世界上最重的生物是……一株蘑菇？| No.360

世界上最大的生物是什麼？不是藍鲸而是一群蜜環菌它看起來長得像一群普通的蘑菇但通過DNA檢測科研人員驚奇地發現方圓幾裡的蘑菇都來自于同一株真菌母體！這些子實體通過地下的菌絲相連總重量估計達35000噸哥斯拉見了恐怕也得搖頭

Q1

by 我愛風油精

答：

包括實體降溫和生物化學反應。

前者風油精主要成分是薄荷醇，水楊酸甲酯，樟腦，桉油等，多為揮發油類成分，塗抹在皮膚上迅速揮發變成氣體，汽化吸熱使皮膚感覺涼爽，和酒精塗抹在皮膚上感到涼爽原理相似。

後者和薄荷類似，都主要來源于其中的薄荷醇（分子式）成分，這種小分子滲透到皮膚組織，可以激活其中的冷覺感受器，向身體傳遞“涼”信号。是以并非真的實體溫度降低而是産生一種涼的感覺。

by 深淺

Q.E.D.

Q2

by 晏祖

答：

首先，為什麼蚊子要咬你？

要知道，雄性蚊子可不叮人和動物喔，隻有雌性蚊子叮咬人和動物，它們這樣做是為了吸血，血液中的蛋白質可以滋養它們正在發育的卵子，大多數雌性蚊子在沒有血粉的情況下是無法産卵的。

其次，蚊子咬你時會發生什麼以及為什麼會癢？

當蚊子叮咬時，它會使用特殊的口器（長鼻）刺穿皮膚來吸血。當蚊子進食時，它們将唾液注入皮膚。這種唾液可以減少血管收縮、血液凝固、血小闆聚集、血管生成以及降低免疫力，進而産生發炎。

至于為什麼會腫塊和瘙癢，其實是人類對蚊子唾液的過敏反應。我們的免疫系統對這種唾液非常敏感，會由結締組織中的肥大細胞釋放組胺這種化合物，組胺是一種中樞神經遞質，這些化學物質會導緻局部血管擴張，以及引起皮膚組織的發炎反應，同時刺激神經末梢，我們就有腫脹、發紅和發癢之類的症狀和感受了。

那為什麼越抓越癢呢？其實還是你的大腦所控制的。蚊子的唾液對神經的刺激促使我們想要抓被叮咬的區域，前幾秒可能還會感覺良好，但繼續抓的話會進一步刺激神經末梢，身體會釋放更多的組胺增加發炎，加劇瘙癢感。這形成了一個惡性循環，抓撓越多，癢感越強。此外，如果一不小心抓破了皮膚，就會增加感染的風險。是以大家一定要克服“心魔”呀！（實在不行的話可以選擇在叮咬處熱敷或者塗抹抗組胺的藥膏）

最後的最後，因為我知道沒有一個人能完好無損的度過每個夏天，是以，在這裡還得提醒大家幾點：蚊子是脆弱的昆蟲，我們要保護它們……

蚊子如果暴露在幹旱條件下或長時間暴露在明亮的陽光下，它們的身體會很快變幹；蚊子的飛行能力很弱，任何微風或風扇産生的風都會使它們無法靠近；蚊子會被人類呼出的二氧化碳、身體産生的自然氣味以及高體溫所吸引；蚊子白天更容易被深色衣服吸引；蚊子在黃昏和黎明時最為活躍；雌性蚊子需要裝水的容器來産卵。接下來就不用我教大家應該都明白怎麼對症下藥防蚊了吧。

願你家無蚊！

參考資料：

[1]Histamine

[2]Mosquito

[3]Keppel Hesselink JM (December 2015). "The terms 'autacoid', 'hormone' and 'chalone' and how they have shifted with time". Autonomic & Autacoid Pharmacology. 35 (4): 51–8.

[4]Andersen HH, Elberling J, Arendt-Nielsen L (September 2015). "Human surrogate models of histaminergic and non-histaminergic itch". Acta Dermato-Venereologica. 95 (7): 771–7.

by 十七

Q.E.D.

