摘要：问答导航Q1 喝完果啤几个小时后，嘴里还有甜味，是什么原因？Q2 为什么气体分子无法静止？Q3 为什么大多数人在玩纸飞机时会在机头哈气？能让纸飞机飞得更远吗？Q4 为什么一个泡泡是彩色的，而洗手或者打沐浴露时泡泡很密集，但为什么是白色？Q5 跨步电压是怎么产生

行车记录仪的 “上帝视角” 俯视图是怎么来的？

看似神奇的画面背后

藏着哪些光学与算法的 “组合拳”

本文带你快速解锁技术原理。

by 白班

传统的果啤是用麦芽、大米等为原料，加入啤酒花，经糖化、发酵并在过滤时加入果汁酿制的含有二氧化碳的酒。我们来看看它的甜味来源：水果本身带有的果糖和葡萄糖，在发酵过程中仍会保留在酒中；麦芽糖在发酵不完全时也会有部分残留，发酵时间越短或者发酵不完全，果啤中残留的糖分就越多，甜味也会更明显。但一般来说这种蔗糖或者果糖成分是不会留存很久的。

至于喝完之后嘴里的甜味保持很久，那大概是果啤里面添加的甜味剂了，比如安赛蜜、阿斯巴甜等，他们没有任何的营养和能量只有极高的甜味，一般为蔗糖的50-20000倍不止。这类成分无法被身体代谢只能通过体液或排便排出。它们一般会在体液和组织分泌物中存在很长一段时间，导致唾液腺里分泌的唾液也含有甜味剂，所以感觉口水都是甜的。

by 化学给我A+

我们常说的分子运动是组成物质的分子在不间断的进行无规则的运动，它们的运动与温度有关，温度越高，分子的运动越剧烈。对于气体分子的运动，我们可以采用气体动理论的说法。快速运动的分子不断地碰撞其他分子或容器的壁，气体分子的平均平动动能只依赖于系统温度，所以气体分子无法静止主要是来源于分子的热运动。分子间不断彼此碰撞或与容器器壁进行碰撞，这些碰撞都是弹性碰撞。伸缩振动和弯曲振动都是原子在化学键的约束下进行的相对运动，这些被称为分子振动，在量子力学中，分子振动是量子化的，可以用谐振子模型来描述，它的能量与振动频率成正比。两种振动模式都是被热所激发的。因此分子无法静止主要还是和温度有关的。

前面说过，分子的平动动能取决于系统温度，在绝对零度下，是粒子动能低到量子力学最低点时物质的温度。根据热力学第三定律，在此温度下，物质分子没有动能，所以也就没有振动了；但根据量子力学，粒子在零点时能量仍然存在，所以分子又不会完全静止。因此要解释一种物理规律还是要看在什么范畴下来看。

by 匿名

虽然在机头哈气可以一定程度地改善飞机的空气动力学行为，但是这个改变并不显著而且还有可能让纸飞机的情况恶化，所以说一般而言，哈气这个动作可能更多的是一种心理暗示，或者是一种提供“仪式感”的行为。

在纸飞机的飞行过程中， 它的机翼以一定的迎角穿过空气，也就是它的机头要适当地抬起来；这样一来，用一种比较简单的说法来说，在向前飞行的过程中，纸飞机的机翼就会把迎面而来的空气“挤下去”，由于牛顿第三定律，空气就会给它一个向上的反作用力，让纸飞机获得足以抵抗自身重力的升力，纸飞机就飞起来了。

但是我们也必须考虑如果升飞机的姿态改变导致迎角过大，比如遇到上升气流，或者投掷出去的时候角度没有掌握好，或者是飞行时飞机遇到了扰动等，这个时候会导致空气不能顺畅地流过机翼，形成湍流，从而导致升力骤然下降，阻力猛增，导致飞机坠落或者失控（失速）；并且由于纸飞机的结构刚性很差，导致了过大的动力还会导致结构的变形，导致其无法继续飞行。

这里的哈气可以适当改善这个问题，首先就是哈出来的水汽可以打湿机头，让其头部更重，重心前移，从而抵抗迎角过大带来的失速行为，并且增加惯性使其飞行路径更稳定，而且还能一定程度上增加结构刚性；但是哈气带来的质量增加本身即极其有限，相对于飞机的质量可以忽略不计，而且如果运气不好，反而可能造成机翼变形，适得其反。

如果真的追求让纸飞机飞的更远的话， 也不一定非要追求加配重或者改善结构之类的，有一个很简单的办法：你可以尾随它，拿一块倾斜的板子向前推动，给它持续的上升气流，就能大大提高它的航程了。

参考资料：

Landell-Mills, Nicholas. (2021). Newton explains lift. (Summary).

