流鼻血时到底应该仰头还是低头？| No. 528

从小到大

长辈们总说流鼻血了要赶紧仰头

那么现实中

仰头真的能止住鼻血吗？

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Q1 为什么吸管总喝不干净饮料，如何能喝干？
Q2 博尔特跑步时质量会变大吗？
Q3 如何制造一片合格的二向箔？
Q4 为什么雨是水滴而不是水柱？
Q5 为什么眼镜的影子是黑色的？
Q6 一楼外有光伏板且床在窗边，会被雷击吗？
Q7 流鼻血时应该仰头还是低头？
Q8 冰激凌化得越慢，质量越好吗？
Q9 不切下胳膊怎么测它的质量？
Q10 茶水表面的薄膜为什么是彩色的？
Q11 救护车的笛声为什么会“变调”？
Q12 从飞机上掉下来怎样才能存活？

by 匿名

答：

为什么吸管总是喝不干净饮料？让我们先复习一下吸管的原理：用吸管喝饮料并不是把液体“吸”上来，而是利用大气压把饮料“压”上来。当你吸气时，吸管内的气压降低，外界的大气压就会把饮料压进吸管送入口中。而最后剩一点喝不干净，也正是因为口腔和吸管内的负压被破坏了。

当吸管口全部浸没在饮料中，只有饮料会被大气压送入你的口中；而当液面降低到吸管口以下，情况就不一样了。一旦吸管口露出一丝缝隙，外界空气就会立刻从缝隙涌入，迅速平衡吸管内外的压强，导致管内无法维持负压，液体柱断裂，发出噗噜噗噜的吸空声。

那么，怎样才能用吸管喝到尽可能多的饮料呢？一个简单的方案是把吸管倒过来。为了刺破饮料瓶的塑封，常见的吸管前端是一个斜切面，只要液面降到斜切面的顶端以下，空气就会大量涌入，让我们吸不上来饮料。此时，换用吸管另一头的平面，密封效果更好，或许会有奇效！

如果实在要吸上剩下的一点点……那么恐怕只能请来吸管的终极形态——胶头滴管！它的头尖尖的，管口直径很小，即使面对杯子角落的最后几滴液体，也足以保持内部的负压不被破坏。不过，千万不要拿化学实验室的滴管去喝饮料哟！

by 冰糕

Q.E.D.
Q2 根据狭义相对论的质速公式，速度越快，质量越大，那博尔特在跑步的时候，其质量会不会变大？

by 匿名

答：

只考虑相对论效应，博尔特跑步时确实会增重，但幅度极其微小。

根据狭义相对论的质速公式：

在低速（即运动速度远小于光速）情况下，相对论质量的增加量为：

代入博尔特的体重 、奔跑极速 计算，他在奔跑时的质量会增加 ，即80皮克——这个质量大约等于你体内一个红细胞的质量，或是空气中一颗花粉的质量百分之一，亦或者一根头发质量的百万分之一！

即使对于速度最快的人类，相对论效应仍然九牛一毛，可见牛顿力学在宏观低速领域还是相当准确的。而且，如果考虑到博尔特奔跑时通过呼吸、出汗排出的代谢废物，那么现实中，博尔特不仅没有在跑步时变重，反而是在持续变轻呢！

by 冰糕

Q.E.D.
Q3 如何制造一片合格的二向箔？

by 匿名

答：

在《三体Ⅲ》里，二向箔是被力场封装好的二维空间，封装解除后，周围三维空间的一个维度会从宏观蜷缩到微观，被迫“二维化”，然后更外圈的空间重复这个过程。这个设定在物理上有很相似的影子：若我们的真空只是个"假真空"，就有机会经量子隧穿落到更低能态。1980年科尔曼和德卢西亚认真计算过：衰变一旦发生，会冒出一个低能态气泡，以接近光速膨胀，吞掉沿途一切。

但“二向箔”以现有科技是造不出来的。真空衰变只负责“吞”，不降维；要把维度蜷起来，按弦论的看法，需要发生在普朗克尺度，约 米，比质子小近20个数量级。达到它需要的能量是大型强子对撞机的 倍，绕地球赤道建一圈对撞机都不够。

所以想造二向箔，第一步是证明额外维度确实存在，有了基础才能往下研究。哪天大家真的做出来了，记得投稿物理所呦，小编替你们转给歌者文明审稿。

by 柠七

Q.E.D.
Q4 为什么雨是以水滴形式而不是以长长的水柱形式下落？

by 匿名

答：

雨水在云中本来就是许多彼此分开的细小水滴，水滴在云里不断碰撞、合并，变得足够大以后，在重力作用下落下来。不像茶壶倒水一样有大量的储水源稳定水流，所以雨水不会天然连成一根水柱。

即使我们设想有一根细水柱从天上落下，它也很难保持完整。水的表面张力会使水尽量缩小表面积，把细长的水柱拉成一个个水滴。这和水龙头开得很小时，水流落下一段后会自动断成水滴是同一个道理。空气阻力还会进一步扰动水柱，使它更容易断裂。

