。貓的肝臟對(duì)一部分人類認(rèn)為無害的化學(xué)物質(zhì)排毒能力較差。橘子里的檸檬酸和精油，如果貓咪大量攝入，會(huì)引起胃部刺激，甚至可能引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)抑制。當(dāng)然，對(duì)柑橘類氣息的敏感是貓咪進(jìn)化時(shí)獲取的保護(hù)自身的能力，是由基因決定的，也就存在個(gè)體差異。但即便貓咪對(duì)柑橘并不厭惡，也不要輕易嘗試喂食柑橘，一旦引發(fā)中毒就麻煩了。畢竟鏟屎官們喜歡的“貓中毒”，并非讓貓咪中毒，而是被貓咪迷到神魂顛倒的感受。對(duì)其他的動(dòng)物，例如狗狗，還有同為貓科的獅子老虎，它們也同樣擁有敏銳的嗅覺，也同樣不能大量攝入橘子里的檸檬酸和精油。

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(hù)動(dòng)物協(xié)會(huì)獸醫(yī)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么？

答：

對(duì)于下廚的人來說，如果不小心把鍋搞粘鍋了，那么焦煳狀的物質(zhì)就會(huì)附著在鍋上，摳都摳不下來，令人刷鍋的時(shí)候極度痛苦。但是一個(gè)熟練的廚師，是很少粘鍋的。這是因?yàn)?，中國幾千年流傳下來的烹飪和廚具保養(yǎng)方法里，就蘊(yùn)含了非常深刻的物理學(xué)原理。

鍋的材料很關(guān)鍵，在這里我們稍微具體問題一點(diǎn)討論中國傳統(tǒng)烹飪技術(shù)里使用的鐵鍋。鋁鍋在中國家庭中并沒有那么常見，而不粘鍋不粘的原理是因?yàn)楸砻嬗小艾F(xiàn)代工業(yè)”制作出來的涂層，原理和鐵鍋不同。中華鐵鍋的秘密在于“開鍋”。

一般買到鐵鍋，第一件事情是“開鍋”，做法很簡單：找一塊動(dòng)物油脂，放進(jìn)鍋里以涂抹灼燒。經(jīng)過這種處理后的鐵鍋，鍋的表面會(huì)形成納米級(jí)四氧化三鐵小球，這些附著在鐵鍋表面的小球可以讓鍋在潤油后被油浸潤，（小聲：這個(gè)研究還發(fā)了SCI，見參考文獻(xiàn)）。所以經(jīng)過這樣處理的鍋，會(huì)看上去油亮亮的，可以被油充分浸潤，炒菜時(shí)用油潤一下，上面就會(huì)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(xiàn)：

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

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

by Luna

Q3

長笛為什么不正對(duì)著口吹才能吹出聲?

答：

首先說一下長笛的發(fā)聲原理。眾所周知，聲音是由于振動(dòng)產(chǎn)生的，以波動(dòng)的形式傳播。由于能量會(huì)隨著聲波而被傳遞，所以需要機(jī)制來提供動(dòng)力。單簧管等樂器一般靠簧片的振動(dòng)提供動(dòng)力，而長笛發(fā)聲時(shí)，從嘴中吹出的氣流撞擊在吹口孔洞的邊緣上，一部分進(jìn)入管中，引起管中氣柱受到擾動(dòng)。管中氣柱的運(yùn)動(dòng)會(huì)反過來影響進(jìn)入管中的氣流產(chǎn)生擺動(dòng)，這樣相互作用下，進(jìn)入管中的氣流速度大小、方向、壓強(qiáng)等參數(shù)會(huì)趨近于周期性變化，最終會(huì)達(dá)到一種叫做“諧振”的狀態(tài)。

吹口處氣流示意圖

（圖庫版權(quán)圖片，不授權(quán)轉(zhuǎn)載）

長笛雖然看起來是一端開放，但如果仔細(xì)觀察演奏者，你會(huì)發(fā)現(xiàn)吹口孔很大一部分與大氣相通，所以其實(shí)是兩端開放的。在這種條件下，管中空氣在某組頻率下會(huì)形成“駐波”，而這些頻率就是前面說的“諧振”狀態(tài)下的頻率。達(dá)到諧振時(shí)，這些頻率的聲音信號(hào)的振幅會(huì)被放大，長笛就發(fā)出了特定音高的聲音。