Landell-Mills, Nicholas. (2020). How paper airplanes fly according to Newtonian mechanics.. 2. 10.24018/ejphysics.2020.2.4.9.

Paper airplane physics

单个泡泡看起来是彩色的，主要是泡泡的壁厚度并不是完全均匀的。光照射到泡泡表面时，内外表面的反射光发生干涉，根据光的干涉，不同的厚度对于不同的波长会产生干涉相消或者相长，所以形成彩色的条纹。

但沐浴露的泡沫不是单一的泡泡，它是由许多大小、形状和厚度各不相同的气泡组成的集合体，光线照射到泡沫上会发生米氏散射，反而使得光线在各个方向都均匀散射，因为这些光线包含了所有的可见光，那么它们合在一起就成了白光了。

by Newtz

跨步电压通常出现在高压输电线路或电气故障的接地场地。当高压线路发生故障（如火线触地短路），大量电流通过故障点向地面流散；故障点周围的地面会形成电势梯度，也就是说离故障点越近，地面电势越高，离远了电势逐渐降低；跨步电压就是人两脚之间由于处在不同电势的地面，两脚踩的地面电势差，这个电压会驱动电流流经人体，造成触电危险。

假设是单相供电系统：火线（带电线）直接接触大地，形成短路；电流会从火线流向故障点接地处的地，然后通过大地回到变压器中性点接地或电源负极；也就是说，电流会沿着最小阻抗路径，从火线流向地，再回到电源（通过接地系统完成回路）；这是导致短路电流急剧上升的原因，保护设备（断路器、熔断器）因此动作切断电源。三项供电系统的情况也大致如此。

电源外的电流整体是从电源正极流到电源负极的，这是一定的，但是在整个回路的某一部分，或者一些特殊的原件（比如电容、感性原件、半导体器件）里，局部的电流有可能是相反的。

by rinku

玻璃表面看似光滑，实则也是凹凸不平的。当窗花被水润湿后，水分会填充窗花与玻璃之间的微小空隙，形成一层水膜，隔绝了窗花与玻璃之间的空气，从而让窗花被大气压吸住，类似吸盘的原理。即使内部水分蒸发了，只要窗花边缘没有被揭开，它依然能够被大气压按在玻璃上。有的窗花表面自带水溶性胶粘剂，加水后，胶层中的亲水基团与水分子结合，胶粘剂软化，让窗花紧紧贴在玻璃上。 窗花贴久了材质会发生老化，比如常见的塑料窗花，长期的紫外线照射会让它发生氧化降解，表面变黏，吸附在玻璃上就会留下印记。对于带胶粘剂的窗花，长期暴露在空气中胶粘剂会逐渐硬化，导致窗花不易整块撕下来，有胶的残留。这时候你可以尝试用玻璃清洁剂清除，如果有残余的胶不好扣下来，可以用吹风机加热试试。

by 蝶翩不凡

在这一过程中，涉及到能量转化效率的问题。从做功角度来讲，爬相同的楼层，你对自己做的功确实是一样的，这一部分我们叫做有用功。但是，就如同机械有机械效率一般，人体在运动的时候也存在能量转化效率，即消耗的能量按照一定的比例转化为做的有用功，剩下的部分以热量等形式耗散掉。

如果是走20级楼梯这样的过程，一般比较短，我们就暂时忽略疲劳等因素带来的效率下降。一般而言，人体走路的步幅会影响行进过程中的能量转化效率。在某个步幅区间内迈步，能量转化效率是最高的。用同样的时间爬同样多的楼梯，如果步子迈得过小，步频过高，每步消耗的能量虽然少，但是迈的步数多得更加显著，同样的，步子迈得过大，每步的能量消耗会增大，肌肉负担也会增大，这两种情况的能量转化效率就会变差。

那么如何确定这个步幅区间呢？这就取决于上楼梯的主观感受了。当你感觉轻松自如、呼吸平稳、不容易感觉累的时候，你就很可能处在这个最优区间内。当然这个步幅会因人而异，如果你身高很高的话，那么很有可能一步迈两级楼梯时最优的，但是对于大多数人来讲，楼梯的设计都能使得人们一步迈一级楼梯时能量转化效率最高，也就是最舒适。

参考资料：

Margaria, R. Positive and negative work performances and their efficiencies in human locomotion. Int. Z. Angew. Physiol. Einschl. Arbeitsphysiol. 25, 339–351 (1968).

