你还记得上一次吃口香糖是什么时候吗？
为什么口香糖要用“锡纸”包装？
还要设计成锯齿边？
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问答导航 Q1 开空调的时候是把温度设高一点凉得快还是设低一点凉得快？ Q2 为什么挠痒的地方就不痒了，挠不痒的地方就痒了? Q3 为什么双面胶不会像粘其他东西一样死死地粘住它背面的那层白色纸？ Q4 铁块烧红后，经过捶打后掉下来的碎片是什么？ Q5 人是如何做到直立行走时不会摔跤？ 人体内有没有“陀螺仪”？ Q6 为什么口香糖的包装要设计成锯齿边？ Q7 为什么在地球和月亮各自质量不损失的情况下，月亮反而会远离地球？难道不是最终月亮会撞向地球？ Q8 为什么车轮减速转动的时候，看着就像在反着转?Q1 开空调的时候是把温度设高一点凉得快还是设低一点凉得快？
by 我的命是空调给的
答：
空调降温的核心在于其内部的制冷循环，由压缩机驱动制冷剂在蒸发器（室内机部分）和冷凝器（室外机部分）之间循环流动。制冷剂在蒸发器内吸收室内空气的热量并蒸发，从而使空气冷却；这些冷却后的空气被吹回室内。同时，吸收了热量的气态制冷剂被压缩机压缩成高温高压状态，送到冷凝器向室外散热，重新变成液态，完成循环。这里的关键角色是压缩机，它的工作模式决定了降温速度是否会因设定温度而变化。
目前家用空调主要分为非变频（定频）和变频两种类型。非变频空调的压缩机只有“全力运转”和“停止”两种状态。一旦你按下开关，只要室温高于设定温度，压缩机就会开足马力全速运行，以一个固定的、最大的功率进行制冷。因此，无论你把温度设定为舒适的26℃还是极低的16℃，在室温降到26℃之前，它的制冷速度是完全一样的。设定16℃只是意味着压缩机在达到26℃后不会停止，会继续工作直到降到16℃，这显著增加了运行时间和耗电量，但并没有让室温在最初阶段从30℃降到26℃的过程变快。
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而变频空调的压缩机则聪明得多，它的转速（功率）可以根据实际室温与设定温度之间的差值进行动态调整。当你将温度设定得远低于当前室温（比如从30℃直接设到20℃），压缩机会以高于常规的功率和转速运行，从而在降温初期提供更强的制冷能力。理论上，在这种情况下，设定20℃可能比设定25℃能更快地让房间达到25℃这个中间温度。许多变频空调还专门设有“强力/速冷”模式，本质上就是让压缩机在初始阶段以最大或接近最大功率运行一段时间。不过，即使设定低温能略微提升变频空调的初期降温速度，要达到那个极低的设定温度（如20℃）本身仍然需要足够的时间，且后期维持超低温度会非常耗能。
因此，结论很清晰：对于非变频空调，设定更低的温度完全不能加快降温速度，只会白白浪费电力。对于变频空调，设定一个远低于目标舒适温度的数值（或使用速冷模式），有可能在降温初期略微提升速度，但这效果有限，且代价是更高的能耗和潜在的过度制冷。从舒适性和节能角度出发，世界卫生组织和能源机构普遍建议将空调温度设定在24℃至27℃之间。配合使用电风扇促进空气循环，能有效提升体感凉爽度，无需依赖过低的空调设定。下次回家，不妨试试直接设定到26℃，再打开风扇，或许比盲目调到16℃更早享受到那份恰到好处的清凉。
by Chocobo
Q.E.D.