知道了發(fā)聲原理，就很容易解釋為什么需要不正對(duì)著吹才能發(fā)聲了。因?yàn)闅饬餍枰瓦吘壟鲎膊拍墚a(chǎn)生擾動(dòng)使得空氣振動(dòng)發(fā)聲。如果正對(duì)吹口吹氣，那么空氣和吹口邊緣幾乎不會(huì)發(fā)生相互作用，也就不會(huì)有周期性變化的動(dòng)力，空氣也就不能振動(dòng)發(fā)聲。

參考資料：

Flute acoustics: an introduction to how a flute works

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

by 有希的肥貓

Q4

地球磁場是怎么形成的？

答：

地球磁場的起源問題一直是物理學(xué)的一大難題，至今還沒有得到解決。在對(duì)地球磁場的探索過程中，科學(xué)家曾提出過許多假說，其中的自激發(fā)電假說（發(fā)電機(jī)模型），在觀測、實(shí)驗(yàn)和理論上得到了許多認(rèn)證，是目前被研究較多的一種模型。

在地核與地幔的交界位置，存在導(dǎo)電的液態(tài)物質(zhì)，由于內(nèi)外兩側(cè)溫度不同，這種物質(zhì)會(huì)形成對(duì)流（內(nèi)側(cè)物質(zhì)被加熱后向外側(cè)上升，外側(cè)物質(zhì)冷卻后向內(nèi)側(cè)下落）。在某一時(shí)刻，液核中出現(xiàn)一個(gè)初始的微弱磁場 (稱為“種子磁場”），導(dǎo)電物質(zhì)在對(duì)流運(yùn)動(dòng)下切割磁感線產(chǎn)生電流（電磁感應(yīng)原理），這個(gè)電流又反過來產(chǎn)生一個(gè)磁場疊加在種子磁場上，使得原磁場不斷加強(qiáng)，從而產(chǎn)生了地球磁場。

下圖為地球磁場的發(fā)電機(jī)模型，金屬圓盤為地球內(nèi)部的導(dǎo)電液態(tài)物質(zhì)。圓盤在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，通過外接“導(dǎo)線”將感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場疊加在另一個(gè)圓盤上，兩個(gè)金屬圓盤相互耦合，使得磁場的極性能夠發(fā)生顛倒，很好地解釋了歷史上出現(xiàn)的地球磁極反向的現(xiàn)象。但“種子磁場”的來源問題以及地球內(nèi)部為什么會(huì)有這種金屬圓盤耦合的結(jié)構(gòu)仍存在著爭議，有想法的小伙伴可以留言提出自己的猜(jia)想(shuo)。

參考文獻(xiàn)：

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(xué)院學(xué)報(bào),2008(02):26-30.

by 荔枝果凍

Q5

微觀粒子的波粒二象性指什么？

答：

我相信大家平時(shí)在物理書籍上讀到這句話的時(shí)候肯定會(huì)很費(fèi)解，因?yàn)檫@個(gè)東西在我們的宏觀時(shí)間看來反常識(shí)的，一個(gè)東西怎么可能是粒子又是波呢？？其實(shí)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(shí)具備波的特征而且也具備粒子的特征。在量子力學(xué)還沒成熟之前，物理學(xué)家研究的對(duì)象總是被劃定為波和粒子兩種，認(rèn)為這是兩個(gè)完全不同的研究領(lǐng)域。。第一個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)是1905年愛因斯坦提出了光量子來解釋光電效應(yīng)，這把我們平時(shí)認(rèn)為是波的光賦予了粒子的性質(zhì)。第二個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)是1924年德布羅意提出了物質(zhì)波的概念，即實(shí)物粒子是具有波動(dòng)性的，物質(zhì)波假說在1927年通過電子衍射實(shí)驗(yàn)成功證明（電子具有和光一樣的衍射現(xiàn)象）?。≡谶@兩個(gè)關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn)后，波粒二象性才被科學(xué)家們所承認(rèn)。

最后掛一張2015年瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）的科學(xué)家成功拍攝出有史以來第一張光同時(shí)表現(xiàn)出波粒二象性的照片[1]。以前我們都只能分開觀察到光的粒子性或者波動(dòng)性，而這個(gè)照片是可以看到光的波動(dòng)性并且同時(shí)體現(xiàn)出光的粒子性！想知道實(shí)驗(yàn)具體的操作方法感興趣的小伙伴可以看一下引用2哦～

圖片來源：參考文獻(xiàn)[1]

參考文獻(xiàn)：

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(tuán)隊(duì)：

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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