第1輯 推薦序

    好奇是人類的天性，也是科學發現的原動力。各位讀者朋友，你們可曾對大自然的現像產生過好奇？比如：浪花為什麼是白色的？閃電為什麼總是彎彎曲曲的？用手機拍攝電視屏幕為什麼會有黑色條紋？……幼時的我們不會想到，一些看似普通的問題其實是我們接觸物理學的起點。隨著年齡的增長、知識面的拓寬，有些簡單的問題很容易解答；但有時候又會衍生出更多更新奇的問題或想法，總也得不到令人滿意的答案。隨著技術的進步，我們接觸到的現像越來越多，其中涉及的科學知識越來越廣，新事物出現的速度越來越快，科普工作者必須探索更新更有效的手段來滿足和進一步啟發大家的好奇心。
    2016 年 4 月，中科院物理所幾位年輕的科研工作者在物理所微信公眾號上創辦了“問答”專欄。專欄一經創辦，就引起粉絲們的強烈反響，掀起了一股向物理所公眾號提問的熱潮。專欄收到很多非常有趣的問題，而參與答題的人也從物理所的幾位師生，擴展到兄弟院所和其他高等院校的研究人員。很快，“問答”成了眾多粉絲每周期待的欄目。“問答”專欄到現在已經持續了一百多期，而本書的內容正是取自該專欄的精華，讀者們的問題分別歸納為生活篇、腦洞篇、學習篇、宇宙篇和量子篇五個部分。有的問題很簡單，但背後卻蘊藏著深刻的物理知識；有的問題角度新奇，閱讀答案的過程就像坐上了一輛科學的趣味列車。在這裡，有些問題會有確定的答案；有些問題卻隻能在“答案”的引導下讓人產生進一步的想像空間；有些問題甚至連科學家還沒有定論。
    正如書名《1 分鐘物理》所言，書中的大部分問題與答案可能隻需要一兩分鐘就可以讀完，讀者在碎片化的時間中可以汲取科學的養分。然而，在驚嘆物理學有多奇妙的同時，我們必須記住，僅僅一兩分鐘的時間很難徹底搞清楚一個物理問題，答案的提供者也無法確保所有的回答面面俱到。好的問題是一次探索的起點，但好的解答往往並不是探索的終點。這裡的回答更像是一把鑰匙，幫你開啟一扇好奇之門，門內更廣闊、更豐富的物理世界，需要讀者自己去發掘。希望這本書中的問題和答案可以讓你對物理學多一點興趣，對生活和大自然多一些好奇。
    科學知識是人類共同的財富，探求未知，並與更多的人共享，是科研人員的強烈願望。物理所微信公眾號的紅火，依靠的是一批鐵杆粉絲，其骨干是一批活躍在科學前沿的青年研究人員和充滿活力的研究生，他們的激情是“問答”專欄的堅強支撐。專欄的創立和進一步提升是“大眾科普”的嘗試，它不僅傳播科學知識，更著力於培育科學文化：好奇是求知的動力，質疑是創新的起點。我非常贊賞年輕同事和同學的激情和付出，熱忱向讀者朋友推薦這本非比尋常、大開腦洞的優秀讀物。
    願“專欄”越辦越好！期待本《1 分鐘物理》第二輯早日和讀者見面！
      
