来源：市场资讯
（来源：中科院物理所）
小明在思考“如何估算一座山上有多少片树叶”时
打了个哈欠
同桌看到也忍不住打了一个哈欠
这是怎么一回事？
问答导航Q1 癌细胞自知吗？哪些动物会患癌？Q2 挖空石油，地块会不会塌陷？Q3 什么是弱相互作用？Q4 为什么电饭锅会煮得米立起来？Q5 动摩擦因数会不会超“1”？Q6 玉米粒为什么两头乱中间齐？Q7 为什么乘高层电梯会耳朵疼？Q8 为什么背包水平运动，没做功也会累？Q9 如何估算一座山上有多少片树叶？Q10 为什么打哈欠流泪且传染？Q1
癌细胞知道自己是癌细胞吗？除了人类还有哪些动物也会患癌症？
by 匿名
答：
癌细胞没有意识，严格来说自然不知道自己是癌细胞，但如果我们把“知道”定义为细胞内部生化程序的改变和对环境的反应，那么癌细胞确实在分子层面上显得与众不同。
癌细胞“知道”如何逃避死亡，拒绝接受细胞凋亡的指令；它们“知道”如何欺骗免疫细胞，通过细胞膜表面的特殊蛋白质，来逃避免疫细胞的追杀；它们还知道如何抢夺资源，通过分泌特殊的化学信号，迫使周围的正常血管长出分支，直接连通到肿瘤内部，源源不断地为它们输送氧气和营养……
癌症的本质是细胞在分裂复制DNA时发生了不受控制的随机错误，因此只要是由多细胞组成的生物，几乎都有患癌的风险。从我们身边常见的猫狗，到鸟类、鱼类等各种野生动物，甚至是早已灭绝的恐龙，都有可能患上癌症。
既然癌症是细胞分裂出错引起的，那么体型越大、细胞越多、寿命越长的动物，得癌症的概率理应越高。但反直觉地是，某些大型动物，比如大象，患癌的几率竟然比人类还低！科学家们发现，大象体内有多达20对TP53肿瘤抑制基因，而人类只有一对，这或许是大象不易患癌的原因之一。
参考资料：
Abegglen, L.M., Caulin, A.F., Chan, A., et al. 2015. Potential mechanisms for cancer resistance in elephants and comparative cellular response to DNA damage in humans. JAMA 314(17): 1850–60.
by 冰糕
Q.E.D.
Q2
地下的石油被挖空了，地块会不会塌陷？
by 台州第一深情
答：
地块通常不会发生突发性的剧烈塌陷，而是更常见地表现为地面缓慢沉降。石油通常储存在砂岩、石灰岩等多孔岩石中，类似于海绵里的水。岩石内部存在大量微小孔隙，石油填充在这些孔隙中。当石油被采出后，孔隙中的流体压力下降，储层岩石会被“压缩”，因此地表可能出现缓慢下沉。现代油田普遍采用注水、注气等压力维持技术来减轻沉降。
by 小被子
Q.E.D.
Q3
弱相互作用是什么？
by 安昊洋
答：
弱相互作用是自然界的四大基本作用之一，其强度弱于强相互作用和电磁力而强于引力，属于短程力。
弱相互作用以W±与玻色子为媒介粒子，根据不同的媒介粒子可以分为带电流过程（W玻色子）和中性流过程（Z玻色子）。此外，弱相互作用也是唯一会破坏宇称对称性和电荷共轭-宇称联合对称性（CP破坏）的基本相互作用，这一机制曾经深刻地影响了粒子物理的理论框架。我们所熟知的β衰变和中子衰变就是由弱相互作用所主导的，例如中子衰变为质子、电子和反中微子时，弱相互作用通过改变夸克的味道量子数实现衰变。
在上世纪的六十年代，得益于对弱相互作用的不断研究，电弱统一模型建立，并在1983年于欧洲核子研究中心（CERN）发现了W±与玻色子，理论得以验证。
by 跑马仔
Q.E.D.
