不儿兄弟
同样是射箭
为什么你的箭能拐弯
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Q1 为什么冬至不是一年里最冷的一天，夏至不是最热的一天？
Q2 为什么用手机配夜空中间总有一团白？
Q3 水银为什么会吞金？吞了还能吐出来吗？
Q4 为什么金色不能用RGB表达？
Q5 皮蛋是怎么制作的？
Q6 辣椒的辣和姜的一样吗？
Q7 电热水壶的水位线怎么得到的？
Q8 咬掉一侧箭羽可以射出转弯的箭吗？
Q1 冬至是一年中北半球距离太阳最远的一天，但为何这一天不是一年中最冷的一天？同理夏至为什么不是最热的一天？
by IOOIZIO
答：
首先需要纠正一下地理知识，冬至这天并不是地球距离太阳最远的一天。相反，北半球夏天的时候反而离太阳更远。所以与太阳的距离并不是决定冬至是不是最冷的关键，要看积温。
地球的气温由太阳辐射进地球的能量和地球散失的能量共同决定。冬至这天北半球接收太阳的辐射能量固然最少，小于地球这天散失的能量。但之后的一段时间内，虽然太阳直射点北移使得北半球白天照射时间增加，进入地球的能量增多，可是北半球每天接收的能量仍然小于散失的能量，所以整体的热量入不敷出，气温还会继续下降。直至每天接收的能量能够与散失的能量持平，此时的气温就达到了最冷，这个时间点差不多就处在我们熟知的“三九天”。
同理，夏至也不是一年中最热的一天。夏至之后日变短，夜变长，北半球虽然每天接收的能量逐步减少，但是仍大于每天散失的能量，热量不断积累，北半球的气温不断上升。直至每天接收的能量能够与散失的能量持平，此时的气温就达到了最热，这个时间点差不多就处在我们熟知的“三伏天”。
by endlesscliff
Q.E.D.
Q2 用手机拍夜空，为何中间总是有一团明亮的白色，白天却没有？
答：
这其实是一个在手机夜景摄影中非常常见的现象。从光学角度看，画面中心对应镜头的光轴，光线几乎是直着射入传感器的，损失最小；而越靠近画面边缘，光线进入的角度就越斜，在镜头内部走的路径也更长，更容易被镜筒等结构挡掉一部分。结果就是，传感器中心能接收到更多光子，而四周天然就更“吃亏”，形成一种中间亮、边缘暗的分布，这在光学上被称为渐晕。
那为什么白天拍照时几乎感觉不到这种问题？其实白天的照片同样存在暗角，只是因为光线非常充足，手机在后台会自动把画面四周提亮进行校正。白天信号强、噪声低，这样做几乎没有代价，人眼也很难察觉。
到了夜晚，情况就完全不同了。夜空本身就很暗，画面中的亮度多半来自城市灯光在空气中的散射。中心区域还能勉强积累到这些微弱的背景光，而边缘区域因为光学渐晕，本就接近“信号不足”的状态。如果算法强行把边缘拉亮，噪点就会迅速冒出来。为了让照片整体看起来更干净，算法往往选择保留中心亮度，同时压暗四周，于是中间那团泛白就显得格外明显。
简单说，这是物理光学限制和夜景算法取舍共同造成的结果。在空气更通透、光污染更低的环境拍摄，这种现象通常会明显减轻。
参考资料：
Nakamura, J. (2006). Image Sensors and Signal Processing for Digital Still Cameras. CRC Press.
by 柠七
Q.E.D.
Q3 水银为什么会吞金？被水银吞了的金子还能分离吗？如果能怎么分离？
答：
当我们把水银滴到金箔上，会发现金箔慢慢被水银”吃进去”，最后变成一个银色的小球（这说明什么，做汞实验的时候不要带金首饰！！）。其实几乎所有的金属都可以与汞结合，并在一个被称为“汞齐化”的过程中形成合金。人们将这种合金称为“汞齐”。而像汞与金化合所形成的合金就叫做“金汞齐”。
但是不要过度担心，金的汞齐化过程被用于工业规模上金的精炼和提纯，所以还是能分离的。而且古代炼金术就是用汞来炼金的，可以利用加热或者化学处理(比如浓硝酸)来分离汞。浓硝酸不与金反应，可以将汞溶解其中，但是在反应过程中会生成二氧化氮气体，呈明显的黄色，这也是有毒的。
比如以前的铁器镀金，就是先把黄金溶于汞，得到糊状的金汞合金(这是里面还有游离的汞，没全部形成汞齐)，把这些浆糊涂在器物表面再加热就能使汞挥发，使得黄金与金属表面固结，最终呈现出光亮的金黄色镀层。这种方法也被称为“火法镀金”。
而在我国古代，也曾出现过利用水银来炼金的方法。他们先将含金的矿石挑拣出来碾碎、研磨成矿石粉，接着用水把碎石与金砂分离，完成淘金的过程，随后加入水银反应，并用火烧除杂质回收水银，在回收的水银中再加入数倍的银，金就被置换出来了，最终通过加热至1300℃变成纯金溶液，倒入金模便可制成纯金的金条了。
但是需要注意汞蒸气是有毒的，千万不要在家做哦。
参考资料：
曹静楼.传统的“鎏金”工艺[C]//文物保护技术（1981～1991）.[出版者不详],2010:242-248.