於淥
2019 年 1 月於北京
（序言作者繫理論物理學家、中國科學院院士）

第2輯 推薦序
還記得你是什麼時候接觸到“物理”這個詞的嗎？又是什麼契機引發了你對科學的興趣？你是否經常在家裡、在課堂上、在旅途中、在閱讀時……突然發出對某個現像的疑問呢？在產生這些疑問時，你都找人提問或自己找到答案了嗎？
2019 年3 月，《1 分鐘物理：“中科院物理所”趣味科普專欄[第1輯]》面世，書裡面238 則有知識、有趣味、有啟發的科普問答，就是從成千上萬個網友的提問中生發出來的。書出版後，很快受到了廣大讀者朋友的喜愛和推崇。在科學普及成為實現國家創新發展重要之翼的今天，科普工作者在感嘆社會公眾對汲取科學知識有著濃厚興趣的同時，也意識到科學傳播工作任重道遠。怎樣以通俗的方法講述嚴謹的科學，點燃民眾對自然科學的學習熱情，是我們一直在探尋的科普之道。
同樣在2019 年，中科院物理所微信公眾號創辦後的第五個年頭，粉絲數突破了百萬，承載著創作的喜悅和大家的期待，人氣“問答”專欄迎來了第200 期。在繼續為大家凝練精華的同時，時隔一年，《1 分鐘物理[ 第2 輯]》也“如約而至”。相信讀過第1 輯的讀者對叢書的內容特點和設計風格已經有所了解，為了更好地兼顧科學性和趣味性，第2 輯將所有問題歸納為十大類：力學篇、聲學篇、光學篇、電學篇、熱學篇、雜學篇、自然現像篇、腦洞篇、宇宙篇和學習篇。新的一輯希望能以更細致、更準確的分類，讓讀者更快鎖定想要了解的物理學知識。
在這一年“問答”專欄收到的問題中，我們欣喜地發現，越來越多的粉絲從生活的點滴中捕捉物理學的奧秘：“為什麼濕衣服不好脫下來？”“手機是如何測剩餘電量的？”當然也有在腦洞世界裡的各種思考：“人類若同步同向走路，能否擾亂地球的自轉？”“能用水澆滅太陽嗎？”每每看到這些妙趣橫生的問題，我就忍不住拍手叫好，這些看似“不著邊際”的問題，背後往往蘊含著深刻的科學知識，值得我們去思考去解答。在這些問題當中，很可能就有你一直“憋在心裡口難開”的疑問。
人類對未知無窮盡的探索附加了科學神秘的標簽，生活中無處不在的奇妙現像又揭示出真理就在身邊。中科院物理所播撒的科學種子之所以能夠發芽生長，是因為既立足於融媒體時代多平臺、多形式的傳播手段，也有賴於背後有這樣一群科學知識的“播種者”——熱衷於科學傳播工作的科學家和研究生們，是他們將嚴肅的自然科學講述得如此生動可愛。在這裡，我要對包括本書的參與者在內的所有科普工作者們為科學傳播工作的傾情付出表示感謝，同時誠摯地向讀者推薦《1 分鐘物理》繫列科普讀物，希望大家通過閱讀本書，在探究自然奧秘的過程中增進對物理科學新的認識，感受宇宙萬物的無窮魅力。

汪衛華
2020年3月於北京
（序言作者繫中國科學院院士、材料物理學家）

物理學是21世紀人們的知識標配。懂物理，做一個有能力理解自然的人，何其快樂也歟！1分鐘物理，日積月累，必見水滴石穿之功。
 ——中科院物理研究所研究員  曹則賢
   這是一本非常接地氣的科普書，它的問題全部來自中科院物理所微信公眾號的讀者提問，有每個人日常中都可能踫到的疑問，也有腦洞大開的問題，“物理君”的回答都是簡潔易懂，妙趣橫生。
 ——中科院高能物理研究所研究員  張雙南
  一個簡單的稜鏡就能夠讓我們看到太陽的彩虹美，而《1分鐘物理》就如同稜鏡，簡短有趣，能夠幫助我們一窺物理的奧妙，值得一看。
——中科院國家天文臺研究員  苟利軍
  對於喜歡思考的人，一個突如其來的問題往往像是照亮黑暗的一道光，會讓他瞬間找到思考的方向。為此，物理所的纔子們應該感謝所有拋出問題的讀者，是他們的腦洞成就了這本書中閃亮的答案——不僅清晰，而且有趣；看似輕松，實則用足功夫。雖說是“1分鐘1個知識點”，卻並非捷徑，而是曲徑通幽的入門處
 ——中央電視臺《加油！向未來》節目制片人  王雪純

沒有復雜公式但不失準確，沒有深奧原理但足夠奧妙。無論翻到哪一頁，你都能感受到物理的樂趣。
——老師好我叫何同學

每周五都期待“中科院物理所”公號“問答”專欄的推送，這裡就像百萬物理迷們的“轟趴”， 有追問、有解惑、有腦洞、有歡笑。《1分鐘物理》將“問答”一年的精華融於一書，猶如每次聚會後的合影留念，值得珍藏。
——李永樂老師

隻要仔細觀察，你就會發現生活中有許多習以為常的現像你其實並不了解。這本《1分鐘物理》一定能讓你重新審視那些生活中被錯過的有趣細節！
——畢導

《1分鐘物理》專治生活中各種常見的困惑，小問題當中往往隱藏著大道理，如果你也對生活充滿了好奇，那快來尋找答案吧！悟理，1分鐘就夠了！
——媽咪說MommyTalk