Ralston, H.J. Energy-speed relation and optimal speed during level walking. Int. Z. Angew. Physiol. Einschl. Arbeitsphysiol. 17, 277–283 (1958).

Donelan, Max & Kram, Rodger & Kuo, AD. (2001). Mechanical and metabolic determinants of the preferred step width in human walking. Proceedings. Biological sciences / The Royal Society. 268. 1985-92. 10.1098/rspb.2001.1761.

by 匿名

“风口”通常指风力较大的地方，也就是风速集中、增强的区域。

其形成原因大致包括： ①地形狭窄、通道作用，使得空气流动被限制，风速加快；②迎风抬升和障碍物效应，导致局部风力增强；③空气压力差和温度差异，驱动风流经过特定区域。

根据形成原因，我们大致可以知道风口出现的常见地形或环境特点主要有以下几类：①峡谷/山谷口，在这里风会被挤压，导致流速加快; ②山脊/山峰附近（尤其是迎风坡），在这里风被抬升，导致流苏变大; ③平原上的狭长开阔地带，这种地面特征形成风道，导致风力集中; ④建筑物间的夹缝，这和山谷口类似; ⑤海岸线或者悬崖边，海风和陆风的交汇处风速较大而且悬崖边阻碍小导致风力集中。

答：

不知道大家是不是和我一样，老觉得这种汽车的360度全景影像是不是在车顶也安了一个摄像头拍出来的，但看车顶又什么都没有，其实这种视频都是合成出来的，它的全程叫做卫星全景行车安全系统。由四个摄像头组成，前中网处、后机盖车牌处及左右后视镜处四个摄像头，收集四周全方位图像，在经过图像处理单元智能算法处理，最终将车辆四周全方位图像显示在屏幕上，最直观地观察到车辆的位置。极大增强了汽车两侧位置的判断，大大减少了因为两侧盲区导致的事故。最为突出一点就是通过数学算法进行画面合成和画面修正，形成一幅车身周围的全景俯瞰图，所以让人产生车顶有个摄像头的错觉。但是如果你在车顶放个苹果，他是看不见的，那就打破了在车顶有摄像头的错觉。

为了便于理解，我们先来讲讲透视变换，摄像机光轴与地面并不是呈垂直关系，而是有一定的倾斜角度，因此想要获取俯视图即正投影的效果，就需要对图像进行透视变换。进行透视变换获取俯视图的常用方法有两种：1、基于图像的单应性矩阵DLT算法。2、基于摄像机倾斜角度的变换。由于在实际中我们比较难以准确测到摄像机的倾斜角度，因此我们采用第一种方法来进行透视变换获取俯视图。两个不同视角的图像上的点对的可以用一个射影变换表述，,H称为单应性矩阵，设单应性矩阵为H，取原图像像素点(u，v),变换尺度因子w,俯视图坐标点(X,Y,Z),也即世界坐标点，则有：

我们对等号右边的部分乘上一个系数，将H变成一个只有八个自由元素的矩阵，对其进行求解，反正经过一系列复杂变换，我们需要带入四个参考点来求出数值，最后得出的矩阵形式：

由上式可知我们只需要选取校正图后的四组参考点，对应其在俯视图坐标下的坐标点，即可求解出单应性矩阵。也就是可以把四个方向的鱼眼校正图变换成俯视图，存放到总的俯视图对应的四个方向上。

图像配准根据不同配准原理，主要可以分为三种配准方法：基于图像亮度信息的配准方法、基于特征的图像配准方法、基于变换域的图像配准方法。

以上三种配准方法都是根据图像之间重合区域信息来自动配准的，一般自动配准的方法运算量大，精确度不高。而且对于车载环视系统来说，每个摄像头都固定在车上，他们之间的相对位置不会改变，因此采用手动选取参考点实现配准的方法。

在全景俯视图中，相邻两方向俯视图之间存在一定的重合区域，另外由于我们求解单应性矩阵时对四个区域方向选取了参考点，因此我们可以在选取参考点时选取相邻两幅畸变校正图的两个重合点作为求解单应性矩阵的参考点，即相邻图像选取共同参考点，并且在全景俯视图下建立统一的坐标系，如图所示。这样当四路视频图像经透视变换后映射到各自相应俯视图区域即完成图像配准，这样就可以把四个方向图像在侧视图变成俯视图时拼接起来。

四路视频图像经过全景视图映射和图像配准后，就可以得到全景视频图像，但相邻两视频区域拼接处有明显的拼接缝，拼接处有折断的现象；并且在亮度上有较大的差异，存在亮暗不均一的情况。

参考资料：

刘晓明,徐东静.2023年问界M7 360全景影像校准[J].汽车维修技师,2024,(15):40-43.

