你是一个编程新手，但是想写个代码表白，应该怎么做？ | No.499

俺有点小内向，

不好意思开口表白，

有什么好办法可以帮帮俺吗？

问答导航 Q1 剪短存在毛细作用的吸水管，水为什么不流出？ Q2 计算机屏幕原理是什么？ Q3 后羿需要多大力气才能射日？ Q4 在路由器旁边抢票网速会更快吗？ Q5 晕车的人为什么会感受到车味？ Q6 为什么藕能拉丝？ Q7 乒乓球可以借力吗？ Q8 慢加热的蒸蛋为什么比快加热的丝滑？ Q9 如何用代码表白？

Q1 由于毛细作用，在一盆水中插入一根吸管，假设吸管中水位相对于盆中水位上升5厘米，从盆中水位上2.5厘米处将吸管剪断（不考虑吸管形变），其他条件不变，为什么水不会从吸管上端流出？

by 一个刚刚学到浸润的高中牲

答：

正常情况下，当我们在液柱中间剪断吸管时，水一定不会从上端流出。这是由于水一旦能从上端流出，就会形成一个永动机，即水通过吸管不断流回盆中，在没有外部能量输入的情况下却能不断对外做功，这种情况显然违反了热力学第一定律，所以水不会流出。那么在液柱中间剪断吸管会发生什么呢？

图1 将水盆中的吸管沿着液柱中间剪断

液柱的产生源于水的表面张力。假设吸管是一根洁净的毛细玻璃管，由于水与玻璃是浸润的，吸管插入盆中液面会上升产生液柱，如图1(a)。

毛细现象产生液柱的原理如图2所示，由于液面处水的表面张力处处相等，在凹面上，表面张力的合力指向溶液外部，液体内部的压力小于外部，而上升的液柱的压强弥补了这一部分压力差，从而达到平衡。[1]（图2中所画的表面张力并不是二力平衡，而是夹角很大的两个力，合力向液面外）

图2 毛细现象的原理 [1]

由于水与玻璃的浸润效果良好，液面会呈弯月凹面。在管径足够细的前提下，我们可以近似把图1(a)中这个凹面看作是半球面，根据杨-拉普拉斯公式和力的平衡有

其中 为表面张力， 为液面的曲率半径， 为水的密度， 为重力加速度， 为液柱高度。

此时我们从中间瞬间裁掉毛细管，如图1(b)，剪断瞬间，切口处液面平整，无法提供液柱压强的平衡力，于是在表面张力的作用下切口处会重新形成新的弯月凹面，如图1(c)。近似把这个新的弯月凹面看作是球面的一部分，此时根据杨-拉普拉斯公式和力的平衡有

由于相同温度下水的表面张力是相同的，我们可以得到新的的曲率半径是原来的曲率半径的两倍，即 。

综上，如果你尝试在吸管的液柱的任何位置剪掉吸管，水都不会从上端流出，液面会通过增大弯月凹面的曲率半径来重新平衡液柱的压强。剪断前后的区别在于新形成的液面虽然仍是凹面，但比原来的液面更平一些。

参考资料：

1. 傅献彩，侯文华. 物理化学:下册[M]. 北京：高等教育出版社，2022: 341-344.

by endlesscliff

Q.E.D.
Q2 普通计算器使用的屏幕是什么原理？它是如何控制屏幕是否透光的？

by 匿名

答：

计算器使用的屏幕属于是液晶显示器(LCD)，液晶分子在特定条件下能够有序排列，这种排列方式的变化会影响光的传播路径，从而实现光线的调制。这种液晶显示器通常由以下几个部分组成：两层玻璃板夹持薄液晶材料组成的液晶层3；在液晶层两侧是偏振片1，5，能将自然光转化为线偏振光，并且控制光线的透过方向，只有和偏振片振动方向相同的光才可以透过，其他偏振角度的光透过之后强度会与cos2(theta)成正比，theta为光偏振方向与偏振片方向的夹角。

2，4电极位于液晶层的上下表面，通过施加电压来改变液晶分子的排列状态。反射面可以将光线反射给观察者6。计算器常用的段码式LCD通常利用环境光来显示信息。驱动电路负责接收计算器主板的信息，并将其转换为相应的电压信号施加到电极上，从而控制液晶分子的排列状态。