★在臺風的風眼扔一顆原子彈會怎麼樣？

物理君要贊美這個腦洞！哈哈！這應該沒什麼影響，原子彈的衝擊波範圍也就十幾千米吧。一個大點的臺風風眼直徑動輒二三十千米，更不要說外圍幾百上千千米的氣旋了。原子彈連風眼都填不滿。大自然說，你們人類完全不夠看啊。我知道，這肯定不是你們想要的答案。那我們來腦補一個特別特別大的原子彈和一場小型臺風吧！首先臺風眼是地表的低氣壓中心。大氣從四面八方流向風眼，然後在風眼外圍湧向高空。在那裡丟一顆原子彈，原子彈釋放的大量熱量會使臺風中心的氣壓短時間升高。這使得臺風短時間減弱。然而這並沒有（那個什麼）用，熱空氣會迅速往上層大氣湧，這又加劇了地表的低氣壓，於是更猛烈的臺風即將產生。所以，核彈對臺風是完全沒有辦法的。這是螳臂當車呀！砸顆小行星說不定有用。
09. 我們穿越回古代（比如秦朝）能發電嗎？
為了這個問題，物理君專門跑去翻了《史記》，這真是太為難理科生了。（不過術業有專攻，我盡力而為，如依然有史實錯誤，望勘正。）首先，秦朝的青銅冶煉技術已經非常成熟。而生鐵冶煉技術始於春秋後期，西漢開始大範圍應用，秦朝的冶鐵技術就算沒有成熟也不會差到哪裡去。這樣我們就有了兩種電化學活性不同的金屬，青銅和鐵，理論上就有了制造原電池的可能性。不過，由於鐵和銅的電化學活性差得不是特別多，再加上鐵中雜質多，青銅中又摻有少量錫。因此，這個原電池的效率必定是極差的。當然，光有金屬電極還不行，還要有酸和鹽組成的電解液。這在秦朝還真不一定有。因為常見的酸性植物，番茄啊，檸檬啊，那時都還沒引進。本地產的柑橘又在南方，而中國的南方大開發還要等到三國和南北朝時期。好在我查了一下，發現“橘生淮南則為橘，生於淮北則為枳”這句話原來出自《晏子春秋•內篇雜下》。我順手還發現原來春秋時期我們就已經有醋了！所以酸液也有了！因此，在秦朝，雖然電燈泡是完全沒有機會造出來的，不過電池可能真的能造出來哦！這還沒完，秦朝有沒有磁鐵這個事情似乎還沒有定論，但磁鐵是可以造的。將鐵粉部分氧化成四氧化三鐵，然後燒結成塊材，再讓它緩慢降溫到居裡點以下，這樣它就可以在地磁場的誘導下成為一個比較弱的磁鐵（這是富蘭克林說的）。這樣，有了磁鐵，有了鐵銅做的導線（當然，那時的鐵銅有可能延展性差，不足以制成線，不過無妨，不行我們就用金嘛），彼時蜀郡郡守李冰正在興修都江堰，當時的人有一定的水利工程能力，那麼……你懂的。

★為何沒有意識的人，抱起來比有意識的更重？我覺得是重心引起的力矩變化造成的，能給出詳細解釋嗎？
確實是“抱起來”更重，也就是人還是那麼重，但是抱起來要費的力氣更大一些。抱有意識的人，他也會主動抱著你，這時他緊密貼在你的身上，同時你的肩膀等部位也會替手臂分擔一部分重量。而無意識的人身體松散，抱起來不但全部重量都要靠手臂支撐，還要花額外的力氣保證穩定。比如在健身房舉鐵的時候，同樣重量的杠鈴和啞鈴，杠鈴舉起來會更輕松一些。題主說的重心引起力矩變化也有道理，類似的體驗包括，同樣重的箱子，體積比較小的更好搬。
另外，還有一個因素可能是題主做實驗的時候沒有考慮控制變量，抱有意識的人的時候抱的是80 斤的女朋友，抱無意識的人的時候抱的是80 公斤的室友。下次遇到室友喝醉這種情況有兩種解決方案，一種是扔下不管；另一種是像扛麻袋一樣扛在肩上，應該能一些體力，至於這種姿勢他是否舒服不重要，反正他已經無意識了。

★請問每次大型貨車、客車剎停後總能聽到放氣的聲音，這是什麼聲音？
大型客車、貨車在行駛過程中具有非常大的動能，想要在短時間內讓它停下來需要很大的力，剎車踏板踩起來也非常硬，一般需要使用壓縮空氣作為輔助來幫助我們剎車。
踩剎車時，壓縮空氣進入制動氣室推動剎車片，松剎車時，為了松開剎車片，需要將氣室中的壓縮空氣排出，此時就能聽到放氣聲了，剎車踩得越狠，松剎車後聽到的放氣聲越大。

★請問，順風時，聲音的傳播速度會不會變快？
假設風的各個部分定向運動的速度相同，那麼順風時，聲音的傳播速度會變快。
聲音在空氣中是怎麼傳播的呢？聲源振動引起附近的空氣分子振動，這些空氣分子又會引起它旁邊的空氣分子振動，振動通過空氣分子向遠處傳播，這就是聲音的傳播方式。聲音傳播的速度——聲速，與空氣本身的性質（包括氣壓、濕度等）有關。
風是空氣分子定向運動引起的，在和風速度相同的參考繫中觀察，風就是一團靜止的空氣，在這個參考繫中，聲速就是正常的聲速（大約340 m /s），但是如果站在地面上測量，聲速還要疊加上參考繫自身的速度。因此，地面上測到的聲速就變大了。
沿風速方向的聲速增大還會造成聲波向風速方向聚攏。“順風而呼，聲非加疾也，而聞者彰”，說的就是雖然聲音沒有變得更洪亮，但是可以讓更遠的人聽到，這就是風速改變聲速的結果。

