問專家

數(shù)學(xué)規(guī)律是被發(fā)現(xiàn)，

還是被發(fā)明出來的？

數(shù)學(xué)規(guī)律既是被發(fā)現(xiàn)，也是被發(fā)明出來的。首先，如1加2等于3，或者說有無限多個素數(shù)，亦或者0乘以任何數(shù)都等于0，等等，這些數(shù)學(xué)原理在數(shù)學(xué)家誕生，亦或者人類誕生之前就已經(jīng)存在了，所以，數(shù)學(xué)規(guī)律是被發(fā)現(xiàn)的。不過，人類表達(dá)數(shù)學(xué)規(guī)律所使用的數(shù)學(xué)符號是自己創(chuàng)造的，從這個角度上看，數(shù)學(xué)也是被人類發(fā)明出來的。

例如我們所熟悉的畢達(dá)哥拉斯定理，也就是勾股定理：a2+b2=c2。在歷史上，已經(jīng)有不少不同國家和時期的人，如中國的商高、古希臘的畢達(dá)哥拉斯等人，他們自己通過實踐發(fā)現(xiàn)了勾股定理，不過他們都沒能留下勾股定理的推導(dǎo)。發(fā)現(xiàn)一個數(shù)學(xué)定理是一回事，而證明這個數(shù)學(xué)定理為什么是這樣、以及為什么它是正確的又是另外一回事了。盡管勾股定理只有一個公式，但幾個世紀(jì)以來，數(shù)學(xué)家們已經(jīng)發(fā)明上百種方法來證明它。

英國物理學(xué)家

羅伯特·馬修斯

物質(zhì)一共有幾種狀態(tài)？

科學(xué)家目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了超過6種物質(zhì)狀態(tài)，并且還有越來越多的新狀態(tài)被發(fā)現(xiàn)。首先是4種物質(zhì)的基本狀態(tài)：氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)和等離子態(tài)。前三種我們或許已經(jīng)非常熟悉，第四種等離子態(tài)是熱的帶電氣體，由帶正電的離子和自由電子組成。

剩下的其他物質(zhì)狀態(tài)較少見，而且大多也只在較特殊的環(huán)境下才出現(xiàn)。例如“玻色-愛因斯坦凝聚態(tài)”。這種狀態(tài)于1995年被科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時他們把氣體冷卻至非常接近絕對零度-273.15℃，此時，氣體的分子運動幾乎停止，而其中的原子卻聚集在了一起，仿佛形成了單個原子。又例如無定形體態(tài)，這種狀態(tài)的物質(zhì)既擁有像液體那樣的不規(guī)則結(jié)構(gòu)，其分子又像固體的那樣不自由。我們常見的玻璃和合成橡膠等物質(zhì)的狀態(tài)就屬于無定型體態(tài)。

除了前面提到的6種狀態(tài)，其余的狀態(tài)還有液晶態(tài)（常用于液晶顯示器）、超流體態(tài)（液氦）和超固體態(tài)（分子表現(xiàn)得跟固體一樣穩(wěn)定，但物質(zhì)卻能流動），等等。我們可以預(yù)見，科學(xué)家未來還會發(fā)現(xiàn)更多新的物質(zhì)狀態(tài)。

美國化學(xué)家? ?艾瑪·戴維斯

淋浴時，浴簾為什么總會飄向我們？

當(dāng)我們淋浴時，花灑中噴出的水的運動會使空氣像一個小氣泵一樣旋轉(zhuǎn)起來，因此掛在旁邊的浴簾的底部會被向內(nèi)吸。這種現(xiàn)象被稱為“旋風(fēng)效應(yīng)”。此外，洗澡時溫暖的水加熱周圍的空氣，使其膨脹、上升并停留在上方，而較冷的空氣則代替上升的暖空氣在浴簾的底部流動，來自冷空氣的壓力則使浴簾朝浴室內(nèi)部飄動。如果淋浴室開著窗，那么不斷流入的較冷的空氣將會使這種現(xiàn)象更明顯。

