为什么你睡觉时总流口水？| No.260

原创 Frions 中科院物理所

困意，总是来得毫无征兆
也许是网课老师的声音太催眠
也许是梦里的鸡腿太香
我们总是在醒来时才惊觉自己睡着了
然后发现我们嘴边
挂着一串晶莹的液体
一边假装淡定地擦嘴
一边却疑惑为什么睡着后会流口水

Q1

生鸡蛋蛋黄为什么在中间，它的密度大的话不应该沉入底部嘛，不管你怎么移动，蛋黄始终在中间，是否可以起到陀螺仪的作用？by 迷失孤岛

答：
因为鸡蛋的蛋黄是被系带固定在蛋中的，当然会始终在中间……因为是被固定的，当然当不了陀螺仪……
fig. 鸡蛋的结构
参考资料：鸡蛋
by 某大型裸猿
Q.E.D.

Q2

为什么人在睡觉的时候会流口水？

by 匿名

答：
睡觉时会流口水的最直接原因是嘴是张开的。身体每天会产生超过1升的唾液，唾液具有保持口腔湿润、帮助咀嚼、对抗细菌等多重功能。面部肌肉在睡眠期间放松，特别是在快速眼动睡眠睡眠期间，此时人的嘴巴有可能张开。由于睡觉姿势、身体状况等原因，唾液不会在喉咙后面积聚，也不会触发正常的吞咽反射，导致流口水情况的出现。
要注意的是偶尔流口水是正常的，但是经常性的过度流口水可能是身体在“报警”。引发这种症状的原因可能有：睡觉姿势（趴或者侧）、吞咽障碍、药物的副作用、鼻塞导致用嘴呼吸、过敏反应等等。一般来说，不用单独治疗睡眠中流口水的问题。但如果确实发现有如上诱因可以针对具体情况加以改善。
参考资料：Why Do People Drool in Their Sleep?
by yrLewis
Q.E.D.

Q3

动物如果在没有保护的情况下进入太空会咋样呢，会像一般科幻影视剧里冻起来吗（但是太空应该没有热传递介质啊）？还是会炸开（但是肌肉皮肤承压能力应该也不小啊）？by 匿名

答：
会死。首先动物在太空中并没有那么容易被冻死。因为太空中的气体过于稀薄，热导率太低，动物的热量几乎流失不掉。比起冻死，被晒死的风险是存在的——失去了大气层和地球磁场的保护，任何地球上的生命在宇宙射线和太阳辐射面前都是脆弱的。但是这都是慢性的死法，实际上死的会快得多。
炸掉的可能性不是完全没有。但是对包括人类在内的许多种动物来说，皮肤是足够坚固的，人类直接暴露在外太空中虽然会膨胀，但是不会炸掉，一个标准大气压的压力差皮肤还是吃得消的。
对于所有需要水和空气的生命，直接暴露在外太空的死法大体上是一致的，沸腾和窒息。外太空的气压几乎是0。在这种环境下，所有的气体都会被外太空掠夺走——可以蒸发的液体也是。在这种环境下，因为气压过低，水会直接沸腾变成气体逸散。想象一下，动物的眼睛、鼻子等等一切有水的地方，都会直接沸腾——但是不烫哦。
除此之外，这种气压会直接瘫痪所有需要呼吸的动物（可能需要排除有些奇怪的类似寄生虫之类的动物不需要呼吸），然后就是窒息死亡。对于人类，进入真空后十几秒之后就会晕厥，之后也就没有痛苦了。
参考资料：how long human survive outer space without spacesuit
by Luna
Q.E.D.

Q4

在不同的参考系当中，测量到的力是不是一样的？

by 体某委

答：
在所有匀速直线运动，也就是没有加速度的参考系中，F=ma是不需要添加惯性力修正的，我们可以用物体的加速度去测量所有力，当然，弹簧也是可以的。在这种情况下，不同的观察者测量得到的力是一样的。
但是在有加速度的参考系中，F=ma需要添加所谓的惯性力项进行修正。根据广义相对论中的等效原理，(局域的)不同的观察者无法确定自己受到了引力还是只是自己在做加速运动。这种情况下，力的测量就有可能引起一些“争议”，也就是拿个弹簧测量力，会得到不同的结果。
但是这种“争议”本质上都是因为所选取的参考系之间有加速度或者引力场不相同。如果人为地加上惯性力(引力也是惯性力)这种用来弥补的项，那么测量出来的力还是一样的。
by Luna
Q.E.D.