★運動手環測心跳用的是什麼工作原理？
目前運動手環多數是通過測量反射光來監測心跳的，具體過程如下：手環將一束光打在皮膚上，當心髒泵血時，血管中充滿血液。血液傾向於吸收綠光反射紅光，因此心髒在收縮和舒張時會產生顏色不同的反射光，手環正是通過檢測這些反射光來記錄心率的。
可以看出想要有效使用手環監測心率需要正確佩戴纔行，不能有漏光，還要保證佩戴處血流通暢。

★手指能滑動手機屏幕，有些東西卻不能。什麼樣的材質纔能滑動手機屏幕呢？為什麼手機屏幕上有水滴時會發生觸屏失靈的現像？
現在絕大多數智能手機屏幕采用的都是電容式觸摸屏，當手指觸摸在金屬層上時，由於人體有電場，手指和觸摸屏表面會形成一個耦合電容。對於高頻電流來說，電容是直接導體，於是手指從接觸點吸走一個很小的電流，這個電流分別從觸摸屏的四角上的電極中流出，並且流經這四個電極的電流與手指到四角的距離成正比，控制器通過對這四個電流比例的精確計算，得出觸摸點的位置。因此，隻要利用的材質能和手機屏幕形成電容就行，如蘋果皮、西瓜皮、香蕉皮等導體都能滑動手機屏幕。絕緣體如厚紙張、塑料、橡膠等是不行的。
此外，當手上沾了太多水時去觸摸屏幕，由於屏幕上會產生太多感應位點，無法計算出準確的觸踫位置，因此會產生觸控漂移的現像，屏幕也就不靈敏了。
不過，隨著技術的進步，防水手機已經上市，目前能帶水操作的手機可以通過增強信號處理精度以及提高刷新頻率來分辨手指和水滴形成的導電面的細微差別。這樣，即使在水裡也可以通過觸屏操作手機了。

★車窗玻璃邊緣為什麼會有黑色的小圓點，有什麼作用？
很多車窗邊緣都有一些小黑點，而且越往裡越小，直到消失。這些小黑圓點的作用是在夏季和鼕季保護車窗玻璃不因溫度變化而受損。因為車窗玻璃是用膠固定在汽車的金屬框架上的，炎熱的夏天車窗玻璃被暴曬後，車窗玻璃與金屬邊框接觸的邊緣部位也會隨之升溫和膨脹。但是，車窗玻璃中間的位置是透明的，有透光性，吸收的熱量比周圍邊緣要少很多，所以中間部分的溫度就比四周低，這就很容易讓玻璃四周和中間部位的膨脹程度不同，給玻璃帶來炸裂的隱患。夏天如此，反之鼕天亦然。車窗邊緣的小黑點就是用來解決這個問題的。
小黑點從邊緣位置向中間逐漸變小，形成一個吸熱能力的過渡，從而使熱膨脹在一定距離上緩慢變化，保護車窗玻璃不會破裂。

★嗯……一個64G 的手機，裝滿文件後會變重嗎？
會。在解答這個問題的同時，我們需要了解一下各種存儲介質的原理。
磁盤：包括磁帶、軟盤、硬盤等，都是通過磁記錄數據的，寫入數據會改變其內部物質磁性排列方向，其質量理論上是不會變化的。
光盤：包括CD、VCD、DVD 等，都是通過光學結構記錄數據的，一般是一次性存儲介質，寫入數據就是在上面剟小坑，剟上就沒法抹平了，所以隻能刻錄一次，之後隻能讀。寫入數據之後，其質量理論上是降低了，因為剟了很多小坑。
閃存：包括手機存儲、固態硬盤等，都是通過電記錄數據的，每一個阱可以有有電子（1）和無電子（0）兩種狀態，寫入數據以後，保存的電子數目有變化，但不一定變多還是變少，所以質量也會有變化的，隻是太微乎其微。

★火焰導電嗎？
要想讓某個物體導電就要讓它內部存在足夠多的自由電子，這樣在電場的驅動下纔能產生電流。火焰具有較高的溫度，高溫會增加粒子的動能，使電子脫離氣體分子的束縛變成自由電子，整個火焰變成等離子體。因此，當火焰溫度足夠高時，火焰是可以導電的。我們可以利用火焰導電特性和火焰自身性質相關的特點對火焰的燃燒情況進行監測。比如，可以把一根金屬電極插入火焰中，在外加電壓的作用下，在噴嘴火焰中產生電流，檢測電流的有無就可以判斷火焰是否熄滅。