美國科普作家? ? 斯圖爾特·湯普森

有的人會進(jìn)化得更高級嗎？

進(jìn)化是一個過程，而非一種要么有、要么無的屬性。的確，有些人的基因使他們在某些具體環(huán)境中具有優(yōu)勢。例如，有些人對結(jié)核桿菌的抵抗能力更強(qiáng)，從而較不易患上肺結(jié)核病。這類人在一個人口稠密、生活條件差且結(jié)核桿菌肆虐的城市里，能更好地適應(yīng)環(huán)境并存活下來，然后通過生育把他們的那種基因傳遞下去。但那并不意味著“高級”的進(jìn)化，因為如果生活條件得到改善，結(jié)核桿菌得到控制，肺結(jié)核病的疫苗出來了，那么這種抗結(jié)核桿菌的遺傳優(yōu)勢就會消失（如果是高級的進(jìn)化，其遺傳優(yōu)勢理應(yīng)一直存在）。

另外，把長時間沒有太大變化的動物當(dāng)成進(jìn)化程度較低的，這是一個常見的錯誤。進(jìn)化是自然選擇的結(jié)果，而且其主要目的是生存。例如馬蹄蟹（學(xué)名鱟）4.5億年以來幾乎沒什么變化，也從沒統(tǒng)治世界，但它活得比恐龍還要久。

英國科普作家? ? 路易斯·維拉松

獅子那么不勤奮，為什么還有強(qiáng)壯的肌肉？

確實，我們在動物園里看見獅子懶洋洋的，實際上，野外的獅子也是如此。獅子每天休息18至20小時。這個休息時間的確有些長了，因為如果換做我們?nèi)祟?，每天花同樣的時間躺著的話，那么我們的體質(zhì)就會迅速衰弱。獅子在休息那么長時間的情況下，然后與我們相比（甚至是其它動物），依然有那么強(qiáng)壯的肌肉，這種差異部分可以歸因于基因。

另外，獅子在剩下的4到6個小時之間可不懶。在這一段時間內(nèi)，獅子一點也不休息。它們不僅要巡視完自己方圓10千米的領(lǐng)地，還要時不時地發(fā)出響亮的吼叫聲以宣示自己的主權(quán)。同時，在巡視的時候，它們還要時刻準(zhǔn)備獵捕碰見的獵物，或者是對付闖入領(lǐng)地的同類或其它強(qiáng)壯的肉食動物。這種強(qiáng)度的運動足以使獅子鍛煉出非常強(qiáng)壯的肌肉。

我們可以進(jìn)行一些對比來了解獅子的運動強(qiáng)度。首先，讓我們想象一下，連續(xù)跑步5個小時左右是什么感覺，然后，再讓我們想象一下，連續(xù)進(jìn)行5個小時的十項全能運動的感覺又是什么樣的。而獅子的運動強(qiáng)度可比剛剛想象的要高多了。

澳大利亞科普作家? ? 杰·福德

從沒看見雷劈海，

那么我們可以在雷雨天氣里去海里游泳嗎？

就算我們從沒見過閃電落入海里，并不代表這種情況就不存在。實際上，盡管閃電更多地劈在陸地上，但它有時也會落在海里，只是這種情況相對較少，且海洋非常廣闊，所以相關(guān)的影像資料非常罕見。另外，在平坦的海里，漂浮在海上的我們就是海面的最高點，此時的我們就相當(dāng)于一根較矮的避雷針。所以在雷雨天的海里的我們，其實更容易被雷擊中。而在水中被雷擊中比在陸地上更危險。即使我們沒有被閃電的所產(chǎn)生的高溫帶走，我們還有可能會被電暈，從而被水淹死。

就算我們沒給閃電正面劈中，但由于海水是導(dǎo)電性良好的導(dǎo)體，落在不遠(yuǎn)處的閃電依然會“順”著海水電到我們，其電壓依然可以殺死或電暈我們。而且，閃電還會使海水短暫地沸騰，同時造成巨大的雷聲，因此，我們不僅會被燙傷，還會傷害到聽力。綜上所述，在雷雨天氣里游泳可不是什么好主意。