王亦凡.基于深度学习的360度平视全景视频行人车辆检测系统研究与实现[D].东南大学,2023

Q.E.D.

by 爆米花

在炎热的夏天，切开一个西瓜，大家总习惯从瓜的中心开始品尝，因为那里通常最甜。你是否好奇，为什么瓜果的中心部分总是最甜呢？这背后其实有植物生长和发育的科学原理。

瓜果的果实主要由雌蕊的子房发育而来，胚珠则发育成种子。授粉后，子房壁开始增厚，发育成果皮，同时从植株上吸取的糖分也被储存起来，形成果肉。西瓜的果肉由胎座和内果皮构成，胎座位于瓜子的中心部位，内果皮则贴近瓜皮。

不仅是西瓜，甜瓜、哈密瓜、南瓜等瓜类的中心部分也通常更甜。这是因为在果实发育过程中，糖分主要通过胎座输送到种子周围，导致中心部分糖分浓度较高，味道更甜。

值得一提的是，西瓜的祖先与南瓜类似，成熟时其胎座呈丝状结构。经过数百年的育种过程，西瓜的胎座逐渐发达，成为现在我们看到的样子。这一变化使得西瓜的中心部分更加甜美，成为我们品尝的重点。

然而，并非所有瓜果的中心部分都最甜。例如，苹果的甜度主要集中在靠近果皮的部分，而中心部位的甜度相对较低。这是因为苹果的果肉主要由内果皮和中果皮组成，糖分在这些区域积累较多，而中心部分的糖分相对较少。

总之，瓜果中心更甜的现象是由植物的生长发育过程决定的，糖分的运输和分布使得果实中心部分糖分浓度较高，味道更甜。

参考资料：

每日一问72：为什么西瓜最甜的部分是整个瓜的中心部分呢？

by 何必如此

这主要还是粘滑现象在作祟。粘滑，看上去两个相反的词，是怎么组合在一起的？以大家都比较熟悉的模型——小物块在有摩擦的表面运动为例。物体没有运动之前，受到静摩擦力的作用，产生加速度a1。被拉动之后，静摩擦力转化为动摩擦力，此时产生加速度a2。由于静摩擦力大于动摩擦力，动静转换的一瞬间，a2是大于a1的，加速度的变化会带来物体的冲击振动，从而产生噪声。当这个过程反复出现的时候，就产生了粘滑现象和持续的噪声。

产生粘滑现象的关键在于摩擦力的动态变化，所以使用润滑材料减少静摩擦，使其与动摩擦系数相匹配可以有效降低粘滑现象。粘滑现象通常发生在低速阶段，控制滑动速度可以跳过摩檫力不稳定区间。另外，还可以考虑增加阻尼材料来吸收振动能量，降低粘滑现象的影响。

参考资料：

究竟什么是粘滑现象（Stick Slip）为什么会产生噪声?

by 付卿

恐龙，尤其是巨型的蜥脚类恐龙，如梁龙和腕龙，其尾巴不仅仅是身体的延伸，更是其生存策略的一部分。首先，长尾巴在体型庞大的恐龙中起到了平衡作用。由于这些恐龙的脖子极长，尾巴的存在帮助它们维持身体的重心，避免前倾或后仰。此外，长尾巴可能还具有其他功能。例如，学者推测，恐龙的尾巴可能用作防御武器，或在求偶中作为展示的工具。

然而，随着时间的推移，哺乳动物在进化过程中逐渐改变了尾巴的形态和功能。现代的大型哺乳动物，如大象和牛，其尾巴主要用于驱赶昆虫。由于这些动物的体型庞大，尾巴的长度和力量足以满足这一需求，因此不再需要像恐龙那样的长尾巴。此外，哺乳动物的尾巴在演化过程中也经历了多样化的适应。例如，树栖动物如猴子，其尾巴进化出了抓握功能，帮助它们在树上移动。而在某些哺乳动物中，尾巴的功能可能与平衡、交流或其他行为密切相关。

总的来说，恐龙和现代大型动物尾巴长度的差异，反映了它们在不同生态环境中的生存策略和进化路径。恐龙的长尾巴是其巨型体型和特定生活方式的产物，而现代大型哺乳动物则通过其他方式适应了环境，尾巴的形态和功能也随之发生了变化。

参考资料：

Florides, G., & Christodoulides, P. (2021). On Dinosaur Reconstruction: Posture of Dinosaurs. Open Journal of Geology, 11, 756-793.

Chocobo、ArtistET、Sid、蓝多多

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来源：中国科学院近代物理所