莫祖荣,徐志,黄超,等.千足金首饰变白现象探讨[J].宝石和宝石学杂志,2010,12(02):41-42+60.
by 蓝多多
Q.E.D.
Q4 为什么金色不能用RGB表达呢？
by man
答：
首先我们对这个问题进行更准确的定义：单纯的金黄色是可以用RGB表达的，但RGB无法表达出来我们生活中常见金色的“质感“，也就是金属感。
RGB（红、绿、蓝）是一个混色模型。它定义的是彩色空间中的一个坐标点。当你输入(255, 215, 0)时，你会得到金反射光线中最主流的颜色。它看起来偏黄偏暖偏褐，但更像黄色油漆而不是金属的金色。
金色的金属感是从何而来的呢？来源于金属表面对光的反射机制。生活中常见的物体例如纸张等会让光线在表面发生漫反射，将光反射到四面八方，因此看起来相对温和。而金属物体表面会更多地发生镜面反射，表现出极强的定向反射特性，因此往往伴随着很强的高光感。金色之所以看起来“闪瞎眼”，是因为它的亮度范围跨度极大。真正的黄金在直射光下产生的高光亮度，往往比周围环境高出几个数量级。而传统的 RGB 显示器的对比度极其有限，它无法模拟出那种足以引起生理性眩光的物理亮度，只能用类似的黄色来“敷衍”。
从凝聚态物理的角度看，金色的本质源于金原子的自由电子气。金属的内部自由电子密度较高（这也是金属导电性好的原因之一），根据德鲁德（Drude）模型，金属内部的自由电子在光也就是电磁波的作用下会发生集体振荡，因此对光的反射率较高。金对蓝紫光的吸收较强，而对黄光的反射率极高，因此形成了我们常看见的高光“土豪金”。
既然单一的RGB表达不了金色，为什么我们在电脑屏幕上还能看到“金色”的物体呢？
这涉及到计算机图形学中的物理渲染技术。在建模过程中，我们往往首先设定一种暗黄色的基础色，通过调整粗糙度和环境贴图等参数让物体去反射周围的图像。我们在屏幕上看到的金色，其实是一系列不同强度的黄色RGB像素点组成的明暗和对比度变化来对现实中的金属质感进行模仿。
by 单身男青年
Q.E.D.
Q5 皮蛋是怎么制作的？古人是怎么想到使用这种方法来制作皮蛋的？
by 匿名
答：
皮蛋的传统制作方法一般是使用生石灰、纯碱、食盐、草木灰等材料加水混合形成石灰泥，在鸭蛋表面裹上石灰泥再裹上一层稻草，放入密闭容器中避光静置一个月以上，取出后在通风环境里再静置数日即可得到成品。
由于石灰泥提供了强碱环境，在鸭蛋密闭静置期间，其会使鸭蛋中原有的蛋白质变性，进而形成深色凝胶状物质。蛋黄中的铁离子会和蛋白质分解产生的硫化物化合生成硫化亚铁，所以皮蛋的蛋黄会呈现灰绿色。蛋白表面有时能看到雪花状晶体，这是石灰泥中盐析出后产生的结晶。
关于古人是如何想到制作的皮蛋这个问题，目前说法很多，但更多是倾向于古人为了保存过剩的鸭蛋，使用身边常见的草木灰、石灰、泥土等材料对鸭蛋进行封存，然后偶然发现“变质”后的鸭蛋居然还有不错的风味，于是开始回溯整个过程，进而将制作的配方广为流传。现在工业上大都直接将鸭蛋浸泡在碱液里来制作皮蛋，这样时间周期短，也容易控制成品的质量。
参考资料：
by Eric
Q.E.D.