Q5

为什么自然界中的光波和人工产生信号的基本形式都是正弦波？为什么不是其他的函数呢？by 匿名

答：
我们先假想我们有一个“电磁场计”。这个电磁场计可以精确地测量出瞬间的，远小于电磁波波长的空间里的电磁场平均强度。现在我们把它放在各种各样的电磁场里，会看到什么呢？
我们看到的几乎不可能是正弦波(除非在特定的谐振腔内)。
因为自然界中的光波(交变电磁场)本来就不一定是正弦波，人工产生的光波(人工产生的交变电磁场)也不一定是正弦波。它们纷繁复杂，只是数学定理保证了任何电磁场都可以用傅立叶变换分解成若干正弦波的叠加而已。当然，它其实也可以被分解为其他各种各样东西的叠加。在经典电磁场的尺度上，没有什么形状的波是特殊的。
但是从量子力学这样的微观尺度上说，所有的光子都来源于基本粒子在微观尺度上的相互作用，比如荧光物质发出的光，来源于原子里的电子在能级间跃迁发出的光子。这样的一个单个的光量子，实际上是局域的波包而不是延展开的正弦波。世界上的所有的“光”，实际上都是一个个这样的小波包（光量子）叠加形成的。正弦波在数学世界中的地位毫无疑问是基本且重要的，可对于现实世界的光波来说，小波包才是最基本的单元。
by Luna
Q.E.D.

Q6

到底谁慢了？我看高速航行的人觉得他慢了，他看我也觉得我慢了。星际穿越里为什么只有黑洞边上的人慢了，不是相对的吗？by NaOH

答：
运动是相对的，引力是绝对的。运动不是时空的固有属性，而引力是时空的固有属性。
在双生子佯谬中，狭义相对论会给出所谓的相互看对方变慢了这样的结果，是因为运动是相对的。抛开两兄弟一个人在地面上一个人在飞船上的固有观念，在超高速飞船上的人和在太阳系中静止失重的人的运动状态有本质区别吗——没有。大家都在惯性系中。
我们可以做一个思想实验：把两人装入电梯，一个电梯在宇宙飞船上，一个电梯在太阳系中静止失重。两人可以在电梯里做任何物理实验，但是无法走出电梯，也无法看到电梯外面的景象。他们没有办法判断自己到底是在地球附近还是飞船上。这也就意味着，两个人所处的时空是等价的，这时一切才是相对的。因此没有“高速运动就会让时间流逝变慢“，只有“相对我高速运动就会让我觉得他的时间变慢了”。
但是引力是绝对的，没有相对引力这种说法。还是刚才那个思想实验：两个电梯，一个在飞船上，一个在有重力的地面上，电梯里的人有办法判断自己在太空还是在地球吗——有办法：扔一个球，看这个球是不是加速运动即可，地面上的球才会加速下落。所以受重力的电梯和不受重力的电梯的时空是不一样的。广义相对论告诉我们，在受重力的时空中，时间流逝会更慢。
总结一下，狭义相对论/相对运动引起的变慢全都是相对地变慢，你看我慢我看你也慢。引力/加速度引起的变慢都是绝对的变慢，会有-你看我慢我看你快这样的效果。
by Luna
Q.E.D.

Q7

从经济角度看，北半球比南半球发达，南半球的矿石等工业原料仍然在向北半球的主要经济体贩运，北半球的高楼大厦越来越多，假以时日，是否会造成地球失衡？从而影响自转公转等问题？by 匿名

答：
巴西和澳大利亚是铁矿石出口大国，在2019年他们分别出口铁矿石3.4亿吨和8.4亿吨，在地球内部进行搬运并不影响地球总质量，故无需考虑公转受其有何影响。如果考虑这些矿石的搬运对于地球自转的最大影响，可以假设这些矿石被运往北极，这样地球的转动惯量会减小，我们可以估算这个减小带来的地球自转角速度的改变量。假设矿质量为，地球质量为，地球半径为，则转动惯量减小量最大为：
地球转动惯量约为：
搬运前后地球自转角动量守恒：
对其微分可得：
从而可知地球自转角速度的相对改变量为：
从上述结果可见，这种搬运活动并不会造成地球失衡，因为它对于地球运动带来的影响是十分微小的。
by Crist
Q.E.D.