Q2 为什么挠痒的地方就不痒了，挠不痒的地方就痒了？
by 替罪哥
答：
痒觉和痛觉是两种相关但不同的感觉信号；当你挠痒时，会激活痛觉神经，传递疼痛信号，从而短暂抑制痒觉。大脑在接受多个感觉信号的时候，会像我们日常处理事务一样，先处理最要紧的——也就是痛觉；优先处理最强的痛觉的时候，大脑就会“占线”，从而缓解别的感觉。这个道理有点像是有些人抹酒精的时候，为了扛过这个疼痛从而紧紧地咬住嘴唇或者握紧双拳，制造额外的疼痛来缓解痛感的行为。
而反过来，当你不痒的时候，轻轻挠某些地方也会刺激同样的神经元，从而让你感受到机械痒觉。但是同样的，大脑也会选择性地处理信号：当你无聊或者注意力集中于你挠痒的地方的时候你会更容易感觉到痒。
不过值得注意的是，当你感觉痒的时候，挠痒并不是一个好的选择：因为我们在最开始提到了，挠痒的本质实际上是你用一定的痛感来“占线”，从而暂时覆盖掉了痒的感觉。但是大脑对于痛觉这种常见的“紧急情况”有一套成熟的处理机制：它会释放血清素来帮助控制疼痛，但是血清素对疼痛和瘙痒的感觉有混淆作用。当血清素从大脑扩散到脊椎的时候，他会影响其中的特定神经元，反而会加剧痒感。这就形成了“痒-抓-痒”的恶性循环。并且，挠痒还可能导致皮肤轻微损伤，激活某些神经-免疫信号，从而激活肥大细胞释放组胺，导致炎症以及痒感加重。很多人在被蚊虫叮咬之后瘙痒不止，如果挠的话会发现自己根本停不下来，就是因为上述原因；这时候科学的做法就是用些药或者风油精清凉油之类的，解决瘙痒的源头，而不是遵循本能，反而让情况变得更糟。
最后，你也可能注意到有时挠某个位置后，身体另一不同部位突然痒，这是“转移性痒觉”。其机制可能与脊髓或大脑皮层处理的交叉投射有关。
参考资料：
Madison R. Mack, Brian S. Kim, The Itch–Scratch Cycle: A Neuroimmune Perspective, Trends in Immunology, Volume 39, Issue 12, 2018, Pages 980-991, ISSN 1471-4906.
by ArtistET
Q.E.D.
Q3 为什么双面胶不会像粘其他东西一样死死地粘住它背面的那层白色纸？
by 正态分布
答：
双面胶上那层白纸叫离型纸，也叫硅油纸、防粘纸，其核心作用是防止胶带在卷曲存放时发生自粘，同时确保使用时能够轻松剥离。
离型纸的设计非常精妙，首先要选择某种材料做为离型衬底，至于选择什么材料，还要根据具体的应用环境而定。硅化纸是常用的离型衬底材料，如果需要具备模切能力，聚酯材料是首选。如果需要暴露在潮湿环境中，选择聚乙烯涂布纸会更好，因为它具有尺寸稳定性。 一般衬底材料确定后，还不能直接涂离型剂，因为离型剂具有一定的渗透性，如果没有阻隔的话，会渗透到纸张内部，造成固化不良以及离型剂使用量偏大等后果。所以需要先对衬底做涂塑处理（俗称淋膜）。不过，有些离型纸也不做涂塑处理，比如格拉辛、CCK等，它们采用的是其他特殊的处理方法。
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随后会涂上离型剂，这会大大降低表面能，确保胶带能撕开。离型剂以蜡和硅树脂为主，在常温下保持固态，具有粘性，而在一定温度下（150℃左右）发生融化。离型剂主要以有机硅离型剂为主，有机氟离型剂及其他一些非硅离型剂为辅。另外，胶带两面的离型力大小是不一样的，这也是为什么使用的时候胶带总是吸附在离型纸的一面。
参考资料：
王石花. 离型纸及其生产工艺分析[J]. 黑龙江造纸,2012,40(2):17-20.
by Sid
Q.E.D.