依赖以上的结构，当没有电压施加到电极上时，液晶分子保持其自然状态下的无序排列，此时光线在经过液晶层和偏振片时会发生散射，导致屏幕呈现较暗或不透光状态(可以理解为没电压施加默认是8，七个边全黑)。当电极间施加一定电压时，液晶分子会受到电场力的作用而发生定向排列，使得光线能够按照特定的路径穿过液晶层和偏振片，从而在屏幕上形成亮态或透光区域(2可以显示成0，比如亮一个边，看到为0，从而能在屏幕上看见)。

对于段码式LCD而言，每个数字或符号都由多个独立的段组成（如七段数码管），每个段都是一个可以独立控制的液晶单元。通过选择性地激活这些段，就可以在屏幕上显示出不同的数字和字符。

还有一种液晶是TN型液晶，它能够扭转光的偏振方向，使得在不施加电压时为亮态，施加电压时为暗态。所以大家看到的显示器如果和笔者描述的不太一样，可能是另一种液晶材料哦~

by 蓝多多

Q.E.D.
Q3 后羿需要多大的力气，才能把一支箭射到太阳表面上？

by 金乌

答：

先说结论：为了射中太阳，理想状态下，后羿拉弓的力量要超过8000吨！接下来，就让我们帮后羿好好算算这笔账：

首先，后羿需要向哪个方向射箭呢？反直觉的是，如果直接瞄准太阳射箭，他就别想击中目标了——因为地球本身在相对太阳高速转动，瞄准太阳射出的箭会进入一个巨大的椭圆轨道，而不是落在太阳表面。正确的做法是：将箭送入一条霍曼转移轨道。

图：后羿射日（物理版）

如图所示，箭的轨道应是一条椭圆轨道，在近日点与太阳表面相切，在远日点与地球公转轨道相切。已知太阳半径、地球轨道半径，我们计算得到这支箭在远日点的速度应为2.87 km/s。然而，地球的公转速度高达29.78 km/s，比我们要达到的速度大得多！因此，后羿需要向“后”射出这一箭，抵消一部分公转速度（具体来说是29.78−2.87=26.91 km/s），才能把箭射到太阳上。

考虑到箭脱离地球引力范围所需的逃逸速度，这支箭的初速度还要进一步提高，达到惊人的29.15 km/s，这个速度，比飞出太阳系需要的第三宇宙速度（16.7 km/s）还要大！

假设箭矢的重量为100 g，根据动能公式Ek=(1/2)mv2,它的动能高达4250 万焦耳。假设后羿拉弓的行程为一米，拉弓所需的力量随拉开的距离线性增加，那么后羿拉开这把弓所需的最大拉力就是85兆牛——相当于举起8500吨的重物！这力量是土星五号火箭起飞推力的两倍还多!

当然，现实中是不存在如此强劲的弓箭的——即使我们搞定了弓，由于初速度过快，箭矢在大气层内将会面临极其夸张的空气阻力和气动加热。因此，从物理学的角度来看，或许后羿还是将箭头装在一枚巨大的火箭上比较方便。

by 冰糕

Q.E.D.
Q4 在路由器旁边抢票，网速会更快吗？

by 60321

答：

理论上讲：会。但这并不是因为你的“下载速度”变快了，而是因为连接更稳、延迟更低了。这就好比你在教室里听课，坐在第一排确实比坐在最后一排听得更清楚（信号强度高），也更不容易被同学的窃窃私语打扰（信噪比高）。

从原理上看，Wi-Fi 信号遵循平方反比定律，距离越近，路径损耗越小，信号质量就越好。虽然这确实能协商出更高的速率，但对抢票而言，更有价值的是高信噪比带来的高可靠性。

抢票拼的不是“带宽”（比如一秒钟能下载多少电影），而是“响应速度”。靠近路由器能显著减少因信号微弱导致的数据包丢失。一旦发生丢包，Wi-Fi 底层就需要进行物理层重传。每一次重传都会带来几毫秒到几十毫秒的额外延迟——在毫秒必争的战场上，这往往就是“有票”与“缺货”的区别。

不过，实操中有几个“防坑指南”：

1. 别“贴脸”：不要把手机直接绑在天线上。家用全向天线的辐射呈“甜甜圈”状，天线顶部和根部信号反而最弱；且距离太近可能受近场效应干扰，得不偿失。保持 1-2 米的无遮挡视距通常是最佳位置。