Q4
为什么电饭锅里煮熟的米会直立起来？
by 拼好范
答：
锅里水烧开后，底部产生的蒸汽气泡得往上走，在米粒堆里硬挤出一条条竖道。米粒被水流和气流裹挟着沿通道壁立起来。火力越猛、锅底受热越匀，通道越规整，米粒竖得也越齐。现在常见的电磁感应加热电饭煲或者传统的厚底铁锅，都有可能出这个效果。
但光被顶起来还不够，还得粘得住。大米主要成分是淀粉，煮饭时温度到六七十度就开始糊化——淀粉分子从颗粒里溶出来，在米粒表面形成一层黏性凝胶。等到收水阶段水分越来越少，这层凝胶变稠发黏，就把竖着的米粒给粘在原地了。
再加上米粒是细长的椭球体，一般长径比两到三，底部还有道凹沟，竖着的时候接触面虽小，但凝胶加上米粒之间残留水分产生的毛细管力，刚好够跟重力抗衡。两边力量差不多大，所以能不能站住有一定偶然性，接触条件碰巧合适的才立得住。
你注意到这个现象挺有意思的，也可以算是观察米饭品质的一个实用参考（并不绝对）。
by 柠七
Q.E.D.
Q5
动摩擦因数有没有可能比一大？
by 安昊洋
答：
有可能。动摩擦因数通常定义为：两个表面已经发生相对滑动时，动摩擦力大小与正压力大小的比值，所以数学上没有规定它必须小于一。并且动摩擦因数不是材料本身唯一固定的属性，它会受表面粗状态、温度、速度、压力等多方面因素影响。把手机放在手掌上，倾斜手掌，超过四十五度就说明此时手掌和手机屏幕之间的动摩擦因数大于1，可参考高中物理“倾斜角”。
by 小被子
Q.E.D.
Q6
玉米为什么两头的籽粒排列很乱，而中间的籽粒排列特别整齐？
by 狗中翘楚
答：
玉米粒是在幼穗发育过程中，由雌穗分生组织按照相当规律的节奏依次产生小穗和雌花，因此果穗中部往往形成整齐划一的纵行排列。
在果穗基部，分生组织刚开始工作，基部空间相对比较大，玉米粒们争先恐后地“膨胀”，因而显得比较乱。简单说，在没有周围玉米粒挤压情况下，玉米粒会长成一个球形的玉米粒；而在周围有玉米粒挤压情况下，玉米粒们会倾向紧密排列，使空间利用率达到最大。
在果穗顶部，空间逐渐变窄。越靠近顶部的小穗形成越晚、发育年龄越小。这些发育程度较低的小穗容易出现籽粒败育、缺粒或秃尖的情况，所以会看起来比较乱。
参考资料：
Ortez, O. A., McMechan, A. J., Hoegemeyer, T., Ciampitti, I. A., Nielsen, R., Thomison, P. R., & Elmore, R. W. (2022). Abnormal ear development in corn: A review. Agronomy Journal, 114, 1168–1183.
Bonnett, O. T. (1948). Ear and Tassel Development in Maize. Annals of the Missouri Botanical Garden, 35(4), 269–287.
by ThymolBlue
Q.E.D.
Q7
为什么乘高层电梯会耳朵疼？而且下降比上升更明显？
by ｜
答：
坐电梯上高层或从高层下来耳朵疼，核心原因是：电梯高度变化太快，外界气压变了，但中耳里的气压来不及跟着变，鼓膜被压得向里或向外鼓起，于是产生耳闷、疼痛，甚至“啪”一声后突然舒服。
耳朵里不是只有外耳道，鼓膜里面还有一个小空间，叫中耳腔。它通过一根细管和鼻咽部相通，这根管叫咽鼓管。正常情况下，咽鼓管会偶尔打开，让中耳气压和外界气压保持一致。当电梯上升时，外界气压变小。如果中耳里的气体还保持原来较高的压力，就会把鼓膜往外顶。当电梯下降时，外界气压变大。如果中耳里的气压来不及升高，外界气压就会把鼓膜往里压。可能很多人觉得下降时更容易耳痛，是因为让空气进入中耳、把中耳压力补上，通常比让空气排出去更困难。因为中耳里的气压相对偏低。外面的压力会把鼓膜往里压，同时也更容易让咽鼓管处在“被压扁”的状态。空气想从鼻咽部进入中耳，但管子不容易自动打开，所以更容易不舒服，相反排出气体是一个较为容易的事。因此，把鼓膜看作一个很薄的气球膜。膜两边气压一样时，它很舒服；一边压力大、一边压力小时，它就被压弯，于是你感觉耳朵闷、胀、疼。
by 小被子
Q.E.D.