Q4 铁块烧红后，经过捶打后掉下来的碎片是什么？
by rinkumarked
答：
碎片的主要成分叫做“锻鳞”，通常是黑色、蓝黑色、棕红色薄片，高温下会发出火星状飞溅，类似焊花；而且性质脆、不具延展性。它的形成原理是在铁块烧红的时候，会与空气中的氧气发生剧烈的反应，生成氧化铁层，主要是氧化亚铁、氧化铁、以及四氧化三铁。这些氧化物在高温下形成一层脆而易碎的氧化皮。捶打过程中，金属发生形变，而这层氧化皮就会因应力剥落，形成碎片飞溅出去。一般而言，在锻铁温度处于900℃到1200℃的范围内，氧化亚铁占据锻鳞的绝大多数，但当温度低于650℃时，另外两种成分的比例就会上升。并且锻造不同合金成分（比如碳含量）的铁时，会对锻鳞的厚度和剥落行为产生显著的影响。
碎片的另一小部分则是微小的金属颗粒。这是因为猛烈锻打时，部分金属可能被直接打碎飞出，尤其是在边角部位；特别是锻打时，如果铁块烧得过热，金属会变得更软，局部容易脱落。不过这类碎片通常比氧化铁少得多，且金属本身比较坚固，飞出的也是极小颗粒。
参考资料：
Hara, Kenichiro, et al. “Microstructure of Oxide Scale on Hot-Rolled Iron.” Advanced Materials Research, vol. 922, Trans Tech Publications, Ltd., May 2014, pp. 242–247.
Graf, M.; Ullmann, M.; Korpala, G.; Wester, H.; Awiszus, B.; Kawalla, R.; Behrens, B.-A. Forming and Oxidation Behavior During Forging with Consideration of Carbon Content of Steel. metals 2018, 8, 996.
Behrens, B.-A.; Chugreev, A.; Awiszus, B.; Graf, M.; Kawalla, R.; Ullmann, M.; Korpala, G.; Wester, H. Sensitivity Analysis of Oxide Scale Influence on General Carbon Steels during Hot Forging. metals 2018, 8, 140.
by ArtistET
Q.E.D.
Q5 人是如何做到直立行走时不会摔跤？ 人体内有没有“陀螺仪”？
by 茉立
答：
人能够直立行走并保持平衡，绝非仅仅依靠强壮的骨骼和肌肉。这是一个由视觉系统、本体感觉系统（体感）和前庭系统紧密协同工作的结果，脑则是它们的指挥中心。视觉系统提供周围环境的参照物和空间方位信息，比如脚下的台阶或倾斜的路面。想象一下在完全黑暗的房间里走路，你会格外小心，甚至容易踉跄，这就是视觉信息缺失带来的影响。本体感觉系统则像遍布全身的微型传感器，位于肌肉、肌腱和关节中（比如脚踝、膝盖）。它们时刻感知着身体各部分的位置、运动状态以及受力情况。当你踩在一块不平的石头上，脚底的感受器会立刻将压力分布的变化信号传回脑，告知身体重心发生了偏移。
然而，核心的平衡控制专家是藏在颞骨深处的前庭系统，它主要负责感知头部的运动和空间方位。这个系统由两部分关键结构组成：半规管和耳石器官。三个充满液体的环形半规管互相垂直排列（想象一下房间的墙角），专门负责探测头部的旋转运动。当你转头或摇头时，半规管内的液体会因为惯性而滞后流动，推动管壁上的微小毛细胞，毛细胞弯曲就会产生神经信号。这些信号精确地告诉脑头部转动的方向、速度和角度。这，就是常被类比为“生物陀螺仪”的部分——它们的功能确实类似于工程学中的速率陀螺仪，通过感知角速度变化来维持方向感。比如你快速原地转圈后停下会感到天旋地转，正是因为半规管里的液体还在惯性流动，给脑发送了错误的“仍在旋转”的信号。
