为什么高饱和的红蓝配色，能营造出3D效果？| No.464

高饱和的红蓝配色

竟能营造出3D效果

不知道你是否还记得小时候的红蓝眼镜

他们有着同样的原理

问答导航 Q1 用手机记录跑步里程数，把手机沿着垂直于行进路线的方向（左右摆）是不是可以使手机显示的公里数大于实际跑的距离？ Q2 为什么水面的油（气泡）搅动后消失，静止会儿后重新出现 Q3 最近发现拍照时的仰角不一样拍到天空的蓝色深浅不一样，这是什么原因？ Q4 既然分子的动能大小与温度有关，那我们感受到的烫甚至其带来的痛觉本质是不是分子热运动撞击带来的感觉？ Q5 为什么汽水开封前没有冒气泡，开封的时候会冒出大量气泡？ Q6 潜水艇是通过什么方法处理船员呼出的二氧化碳，又是以什么方式为艇内部持续提供氧气？ Q7 为什么牙膏不管怎么挤，挤出来的颜色都不会混合到一起? Q8 为什么光谱是连续的，但是光有三原色？ Q9 根据毛球定理，地球上总会有一个地方有风，那理论上我能不能造出“一直飞”的小飞机呢？ Q10 每个人的身上都有毛毛~那毛毛怎么知道哪里该长成头发，哪里长汗毛？ Q11 为什么高饱和的红蓝配色，能营造出一种3D效果？

by 匿名

不一定，得看看你用于记录跑步距离的APP用的是什么原理。一般而言分为两种：利用卫星定位不断记录你在地图上的位置，计算相邻点之间的直线距离然后累加；或者是通过检测加速度变化来判断步数，最后得出总路程。前者按照手机的定位精度，除非你来回几米反复横摆，不然很难让其判断为你的位置发生了变化；而后者如果你进行剧烈摆动，就很可能会将其误判为你跑了更多步。不过显示情况是，APP的算法越来越聪明，不但会将两者结合起来使用，而且还会检测你的摆动方向、频率是不是符合正常步态。所以综合而言，左右摆对于手机显示的跑步里程影响极小，可以忽略不计。

by ArtistET

Q2 为什么水面的油（气泡）搅动后消失，静止会儿后重新出现？

回答这个问题之前，我们先一起来弄明白本期后台收到的另一个提问：“类似图中汤表面上一个一个小圆圈是怎么形成的？本质是什么？” 这么肥美多汁的肉，炖出来的肉汤很难没有浮油，这汤表面的“一个一个小圆圈”都是油脂。在炖煮汤的过程中，肉类的脂肪会因受热从肉组织中逐渐解离出来，由于脂肪不溶于水，而且密度比水小，会逐渐上浮到汤表面并汇聚。而且猪油在常温下呈白色固态，所以等汤放凉之后图中表面的“圆圈”会更显眼（会变白）。 从化学角度来看，油脂属于酯类化合物，由脂肪酸和甘油通过酯化反应形成。常见的动物油脂（比如猪油、牛油、鸡油等等）中，饱和脂肪酸含量不同，油脂的物理性质各不相同。饱和脂肪酸含量较高的油脂（如牛脂、羊脂）常温下呈固态，形成的“小圆圈”质地较硬、边缘规整，稳定性较好，抗氧化能力较强；反之，如果油脂中不饱和脂肪酸含量较高（比如猪油、马油），常温下多为液态或半固态，形成的“小圆圈”边缘模糊、形态不如前者规则，且其中的不饱和键易发生反应，导致油脂氧化酸败，所以稳定性较差。所以我们平时煲的猪骨汤放久了容易酸（敞口放置更容易变质），也是有这个原因存在。

回归正题，我们现在已知，静置时，汤表面的浮油是不溶于水，且密度小于水的，处于聚集状态。当用筷子或汤勺搅动时，外力作用破坏了原本油脂之间以及油与水界面的表面张力平衡。原先的油滴在表面张力作用下，形成相对稳定的“圆”，搅动的剪切力打散油滴，使其形状发生改变，不再维持聚集形态，而是以更小的油滴，混在处于波动着的汤水中，所以“小圆圈”消失。