Q8
如果人背着书包水平运动，人没有对书包做功，为什么会觉得累？
by 17
答：
如果我们是水平匀速运动，那么我们没有对书包做功。这是初高中物理经典的困扰，因为我们往往把人体肌肉疲惫的感受和做功消耗能量相关联，但是这是错误的，人体肌肉在紧绷时，即使是静止也会消耗能量，不能作为机械做功的参考。可以做这样一个思想实验，我们举着哑铃静止时，我们会紧绷肌肉持续消耗生物能，因此我们会觉得累，觉得在“做功”，而哑铃放在地上静止不动时，我们不会认为地板在消耗能量对哑铃做功，但是两个情形下，哑铃的状态都是相同的，所以事实上我们并没有对哑铃做功，但是仍然会因为肌肉紧绷消耗能量，误认为在做功。
by 小被子
Q.E.D.
Q9
如何估算一座山上有多少片树叶？
by 我事老腔
答：
方法一：最“笨”但最准的方法当然是砍几棵树来数。数了好多棵树之后，你会发现——对于某一种树木，树叶总质量与其胸径、树高之间存在一定的关系。接下来，只要统计出这座山单位面积上有几棵树，它们的平均直径、高度是多少，就能估算整座山上的树叶总数了。
方法二：卫星遥感。为了实现大范围快速测量，我们要请出“高人”——遥感卫星。遥感卫星是怎样“数”树叶的呢？答案是靠树叶的吸收与反射。叶子中的叶绿素会强烈吸收红光，强烈反射近红外光，科学家据此定义了归一化植被指数（NDVI）：
树叶越多，卫星接收到的红外光（）就越强，红光（）就越弱，NDVI值越接近1；利用前面的“笨方法”标定卫星遥感数据后，别说是一座山，就算是全中国有多少树叶，遥感卫星都能轻松地在轨道上“看”出来！
方法三：脑洞方法。物理学最需要创新思维，我们不妨圈出一块森林，关进去来一头食量固定的长颈鹿，这种方法小编命名为“生态测量法”；如果你不着急，可以等亿万年后森林变成石油或煤矿，根据此地的石油储量估算生物量，我们不妨称之为“马后炮测量法”（笑）。聪明的你还能想到什么测量方法，赶紧在评论区分享出来吧！
参考资料：
K. S. Murali, D. M. Bhat, and N. H. Ravindranath, “Biomass estimation equations for tropical deciduous and evergreen forests,” International Journal of Agricultural Resources, Governance and Ecology, vol. 4, no. 1, p. 81, 2005.
C. J. Tucker, “Red and photographic infrared linear combinations for monitoring vegetation,” Remote Sensing of Environment, vol. 8, no. 2, pp. 127–150, May 1979.
by 冰糕
Q.E.D.
Q10
为什么打哈欠的时候眼泪会流出来，看到别人打哈欠自己也想打哈欠是怎么回事？
by 匿名
答：
这是一张小猫打哈欠的图片，你敢直视它三秒吗？
屏幕前的你有没有打哈欠呢？小编发现，看到有人打哈欠，看到打哈欠的视频，甚至看到其他动物打哈欠，都会诱发自己打哈欠，甚至在写这条回答的时候，小编也在打哈欠了！这种被称为“传染性哈欠”的现象，其实是你大脑中的镜像神经元在捣鬼。
这种特殊的神经细胞就像一面镜子，当你看到别人做一个动作时，这些神经元就会被激活，让你的大脑在潜意识里模拟这个动作。所以，看到别人打哈欠，你的大脑会自动下达指令：“我们也来做一个一样的动作吧！”
神经科学和心理学研究表明，哈欠传染是人类共情能力的一种体现。有研究指出，越是能感知他人情绪，同理心强的人，越容易被传染哈欠；被亲人朋友传染哈欠的概率，也比陌生人更高。
从进化生物学的角度来看，远古人类是群居生存的，哈欠可能是一种非语言的沟通信号。当群体中的一个人因困倦而打哈欠时，哈欠在人群中传染开来，能够促使整个群体的生物钟和行为同步。
最后，为什么打哈欠时会流眼泪呢？在我们眼眶的外上方，有个叫泪腺的器官在一刻不停地分泌泪液来润滑眼球。当我们打哈欠时，面部肌肉收缩挤压泪腺，像挤海绵一样将里面存储的泪液一下子都挤出来。看到这里，屏幕前的你一共打了几个哈欠呢~
参考资料：
Platek, S.M., Critton, S.R., Myers, T.E., et al. Contagious yawning: the role of self-awareness and mental state attribution[J]. Cognitive Brain Research, 2003, 17(2): 223-227.
by 冰糕
Q.E.D.
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本期答题团队
冰糕、柠七、小被子、跑马仔、ThymolBlue
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