耳石器官则像内置的水平仪和加速度计。它们内部覆盖着富含微小碳酸钙晶体（耳石）的胶状膜。当你的头部发生线性移动（如向前行走、上下电梯）或相对于重力方向倾斜（如弯腰、抬头）时，这些耳石膜会因为惯性或重力作用而移动，同样牵拉下方的毛细胞产生信号。这样脑就能知道你是向前加速了、向后仰了，还是头朝下了（比如跳水时）。
这三套系统——视觉、本体感觉和前庭系统——每时每刻都在向脑（主要是脑干和小脑）发送海量信息。脑就像一个超级计算机，瞬间整合、分析这些数据，判断身体重心是否偏离了支撑面（双脚），以及偏离了多少、朝哪个方向。分析完成后，脑会立刻发出精确的指令给相关的肌肉群（尤其是脚踝、膝盖、髋部和核心肌群），指挥它们做出微小的收缩或放松调整，比如在你即将向前倒时，脚后跟的肌肉会收紧，脚趾会轻微下压，或者控制身体微微后仰，从而将重心拉回到双脚支撑范围内。整个过程在毫秒级内自动完成，无需你主动思考，让你能在崎岖的路面、摇晃的车厢，甚至是一边走路一边看手机时保持稳定。
所以，人体内确实没有手机或飞机里那种精密的机械或电子陀螺仪芯片。但前庭系统中的半规管，凭借其精巧的三维正交结构和利用液体惯性感知旋转运动的原理，在功能上扮演了类似“生物陀螺仪”的角色。它们是我们能够感知头部方向变化、保持动态平衡不可或缺的核心传感器之一。下次你再在摇晃中站稳脚跟，别忘了感谢这套精密身体构造的“祖传代码”，让我们成为平衡高手。
参考资料：
Reimann H, Fettrow T, Thompson ED, Jeka JJ. Neural Control of Balance During Walking. Front Physiol. 2018 Sep 13;9:1271.
by Chocobo
Q.E.D.
Q6 为什么口香糖的包装要设计成锯齿边？
by 匿名
答：
你有多久没嚼口香糖了？至少我已经记不清上次嚼口香糖是什么时候了。不过不知道你有没有注意到，大多数口香糖的包装都有一层银光闪闪的"锡纸"，而且这些包装的边缘往往都是锯齿状的。其实不只是口香糖包装，像报纸边缘、超市小票等也常常采用锯齿状设计，这背后可藏着不少学问。
首先要澄清一个常见的误解：我们常说的"锡纸"其实并不是用锡做的，而是用铝箔制成的。相比于锡，铝箔具有更多优势：熔点更高、成本更低，而且不会给食物带来异味。更重要的是，铝箔具有极低的透氧性，能有效阻隔氧气进入包装内部，防止食品氧化变质，大大延长保质期。铝本身还能与氧气反应，在表面形成一层致密的氧化铝保护膜，阻止内部铝继续氧化。此外，铝箔还具有良好的反光性能，可以反射热量，防止内部口香糖因温度过高而软化。再加上其出色的延展性和密封性，能有效阻隔外界细菌污染。最重要的是，铝箔表面能低，不易与口香糖粘连，加上银色的外观既美观又实用，这无疑是包装材料的理想选择。
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那么为什么要做成锯齿边呢？这要从几个方面来说。首先，锯齿状设计能减少机器的磨损率。因为锯齿刀具与材料是点接触，而平口刀是线接触，接触面积小得多，自然就更耐用。其次，在高速旋转的裁切机上，锯齿状的刀刃比笔直的刀刃更好裁开纸，失败几率更低，更加节省原料。另外，锯齿边还起到了防止割手的作用，这种设计通过分散接触压力，避免力量集中在锋利的边缘上，大大降低了划伤风险。
真没想到，一个小小的包装竟有这么多巧妙的设计。
by Sid
Q.E.D.