静置一段时间后，分散在汤水中的小油滴重新上浮。同时，小油滴在进行布朗运动等原因，会不断发生相互碰撞。当油滴之间距离足够小时，分子间作用力促使它们重新汇聚在一起。油滴体积逐渐增大，当达到一定程度时，又会在表面张力作用下重新形成肉眼可见的“小圆圈”浮在汤水表面。

参考资料：

1. 张杰,薛艳霞,李昌禹,等.火锅底料中两种动物油脂的风味与感官特性对比研究[J].中国调味品,2020,45(08):16-19+30.

2. 孙龙珠,郭玉杰,李娟,等.不同动物油脂酶解法制备及其品质对比分析[J].中国调味品,2025,50(01):28-34.

3. Hempoonsert J, Tansel B, Laha S. Effect of temperature and pH on droplet aggregation and phase separation characteristics of flocs formed in oil–water emulsions after coagulation[J]. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2010, 353(1): 37-42.

by 4925

Q3 最近发现拍照时的仰角不一样拍到天空的蓝色深浅不一样，这是什么原因？

by ヾ(๑╹ヮ╹๑)ﾉ”

晴朗白天的天空会呈蓝色，是因为阳光受到悬浮在大气中的微粒的散射的结果。太阳可见光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫组成的。太阳光射入大气层后，波长短的蓝光容易被空气中微粒散射出来，波长长的红光则更容易穿透直射远方。这种选择性的散射（瑞利散射）令大量蓝光从四面八方射入眼帘，染蓝了整个天空。同时，较大尘埃和水汽微粒几乎均等散射各色光，产生近似白色的杂散光。空气中尘埃杂质多时，白光掺入蓝光会冲淡天空的蓝色，天色变得灰白。雨过天晴空气清澈时，杂质极少，阳光几乎只经过分子散射，天空则格外纯净湛蓝。

不同仰角下天空蓝色的深浅并不一样。朝天顶看，视线穿过较薄的大气层，遇到的大颗粒杂质少，散射光以蓝色为主，天空显得更深邃。相反朝地平线看，视线斜穿更长的大气层，下层聚集了更多灰尘水汽，阳光被这些大微粒散射出大量偏白的光，白光混入蓝光后令近地平线的天空呈现浅蓝偏白。因此仰角越高，画面越靠近天顶，天空越蓝；仰角越低，画面含更多地平线附近的天空，蓝色看起来就越黯淡。

by Chocobo

Q4 既然分子的动能大小与温度有关，那我们感受到的烫甚至其带来的痛觉本质是不是分子热运动撞击带来的感觉？

by 云里物理

并不完全是，虽然这种“撞击”是这个过程的一部分。这种感觉的形成过程大致如下：首先当接触到热的物体时，热量传导到皮肤，使其升温，温度上升到一定阈值时，就会激活特定的感受器（比如TRVP1，这会传递“疼痛”的感觉）产生电信号，然后通过脊髓一路传递到大脑皮层的体感区，导致我们产生烫或者疼的感觉。而温度其实本是上是反应微观粒子的平均动能的，在热传导的过程中，实际上就是微观粒子之间通过撞击临近分子，使得能量从高温处传导到低温处。而感受器的热激活，其实是相应的蛋白质通道被打开，它并不是被热运动的分子直接“撞开”的，而是由于热传导导致皮肤温度上升，使得其蛋白质的构象发生改变，打开通道使得离子进入，从而产生信号。

参考资料：

1. Sven-Eric Jordt, David D McKemy, David Julius,]Lessons from peppers and peppermint: the molecular logic of thermosensation.

by ArtistET

Q5 为什么汽水开封前没有冒气泡，开封的时候会冒出大量气泡？

by 匿名

在汽水没有开封之前，汽水瓶就是一个单独的系统。里面的空气很少，形成了一个高压环境。在这个环境中二氧化碳溶于液体中，形成碳酸溶液。在汽水瓶这个密闭环境中气体就被锁在里面，形成了一个稳定的系统，即溶于水的二氧化碳和瓶中顶部的二氧化碳达成了平衡。