Q6 辣椒的辣和姜的辣一样吗？
by 293
答：
先说结论：完全不一样。
正如往期专栏中科普过的，辣本质上不是味觉，而是一种由化学物质引发的“痛觉”和“热觉”。辣椒的主力军是辣椒素，它极其“凶猛”，专门靶向并死死结合口腔中的TRPV1受体（负责感受约43℃以上高温和痛觉）。因此，辣椒带来的往往是直击灵魂、尖锐且强烈的火烧火燎感。
相比之下，姜的辣味就显得“温婉”且富有层次多了。生姜的辣味主要源于姜辣素。当姜辣素接触口腔时，它也会激活TRPV1，但结合能力比辣椒素弱得多，所以刺痛感不强。同时，它还会激活TRPA1受体（这也是感受芥末、大蒜辛辣感的受体），从而带来一种带有特殊芳香、向四周发散的温热感。
更有趣的是，姜的“化学武器”是会进化的！如果你把生姜晒干变成干姜，或者拿去熬热姜汤，生姜中的姜辣素就会在脱水和加热的作用下，转化为姜烯酚。姜烯酚的辣度几乎是姜辣素的两倍，并且对热觉受体的刺激更强烈。这就完美解释了为什么俗话说“姜还是老的辣”，以及为什么熬煮过的浓姜汤喝下去，会有一股从口腔顺着食道一路暖到胃里、让人微微发汗的辛热感。而如果在红烧肉里长时间高温炖煮，这些辛辣物质又会进一步降解成姜酮，此时辣味会大幅降低，反而会散发出一丝类似肉桂的甜香。
简单来说，辣椒的辣是舌尖上的“狂轰滥炸”，而姜的辣则是游走于脏腑间的“温热敷”。
参考资料：
McGee, H. (2004). On Food and Cooking: The Science and Lore of the Kitchen. Scribner.
by 柠七
Q.E.D.
Q7 电热水壶里的最高/最低水位线是怎么得到的？
by M.W
答：
电热水壶的加热部位位于壶底，通电时将电能转化为热能给壶中水加热。如果壶中水量太少，首先可能导致干烧，会损坏加热盘、温控器等零件。其次，电热水壶断电是依靠水蒸气的热量使热敏金属片变形从而断开开关，若水量太少则无法让热敏金属片准确感应到水蒸气从而导致断电延迟，进而可能引发危险。目前市面上常见的电热水壶容量在1.8L上下，而最低水位线一般会设置为500ml，基本就可以避免上述问题的发生。
最高水位线的设置相对较好理解，由于水烧开后剧烈沸腾，产生大量气泡，若壶内水量过多，则水会从壶中溢出造成危险，所以一般要留出10-20%的空间。此外，如果壶内水太满，在烧开时会有大量高温液态水直接溅射到壶盖上，可能会对壶盖内的温控组件造成影响。所以容量在1.8L左右的电热水壶，一般最高水位线会设置为1.5L。
by Eric
Q.E.D.
Q8 咬掉一侧的箭羽，可以让射出的箭转弯吗？其中的原理是什么？
by 付小狗
答：
问题视频来源网络
感谢这位同学的提问！这个问题看似来自影视桥段，但背后其实涉及一个非常有趣的空气动力学问题：飞行物体的稳定性与扰动响应。我们今天就来探讨一下，咬掉箭羽，箭到底会不会拐弯。
答案很明确：咬掉一侧箭羽不仅不能让箭优雅地绕弯，反而会让它飞得又歪又短，甚至原地翻滚。要回答这个问题，我们首先来搞清楚箭羽的作用。很多人以为箭羽只是传统工艺的残留，其实不然。箭羽的作用类似于飞机的尾翼、导弹的方向舵、羽毛球的软尾，它们共同的目标是让物体头朝前、稳着走。具体来说，箭羽的主要功能是提供静稳定性。箭的重心靠前（箭头金属重），而箭羽位于尾部，增加尾部的空气阻力面积。当箭飞行方向偏离时，尾部受到的空气阻力更大，形成恢复力矩，把箭拉回正轨。这就像不倒翁，偏了也会自己回来。
此外，由于箭杆必须从弓的侧面出发，被弦推动时会发生横向振动。箭羽可以提供横向阻尼进行矫正，抑制箭的横向振动。螺旋式箭羽还可以使箭在飞行中缓慢旋转，产生陀螺效应，进一步增强方向稳定性。这一点和步枪膛线让子弹旋转的原理如出一辙。
如果咬掉一侧箭羽，原本对称的空气阻力被打破。箭尾一侧受风面积大，另一侧小，飞行中会产生持续的侧向力矩，导致箭体不断偏转。这种偏转不可控也不可预测，因为空气流动太复杂，微小差异会导致巨大结果偏离，这是混沌系统的典型特征。电影中的咬掉一侧箭羽从而使箭发生偏转命中对手，是进行了艺术加工，基本不可能存在于真实世界中。
by 单身男青年
Q.E.D.
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