2. 首选 5GHz：近距离下，5GHz 频段干扰少、信道干净，远胜拥堵不堪的 2.4GHz（这里挤满了邻居的 Wi-Fi 和蓝牙信号）。

3. 有线才是神：Wi-Fi 本质是时分双工（轮流收发），天生存在等待延迟；而网线是全双工（同时收发）且抗干扰。想物理开挂，请直接给电脑插网线。

当然，抢票的终极瓶颈永远是目标服务器。如果服务器崩了，你就算坐在路由器上也是徒劳。

参考资料：

1. Gast, M. S. 802.11 Wireless Networks: The Definitive Guide[M]. O'Reilly Media, 2005.

2. Perahia, E., & Stacey, R. Next Generation Wireless LANs: 802.11n and 802.11ac[M]. Cambridge University Press, 2013.

by 柠七

Q.E.D.
Q5 为何晕车的人在车里会感受到一股“车味”？

by Silly Ink 沈以墨

答：

这其实是挥发性有机化合物（VOCs）与大脑的条件反射共同“合谋”的结果。

首先要明确一点：“车味”并不是心理作用，而是真实存在的化学信号。汽车内饰中的皮革、塑料、地毯和粘合剂在高温或密闭环境下会持续释放多种挥发性有机化合物（VOCs），其中可能包括醛类、酮类及部分芳香烃类物质；老旧车辆还可能叠加霉味或汽油味，共同构成我们熟悉的“车内气味”。在通风不良的车厢里，这些异味分子会不断累积，同时二氧化碳浓度也会上升，容易让人感到昏沉、头晕，降低对不适的耐受度。

但为什么不晕车的人只觉得这是“新车味”，而有些人却“一闻就难受”？这涉及心理学中的味觉/嗅觉厌恶学习，也称加西亚效应。

晕车的根源通常是感觉冲突：内耳前庭感到身体在运动，而眼睛看着车内静物却暗示“没动”。一种进化心理学解释——“毒素假说”认为，大脑可能把这种异常知觉误判为中毒迹象，从而更容易启动与恶心、呕吐相关的神经通路。

关键在于：如果一个人多次在闻到“车味”的同时经历晕车，大脑会逐渐形成强烈联结——“车味 = 危险”。此后再次闻到气味时，相关记忆网络会被激活，唤起厌恶与焦虑反应，提高恶心倾向并降低耐受度。有些人甚至在车未启动时就会反胃；更多人则表现为气味“放大”了行驶后的晕车反应。

因此，开窗通风或定期更换空调滤芯，不仅能换气、稀释异味和降低二氧化碳浓度，也有助于削弱这种“气味—不适”的条件关联，打断心理与生理相互强化的循环。

参考资料：

1. Klosterhalfen, S., et al. Pavlovian conditioning of nausea and vomiting[J]. Autonomic Neuroscience, 2000, 85(1–3), 142–150.

by 柠七

Q.E.D.
Q6 为什么藕能拉丝？

by （｀Δ´）！

答：

莲藕拉丝，拉的其实是内部运输组织中螺旋状导管的导管壁。当莲藕被掰断，这些导管壁会像弹簧一样被拉长，形成独特的拉丝现象，当螺旋导管壁达到极限后就会断开。如果你放大仔细看，能看到这个丝是波浪状的，越新鲜的藕拉出来就是波浪的，放久了的藕拉的丝就会比较脆。

莲藕借助输导组织来运送营养物质，活的韧皮部的筛管将光合作用产生的糖分输送到根部和地下茎，死掉的木质部的导管将淤泥当中的根部吸收的水和离子运输到叶片当中，活的负责运输水分。藕茎中的导管细胞壁在生长的过程中呈螺旋状加厚，当它并在成熟时形成就会死亡，留下中空的管道作为气道帮助根部呼吸用于运输水分和养分。我们吃的藕其实是一种变态的根状茎，真正的根是藕节之间的须状物。

by 蓝多多

Q.E.D.
Q7 乒乓球教练教学生借力打球，力能借吗？

by 匿名

答：

乒乓球的借力本质上是利用来球的动能将其弹回，而非仅仅依靠球拍发力。

我们将问题简化，在不考虑旋转的情况下，可将乒乓球视作质点。在人完全不发力，即球拍静止不动时，来球在刚刚接触球拍和被弹回的瞬间可以近似看做动量的大小相等，方向满足入射角等于出射角。也就是说，理想情况下，乒乓球飞来得有多快，被弹出去就有多快。所以我们只需要控制球拍的角度，并且适当的增加或者减少击球的“力度”，从而达到对球的控制。