当我们打开汽水瓶时，瓶中压力突然下降，就会打破原有的平衡。低压下二氧化碳的溶解度降低，气体从液体中逸出，产生气泡。

by 蓝多多

Q6 潜水艇是通过什么方法处理船员呼出的二氧化碳，又是以什么方式为艇内部持续提供氧气？

by Félis

吸收二氧化碳的主要方法为化学吸收，比如氢氧化锂吸收剂 （ ） ,碳酸钠和氢氧化钠混合剂，而现代许多潜艇使用固体胺吸附床，它可以通过加热驱除二氧化碳实现再生，从而大大节省了补给成本。提供氧气主要有三种方法：电解水制造氧气，利用化学反应（比如过氧化钠与水反应或者氯酸钠加热释放氧气），或者简单粗暴一点，带上一些高压氧瓶储存潜航时需要的氧气。

参考资料：

1. A Low Pressure Electrolyzer for the Next Generation Submarine.

2. Hyun Min Baek. (2022). Possibility of military service-regeneration of LiOH for submarines and improvement in CO₂ scrubbing performance of LiOH canisters. Journal of Advanced Marine Engineering and Technology, 46(3), 115-121.

by ArtistET

Q7 为什么牙膏不管怎么挤，挤出来的颜色都不会混合到一起?

by rinku

为什么牙膏无论怎么挤，颜色都不会混在一起呢？ 秘诀就在于牙膏的特性和包装设计。牙膏是一种叫做宾汉流体的非牛顿流体，这种物质不受力时是几乎不流动的很粘稠的液体，力学表现上近乎固体，施加足够压力后会缓缓流动，才表现得像液体。因此当牙膏静静待在管里时，各种颜色的膏体都保持稠厚且稳定，彼此不会混杂。制造商也通过特殊工艺（常用聚乙烯包裹染料）防止不同色料相互渗透，保证彩条在管内各守其“地盘”。

当牙膏在压力下开始流动时，它不会像水那样立刻混成一片。这是因为牙膏非常黏稠，流动时呈现层流而非湍流——也就是说，不同部分的膏体平行滑出，中途不会搅在一起。高黏度带来低速有序的流动，就像两股浓糖浆并排淌，各走各的道；而稀薄液体如水则容易产生湍流，颜色很快搅作一团。所以彩条牙膏每次挤出来都能保持条纹分明。

此外，牙膏的包装结构也很关键。生产时，机器通常用隔板将不同颜色膏体分隔注入同一牙膏管，使其在管内彼此毗邻却不混合。这些巧妙设计，加上牙膏本身黏性特性的双重保障，无论怎么挤，牙膏都能像彩虹一样带着清晰分明的彩条挤出。

参考资料：

by Chocobo

Q8 为什么光谱是连续的，但是光有三原色？

by 匿名

光谱连续性和三原色看似矛盾，其实是从不同角度描述光的特性的。光是一种电磁波，其波长范围较广，从几千米到几纳米都有，可见光只是其中的一小段（波长在380-780纳米）。作为一种电磁波，光是连续的，且其能量与波长相关，波长越长，能量越小。三原色并非光的物理本质，而是根据人类视觉系统对光的感知机制，对光做了分类罢了。实际上光是没有颜色的，也不存在原色。我们之所以会看到颜色，是因为人眼对可见光的电磁辐射会产生化学反应，进而在大脑中产生了颜色。人眼视网膜上的视锥细胞有三种，分别对长波（红）、中波（绿）、短波（蓝）光最敏感，这便是三原色的来由。当不同波长的光同时刺激视锥细胞时，大脑会将其混合成一种颜色感知，即“加法混合原理”，例如，红光和绿光同时刺激，就会被感知为黄色。

by Sid

Q9 根据毛球定理，地球上总会有一个地方有风，那理论上我能不能造出“一直飞”的小飞机呢?