Q3

答：

哥斯拉和金剛并不是同樣等級的巨獸。很多動物都能達到金剛的品質，但生物界可能隻有少數幾個個例能夠達到哥斯拉那麼重——而且它們無法進行通常意義上的“運動”。

金剛并不十分大。按2005版電影中所展示的，金剛的體長大約隻有成年女性的4~5倍。如果認為金剛的密度與人體密度相當，那麼它的體重大約是人類的~倍。即使考慮到金剛比人類更強壯，它的體重也不應超過成年男性體重的200倍，即約15噸。這比成年雄性非洲象的極限體型略大，但遠不如藍鲸或已經滅絕的大型蜥腳類恐龍的體重。

但哥斯拉相比之下就大得離譜。初代哥斯拉設定高50米，重2萬噸。這個設定的體長比成年人高約30倍，體重卻比成年人重約30萬倍，這暗示哥斯拉的密度很可能大于——比銅、鐵還沉，與銀接近。不過，現實世界也真的有生物的體重可以達到這個水準——比如美國的一片巨型蜜環菌占地 9.1 平方千米，總體重估計有 35000 噸[2]。隻不過，綿延的真菌就沒辦法運動了。

限制地球上動物體型的要素，可以歸結到下面四個方面：骨骼、散熱、供氧以及神經。我們都可以做一個簡單的量級估計。肌肉品質與長度成三次方關系，但決定骨骼承受能力的是橫截面積，隻随長度的平方增長——身高增長2倍，骨骼可以承受的力變大4倍，但體重卻增長了8倍：動物體型如果變得很大就會極易骨折。同理，動物的“散熱器”皮膚與供氧的肺泡面積都是與體長的平方成正比，但産熱與耗氧的肌肉品質是體長的三次方。一旦動物體型長度超過臨界點，就會被自己身體産生的熱量熱死、因為供氧不足被憋死。而神經傳導速率最大約100m/s[3]，一旦體型太大，反應和動作都會明顯變慢，也難以在與其他生物的競争中活下來。

[1]電影《金剛》分析

[2]蜜環菌

[3]神經傳導

by 藏癡

Q.E.D.

Q4

by 匿名

答：

取決于鏡子對雷射武器的反射率以及雷射武器的功率。雷射武器發出單一波長，功率密度高的雷射束照射鏡子時，鏡子對這一波長的雷射産生反射和吸收，被吸收的雷射能量就會對鏡子發生熱作用破壞，超過鏡子的損傷門檻值後就會造成擊穿。是以當雷射功率密度足夠高，而鏡子對它的反射率較低時，就會把鏡子擊穿。

例如在波長1064nm脈沖寬度12ns條件下，SF6型号的玻璃的損傷門檻值為185J/cm，當波長為532nm脈沖寬度10ns時雷射會直接造成玻璃表面損傷。而當雷射功率密度較小，鏡子對它的反射率較高時，吸收的能量達不到損傷門檻值就被散失掉，那鏡子就會相安無事。是以擊穿是有條件的，而反射（反彈）是一直存在的，隻是随反射率大小有所差別。

參考資料：

[1]Bulk Laser Damage in Glass

by 深淺

Q.E.D.

Q5

by Dsc

答：

對于我們人類來說，認出圖檔中是什麼是一件再簡單不過的事情，但是對于電腦來說這其實是一個非常難的問題。計算機視覺（CV，Computer Vision）就是專門研究怎麼讓電腦看懂圖檔裡的内容，它已經成為了人工智能領域的一個重要分支。

以你一眼看到這幅圖檔，并認出圖檔中是微笑黃豆為例，我們人眼看到并認出一個東西的原理是，從接收到視覺信号開始（眼睛接收到光的刺激），接着做初步處理（大腦皮層某些細胞找到邊緣和方向），然後抽象（大腦判定，眼前的物體的形狀是圓形的，顔色是黃色的），然後進一步抽象（進一步判定這是微笑黃豆）。