Q7 根据万有引力，两个星体互相吸引，在正常情况下必定会互相靠近。为什么在地球和月亮各自质量不损失的情况下，月亮反而会远离地球？难道不是最终月亮会撞向地球？
by 爱好物理小学生
答：
对于静止的两个星体来讲，确实如此，但是我们必须注意星体时刻都在运动，惯性和万有引力的作用结合在一起让天体的运行轨道成为圆形或者椭圆形。 首先我们讨论问什么月球没有直接撞向地球。在这里由于情况比较简单，而且问题也不涉及相对论，我们可以很简单的说明。我们将地球质量记为M，月球质量记为m，这里M>>m，所以我们可以近似认为地球不动，月球绕着地球转（这样做可以最大程度简化我们的说明）。如果月球的速度v大小合适，并且方向垂直于其与地球的连线，记它与地球的距离为r，那么此时万有引力 全部用于提供月球运动的向心力 ，月球会绕地球做匀速圆周运动，我们也可以定义角速度 ω ，如下图所示；
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我们也可以解出此时月球的速度大小为 ，万有引力对月球的这种运动状态的效果是持续改变其运动方向而不改变其大小，结果让它以不变的速度大小绕地球转。但是真实情况不是如此：在月球速度与地月连线垂直的时候它的速度大小并不合适，所以构不成圆周运动，但是速度依然处在一个合适的区间内，使得它不会因为速度过慢被万有引力拽下来或者是速度过快导致它逃逸，这时它就会在一个以地球为其中一个焦点的椭圆轨道上运动，如下图所示，它的运动遵循开普勒定律，也就是地月连线在同样的时间间隔内扫过的面积相等。
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我们刚刚提到了，其实月亮的速度大小如果“不那么好”，它确实会被地球拽下来或者逃逸掉，那么具体的速度大小是什么？这我们就需要考虑它在轨道上的总能量了。月球的动能是 ，万有引力势能是 ，让月球不被地球拽下来所需要的最低能量其实就是让月球“贴地飞行”的能量，也就是绕以地球半径为半径的轨道运行的能量，带入之前的公式我们可以得到最小能量是 ，最小速度是 ，其中R是地球半径。如果动能够大，足够让其飞到无穷远，也就是 的时候，月亮球会脱离地球的掌控，成为一颗自由（至少是相对地球而言）的“流浪星球”。
至于你所提到的月球远离地球，除了在椭圆轨道上抵达近地点后的半个周期内的“正常”远离以外，还有因为潮汐力使得月球的轨道整体离地球越来越远的这一部分。具体一点来说，就是地月之间的引力作用引起了地球上的潮汐现象，引发海洋与地壳产生一定的隆起，由于惯性和地球自转的原因，这个隆起相对于月亮的位置会超前一点，这个隆起的部分就会对月球产生一个沿公转轨道向前的引力，从而让月亮获得动能而远离地球。但是实际上这个远离带来的影响并不大，因为目前每年月球远离地球大约3.8cm，这会导致地球上的潮汐会变得弱一点，日食更少见一点，因为月球对地球的反作用力也会使地球的自转变慢一点。
参考资料:
Newhall, X., Williams, J.G., Dickey, J.O. (1990). Tidal Acceleration of the Moon. In: Brosche, P., Sündermann, J. (eds) Earth’s Rotation from Eons to Days. Springer, Berlin, Heidelberg.
by ArtistET
Q.E.D.
Q8 为什么车轮减速转动的时候，看着就像在反着转?
by Clear for take off
答：
这是由于当车轮转动频率大于人眼采样频率的一半时，会发生信号混叠现象，让车轮看上去在反着转。上过信号与系统这门课的同学是否还记得“奈奎斯特采样定律”，它告诉我们想要无失真地恢复模拟信号，采样频率至少应为模拟信号频谱中最高频率的两倍，如果采样频率低于信号最高频率的两倍，那么在信号重构时可能会发生混叠现象。怎么理解这个混叠现象呢，举个极端一点的例子。假设车轮转动频率是人眼的采样频率的一半，那就意味着你每次看车轮它都转了180度，如果车轮上有个标记，你会感觉这个标记在上下动，但无法判断车轮转动的方向。如果车轮转动频率刚好是人眼采样频率呢，那我们会误认为车轮是静止不动的！
生活中信号混叠的现象很常见，比如直升飞机的螺旋桨、风扇叶片都有可能出现倒转的现象。为了避免混叠，工程上通常会在采样前加一个抗混叠滤波器来过滤高于1/2采样频率的信号。而在影视拍摄中，会采用更高帧率的相机捕捉快速运动。
参考资料:
by Sid
Q.E.D.
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编辑：Sid