借力也就是要考虑球本身就具有的动能，并在此基础上去控制球的角度和速率，而非真正的“借”。

by 跑马仔

Q.E.D.
Q8 为什么慢慢加热的蒸蛋比快快加热的蒸蛋丝滑？

by 小满

答：

同学你好！问出这个问题相信你一定是老吃家了。

蒸蛋的本质是在蛋液中加适量水，通过在高温下让蛋白质均匀适度变性锁住水分子，形成美味的蛋白质水凝胶。而蒸蛋加热的速率决定了蒸蛋的顺滑程度，这是一个温度梯度导致的非平衡热力学问题。

首先，我们引入傅里叶热传导定律：q=-k∇T。单位时间传导的热量q是正比于材料的热导率k和温度差∇T的。当你使用大火快快加热时，蒸锅内的蒸汽通量巨大，蒸蛋碗的外壁温度迅速升高。由于蛋液的热导率（k）并不高，热量向碗内传递较慢，这会在碗内产生一个较大的温度梯度。碗边的蛋液达到变性温度（约70℃-80℃）甚至沸点，而中心可能还是液体。为了让中心的蛋液凝固不得不延长加热时间，导致碗边的蛋白质高温变性过度交联，过度紧密的蛋白质分子网络会失去弹性和含水性，在宏观上表现为质地老硬。而文火慢慢加热时，系统处于一个准静态过程中，内部温度场分布更加均匀。蛋白质几乎是在全空间同步变性凝固，整体一致性较高，自然如丝般顺滑。

此外，衡量蒸蛋外观最重要的就是表面丝滑没有气泡。那气泡的来源是什么呢？是蛋液中溶解的微量的空气和本身的大量水分。在大火下，靠近碗底的局部温度会迅速达到水的沸点，引发局部相变。水蒸气在蛋白质凝固前迅速成核，形成气泡。如果加热过快，变形凝固的蛋白质会在气泡还没来得及受浮力排出时，就将其锁死在凝固好的蒸蛋中。慢速加热则将系统维持在沸点以下，抑制了蒸汽泡的成核率，保证了基质的连续性和完整性。

by 单身男青年

Q.E.D.
Q9 你是一个编程新手，但是想给对象写个代码表白，应该怎么做？

by 我也要表白么？

答：

春天来了，万物复苏，又到了动物们啊不，又到了一年一度的情人节了，空气中弥漫着成双成对的气息~（才不羡慕呢！）接下来就让本咕咕给你带来一点编程魔法吧！

开始前，我们先来拆解一下需求：首先，编程新手和更加不懂编程的对象的组合，要求我们使用的环境最好是系统自带的，避免繁琐的环境配置；其次，程序想要表达的核心内容最好具有隐蔽性，不要让对象拿到源代码的一瞬间就看到谜底。那么主播主播，有没有能满足以上两个需求的简单又强势的工具呢？

有的，兄弟，有的！windows的powershell和macOS的bash命令行工具都是系统自带的，即开即用；而在隐蔽性上我们可以使用以上两者自带的Base64编解码器来给我们想要表达的内容套上一层“保护罩”。

Base64是一种将二进制数据（如图片、文件）转换为由64个可打印ASCII字符（A-Z、a-z、0-9、+、/）组成的文本格式的编码算法。它原本的用途是在一些只能传递文本的场合（比如邮件）通过编码来传输本来不能传输的二进制文件，在这里我们的用途是用它将原本人类可读的文字转化为没人能一眼看穿的“乱码”。

那如何使用呢？第一步是把我们想要表达的内容编码为Base64格式的数据，以“情人节快乐”为例：

echo "情人节快乐" | openssl base64

运行后程序会输出一段诸如“5oOF5Lq66IqC5b+r5LmQ”的字符，这个就是编码得到的结果，我们再对其进行解码，即可得到我们想表达的内容：

echo "5oOF5Lq66IqC5b+r5LmQ" | openssl base64 -d

下图是在windows中使用powershell的运行效果：

实际使用中，编码时可以将“情人节快乐”替换为自己想要说的话，然后将编码得到的结果替换掉解码代码中的“5oOF5Lq66IqC5b+r5LmQ”，最后根据你对象使用的操作系统，将替换好的解码代码发给TA，指导其打开命令行运行就可以啦~