而計算機視覺的基本原理與之類似，不過對于圖檔資訊的處理是通過構造多層的神經網絡來實作的。簡而言之，經過預處理後的圖檔輸入到神經網絡中，較低層的提取并識别初級的圖像特征，若幹底層特征組成更上一層特征，最終通過多個層級的變換群組合，在網絡的頂層對圖檔做出分類，進而對圖檔中是什麼做出判斷。

電腦鑒别圖檔中違規内容也是通過計算機視覺的方法來完成的，隻要預先設定好含有違規内容的圖檔的特征，就可以将它從正常圖檔中區分出來消滅掉。

by Childe

Q.E.D.

Q6

by 匿名

答：

不是必須的。

這位同學可能把地球同步衛星和地球靜止衛星兩者搞混了喔。

地球同步衛星是指衛星的軌道周期與地球的自轉相比對以及其運作軌道位于赤道附近的人造衛星，它所在的軌道稱作地球同步軌道（縮寫為GSO）。地球同步軌道通常也被稱為“克拉克軌道”，以紀念著名科幻小說家Arthur C. Clarke。

GSO是以地球為中心的軌道，其軌道周期與地球自轉相比對，為23小時56分4秒（一個恒星日）。自轉和軌道周期的同步意味着，對于地球表面的觀察者來說，地球同步軌道上的物體在一個恒星日的周期後會傳回到天空中完全相同的位置。同時，地球同步軌道可以有任何傾角，在具有非零傾角或偏心率的地球同步軌道的一般情況下，地面軌迹或多或少是扭曲的“8”字形，每個恒星日傳回相同的位置一次。

而我們說的地球靜止衛星可以看作是地球同步衛星的一個特例，它的軌道被稱作是地球靜止軌道（縮寫為GEO），它是在地球赤道平面上的一個圓形地球同步軌道，傾角和偏心率都為0，軌道恒定高度為35786公裡（22236英裡）。當軌道完全位于圓形軌道的赤道上方時，衛星達到對地靜止狀态。

地球同步軌道上環繞地球的衛星通常被用作氣象監測以及通信等用途。

參考資料：

[1]Geosynchronous satellite

[2]Geosynchronous orbit

[3]Basics of Space Flight

by 十七

Q.E.D.

Q7

答：

為了使問題更清晰，我們将問題表述為“為什麼自然界在宏觀物體熱接觸自發傳遞熱量的方向這件事上是以溫度為标準而不是以内能總和為标準？”。實際上，相關的實體規律被探索清楚之前，人們有很多很自然的理論構想受到廣泛關注，比如第二類永動機。人們設想，大海、大地、大氣如此龐大，是否可能通過熱過程從這裡邊擷取近乎無盡的能量呢？比如，讓大海的平均溫度降低1℃，所得到的熱能大概有kJ, 而大陸全國年發電量大概是kJ。這樣來，海水從某種程度，就成為我們的永動機，這是多麼美好的願景！

直到某天，這個願景被熱力學第二定律否定，開爾文将其表述為：不可能從單一熱源吸收熱量使其完全轉化為有用功而不産生其他影響。這條定律也被表述為，第二類永動機是不可能的。如果内能大的物體自發向内能小的物體傳遞能量，那第二類永動機就可以實作了~

也許有讀者疑問，這裡的“内能大”“内能小”不夠嚴謹，我們總可以将幾個物體綁定成一個整體，這樣不就得到一個大内能的物體了嘛？這樣不就混亂了嘛。是以更合适的問法應該改為“内能密度大”“内能密度小”。實際上，溫度正是這樣一個“内能密度”的展現，不過不是體積密度，而是某種程度上的内能相對熵的密度。這樣一個概念的誕生和明确曾在熱力學史上有過一段很長的波折，就不展開講啦~熱力學第二定律的誕生具有重要意義，其在第一定律的基礎上，進一步指明了自然界能量的流動是有一定方向的~

by 小範

Q.E.D.

深淺、十七、藏癡、Childe、小範

編輯：牧羊