by 林一纯

首先，你把毛球定理说反了。毛球定理指的是偶数维单位球面上的连续而又处处不为零的切向量场不存在，简单点说就是地球上总会有一个地方没有风，如果用物理学的视角看，这种地方应该是气旋或者反气旋的中心（风眼）。

抚平“毛球”的失败尝试：两极各有一个尖角

而对于你的问题，考虑到地球表面风场的实际情况，也是几乎无法实现的。你需要的应该是不需要发动机的飞机，这种飞机一般依靠风速差或者地面升山坡上升气流等进行滑翔。这就需要考虑很多因素了：首先，我们的大气是紊流系统，并不是稳定的风场，所以能够获取的动力是不稳定的，难以实现稳定的推进；其次，由于存在空气阻力和重力的阻碍，需要不断补偿损耗，仅靠风力是非常困难的；再者，风能提取效率比较低，这是由于小型飞机的翼展和质量限制导致的；最后就是很难“追风”，哪里有风不是我们可以选择的，飞机不能总是刚好飞到有足够风力的地方，一旦没风那可就惨了。

参考资料：

1. Minimum shear wind strength required for dynamic soaring of albatrosses.

by ArtistET

Q10 每个人的身上都有毛毛~那毛毛怎么知道哪里该长成头发，哪里长汗毛？

by 让我为你尝毛毛 ꉂ(ˊᗜˋ)*

毛囊决定了毛发的命运，不同部位的毛囊天生具备不同的生长指令，专业点说是受基因的调控。和花草树木一样，毛发的生长和脱落也有周期性。通常，一根毛发一生要经历生长期、退行期和休止期三个阶段。每个毛囊都有自己的生长周期，独立工作，互不打扰，试想一下，如果一片毛囊同时进入休止期，岂不是头上会秃一块。

正是因为不同部位的毛发生长周期不同，才不至于让汗毛长得跟头发一样长。头发的生长期长达3-7年，而汗毛的生长期只有2个月，这差距也太大了。另外，不同部位的毛发生长速度也不同，头发一天可长0.27-0.4mm，而汗毛一个月只能长0.9-3.9mm，所以想要汗毛长得跟头发一样长，真的是“强毛所难”了。

by Sid

Q11 为什么高饱和的红蓝配色，能营造出一种3D效果？

by 林音

高饱和配色的红蓝信息能够被我们左右眼接受，从而营造出立体的视差感，这是“色差”造成的，它是由于不同颜色光具有不同的折射率，这样同一个点发出的白光成像在我们的视网膜上的时候，前后位置其实是轻微不同的，所以你感受到他的远近深度不一样，红光和蓝光的折射率相差较大，所以它们的远近深度看起来就差的更多，因此才会有这种立体感。

很多红蓝3D电影就是利用这个原理，来让观众体现身临其境的感觉。之所以觉得它们有3D感，是因为它比普通电影多了深度感，深度感的形成与双眼效应分不开，假设我们前方五米处有一棵树，当我们两眼注视他时，由于左右眼位置不同，输在左右眼视网膜上形成的物象会有小小的差异，经过大脑的综合判断之后，就能目测出自己与树的距离。这就是深度感的来源。为了让影像有深度感，人们采用模仿双眼看东西的方式，用两台摄像机来拍电影。播放的时候，将两台摄像机的画面分别传递给左右眼，就能出现3D感了。3D眼睛的作用就是让左右眼能分别看到左右摄像机拍摄的画面。红蓝眼镜就是色差式的3D眼镜。他的两个眼睛的镜片颜色互补，电影放映时，如果左边摄像机的画面剔除红色像素，右边的提出蓝色像素，那么通过红蓝3D眼镜的镜片左红右蓝，就可以分别自动还原被剔除的红色和蓝色像素。两者相结合，结果就能使我们的左眼看到左边摄像机拍摄的画面，右眼看到右边摄像机的画面，形成3D效果。

详细内容可以观看云里悟理系列。

by 蓝多多

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4925、Chocobo、ArtistET、Sid、蓝多多

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编辑：Sid