最后，祝读到这条的各位表白成功，天下有情人终成眷侣！ （什么？你想不出来该说啥！那也没关系，可以用本咕咕事先准备好的神秘消息哦~）

ICAgICAgICAgICAgICAgICAuKjogICAgKisgLi4gICAgICAgICAgICAgLTogICAgICAgICAgICAgIzogICAgIC4lOiAgICAgICAgIDo9ICAgIC4jOiAgICAgICAgICAgIC46Oi0tPSsqKyAgICAgICAgICAgICAgICAgICAKICAgICAgICAgICAgICAgICA6QDogKyoqQCUrKz0gICAgICAgICAgICAtQD0gICAgICAgICAgKioqQCUqKioqKiNAIyojLSAgICAgIColICAgLi1AKzouICAgICAgICA9JSUqKys9PS06OiAgICAgICAgICAgICAgICAgICAKLj0jIysuIC0qIyo6ICAgIDotQD0gPSoqQCUrKjogICAgICAgICAgIC5AKiAgICAgICAgICAgOjouKiUuLi4uLiolOjo6LiAgICAgIColLjojIyVAKislIy4gICAgICA9QDogICAgICAgICAgICAgIC0qJSUqOiA9IyUjKy4KQEBAQEBAJUBAQEBALSAgOkArQCMjLT09QCMrKyoqLiAgICAgICAgICNAOiAgICAgICAgICAgICA6PSsrKysqKiMqLiAgICAgOiUtLSUlIyo6ID1AICAtQDogICAgICBAKyAgICMjICAgICAgICAgPUBAQEBAQCVAQEBAQEAKQEBAQEBAQEBAQEBAKiAgKiUtQCAuKyorKyoqPTouICAgICAgICAgK0A9JSsgICAgICAgICAgICAqKz0jQC06Li4qQDogICAgICVAQEAqIC4gICMjICAqJS4gICAgIC1APTo6LSVAPSsqIyMuICAgI0BAQEBAQEBAQEBAQEAKJUBAQEBAQEBAQEBAOiAgQD09JSAgLiUjKisrJT0gICAgICAgICA9QC0gLiMjLiAgICAgICAgICAgICArQCAgICA6QC0gICAgIC4rOiUqOj09K0AjKiolJSorICAgICArIyMqKiVAKz0tOjogICAgLUBAQEBAQEBAQEBAQEAKLiNAQEBAQEBAQEAtICAgOiArJSAgLkAjKysgIyMgICAgICAgIC1APSAgICArJS0gICAgICAgICAgICArQCAgICAqQCAgICAgICAgICUrOj0tJSU6Li4gICAgICAgOiMuICAgID1ALiAgOkA9ICAgICpAQEBAQEBAQEBAQDoKICA9JUBAQEBAKi4gICAgICArJSAgLkAjKysgJSogICAgICAgOkArICAgICAgOiUqLiAgICAgICAgICAqJSAgIC1ALSAgICAgICAgIEArICAtQDogOiMtICAgICAgI0ArPS0gID1AOj0jI0AlICAgICA9JUBAQEBAQEAqLiAKICAgIDorKi0uICAgICAgICAjJSAgIEArOjouQD0gICAgICAuJSogICAgICAgIC4qIyAgICAgICAgICAqJSAgICAgICAgICAgICAgLkA9IC1APSAgIDoqIzogICAgI0AlKj06LitALSAtKyMqICAgICAgLj0lQEBAKjogICAKICAgICAgICAgICAgICAgICA9PSAgICs6ICAuKy4gICAgICAgOiAgICAgICAgICAgICAgICAgICAgICAqJSAgICAgICAgICAgICAgICs6ID09ICAgICAgLSsgICAgIC4gIC0qIyMrICAgICAgICAgICAgICAgOi0uICAgICA=

by 小咕咕

Q.E.D.

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本期答题团队

endlessclif、蓝多多、跑马仔、单身男青年、柠七、冰糕、小咕咕

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编辑：凉渐&4925