美國科普作家

杰斯·福特

為什么熱水更容易溶解物質(zhì)？

溶劑指的是一種能溶解固體、液體或氣體的液體，例如酒精，而水是一種很好且使用得最普遍的溶劑。水之所以能溶解像糖和鹽之類的固體，那是因為水分子與固體分子發(fā)生了碰撞，破壞了固體分子之間的連接，使得越來越多的固體分子游離在外，從而形成溶解。而在熱水中，其中熱不僅增加了水分子的運動，使得水分子與固體分子之間發(fā)生了更多的碰撞;也增加了固體分子的運動，使得部分固體分子主動脫離了固體主體。因此，熱水更容易溶解固體。

不過，氣體在溶劑中的情況與固體在溶劑中的恰恰相反。隨著溶劑溫度的升高，氣體在溶劑中的可溶性逐漸降低，換句話說，水溫越高，氣體也就越難溶入水。這是因為其中的熱讓氣體分子變得更活躍，使得這些氣體分子可以從溶劑中掙脫出來。這就解釋了為什么在熱天，可樂飲料會那么快地丟失二氧化碳。

英國化學(xué)科普作家? ? 艾瑪·戴維斯

既然太空那么“冷”，那么各種化學(xué)反應(yīng)是如何產(chǎn)生的？

確實，太空深處非常寒冷。例如，太陽系邊緣的溫度低至-220℃。不過寒冷并不意味著物質(zhì)無法發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，它們只是反應(yīng)得慢而已。溫度與化學(xué)反應(yīng)的速率密切相關(guān)，粗略地計算，溫度每下降10℃，化學(xué)反應(yīng)就會變慢50%。因此，如果一顆處于太陽系邊緣的彗星，如哈雷彗星，只靠自己化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量融化表面的冰，那么這得花上1×1067年。

另外，太空中的物質(zhì)還可以從其他星體，尤其是從恒星那獲取額外的能量，來加速自身的化學(xué)反應(yīng)。同樣是哈雷彗星，當(dāng)它“跑”近太陽時，會接受越來越多的太陽輻射，其中包括了紫外線和紅外線等其他高能輻射。而那些太陽輻射足以在非常短的時間內(nèi)，把哈雷彗星的表面加熱到上百萬攝氏度，從而使哈雷彗星表面的冰瞬間汽化（彗星長長的尾巴就是這么來的）。本來該花好幾億億年時間才能融化的冰，瞬間就被融化了。

英國化學(xué)科學(xué)家? ? 馬克·洛克

重達(dá)幾噸的云

為什么

依然能漂浮在天空中？

這是因為浮力和向上升的暖氣流的共同作用?？諝庵饕傻獨夂脱鯕饨M成，其平均密度為1.225千克/立方米。云來源于水蒸氣，而水蒸氣分子只由一個氧原子和兩個氫原子構(gòu)成，它在標(biāo)準(zhǔn)溫度和大氣壓下的密度只有0.804千克/立方米，遠(yuǎn)低于空氣的密度，所以蒸發(fā)了的水首先會向上升，不過此時，我們?nèi)粘Ｋ姷目梢娫七€沒有形成。

因為海拔越高，溫度越低，所以等水蒸氣上升到一定高度之后，周圍的冷空氣把水蒸氣凝結(jié)成了小水滴，這才形成了我們常見的云。盡管水滴是液態(tài)水，密度比空氣大，但由于它們在云中非常少，每立方米的云只有約0.5克的水，一朵云又非常龐大，所以平均密度還是非常小，云形成不久后只能緩慢地下落。而云在緩慢下落的過程中，經(jīng)常會在一定高度，被從地面上升的暖空氣撐住，于是乎，一朵重達(dá)幾噸的云就漂浮在了空中。

如果云中的水滴融合在了一起，并變得足夠重的話，那么就會形成雨滴，然后下落，并非是整朵云迅速下落。

英國科學(xué)和科技作家

魯伊斯·比亞松