水滴形成以后，表面张力又会把它拉成接近球形；较大的水滴在下落时会被空气压扁，如果继续变大，还可能被空气阻力撕裂成更小的水滴。因此我们看到的雨，通常是许多分散的小水滴，而不是一根连续的水柱。

by 小被子

Q.E.D.
Q5 为什么近视眼镜镜片是透明的，但是在光下的影子仍然是黑色的？

by 匿名

答：

透明并不意味着光线会完全不受影响地穿过镜片。光照到近视镜片时，少量会被反射或吸收，大部分则进入镜片并发生折射。

近视镜片本质上是凹透镜，会使平行光向外发散。因此，原本均匀照向桌面或墙面的光被重新分配：镜片正下方得到的光减少，形成较暗的区域，看起来就像“黑色影子”。它并不是镜片把光挡住了，而是这里的光照强度比周围低。

如果把眼镜进一步压低、靠近桌面或墙面，还可能看到边缘或局部出现亮点、亮斑。这同样来自折射：被镜片偏折的光线在某些位置重新叠加，使局部光强高于周围。也就是说，暗影和亮点其实是同一种现象——镜片改变了光线原本的传播方向，让光在空间中的分布变得不均匀。

by 枕玉听雨

Q.E.D.
Q6 家住一楼，落地窗外是搭建的光伏板棚，床在窗口边，请问雷雨天气有被雷击的风险吗？另外窗户安装什么可以防雷击？

by 夏雨

答：

被雷击中的风险很低，因为雷电走的是最短的放电通路，比较偏爱高处和尖端，即使窗外的光伏棚都是金属的，但终归是在一楼。楼顶，附近的建筑以及树木的优先级都排在你的前面。

就算真被雷击了，在支架做好可靠接地的前提下，电流也会优先沿金属支架进入地面。不过光伏板的电线若穿墙接进屋里的逆变器，那么雷击的感应浪涌可能顺线入户，打坏电器。规范的做法是直流、交流两侧都装SPD（浪涌保护器），把过电压泄入地面。

至于你提到的窗户，市面上并没有能够“防雷击”的玻璃或者窗帘。对一楼来说，雷击本身就是小概率事件，雷雨天记得关窗就好，不必在意床在窗边。

by 柠七

Q.E.D.
Q7 流鼻血时到底应该仰头还是低头？

by 17

答：

不要仰头，而应坐起并稍微前倾。这是目前临床指南和权威健康机构推荐的处理方法。

相关文献和临床实践指出，活动性鼻出血应采用持续、用力地压迫鼻腔下部的方法止血。发生鼻出血时应坐下、身体和头部略向前倾，并用拇指和食指持续捏住鼻翼柔软的部分10-15分钟。期间用嘴呼吸，可以在鼻梁或脸部冷敷，帮助血管收缩。

而流鼻血时仰头并不会真正止血，反而可能使血液流向咽喉，被吞咽后容易引起恶心、呕吐，严重时甚至会误吸入气管，造成呛咳或窒息的风险，同时还会掩盖真实的出血量。

因此，向前倾可以让血液从鼻孔流出，也便于观察出血情况。

需要注意的是，不要频繁松手查看是否已经止血，应保持连续压迫。止住后，几小时应避免擤鼻、抠鼻或剧烈运动。如果经过正确压迫20分钟后仍持续大量出血，或伴有头晕、乏力、呼吸困难等症状，应及时就医。

参考资料

1. Tunkel D E, Anne S, Payne S C, et al. Clinical Practice Guideline: Nosebleed (Epistaxis)[J]. Otolaryngology–Head and Neck Surgery, 2020.

2. NHS. Nosebleed[EB/OL]. NHS, 2026.

by 持之以恒

Q.E.D.
Q8 冰激凌化得越慢，质量越好吗？

by 17

答：

我们平时有时候会说化的快代表里面奶含量高，所以质量好这类的说辞其实是不准确的。冰淇淋化的快慢，是脂肪含量、水分含量、糖的种类和空气含量多种因素共同决定的。

奶油含量高的冰淇淋融化速度明显更慢一点，脂肪是减缓融化的关键角色，乳脂椰子油这些饱和脂肪遇冷会变硬，相当于在冰淇淋内部形成一个保护膜，减缓热量传导，从而延缓融化。根据网络上的测试山楂雪糕、酸奶味雪糕和牛奶咖啡雪糕的融化速度对比，发现牛奶咖啡口味雪糕相对慢一些。这是因为牛奶、稀奶油、全脂乳粉等原料含量高的雪糕比以水为主要原料的雪糕融化速度要慢。雪糕的质量高低很大程度取决于其总固形物含量，如蛋白质、脂肪等含量。雪糕的固形物，可以理解为雪糕中除去水分后的干物质，是雪糕中营养成分的来源。一般来说，总固形物及蛋白质含量越高，则雪糕质量越高，固形物含量高、水的占比相对少，其融化速度慢就再正常不过了。

除此之外，不同的糖对融化速度的影响差异也很大，蔗糖的抗融性好，化的慢。制作冰淇淋时会注入空气，让口感更蓬松。但空气越多，内部空隙越大，热量更容易渗透进去，融化就越快。

by 蓝多多

Q.E.D.
Q9 有没有什么方法在不把我的胳膊切下来的情况下测出它的质量？

by W

答：

如果是粗略测量，利用公式 ，我们需要知道胳膊的密度和体积。胳膊的体积可以利用阿基米德原理用排水法快速测出。即找一个能装下整只胳膊的桶，把桶装满水后放在一个盆里，将手臂缓慢放入桶中，直到全部浸没。此时溢出水的体积就大致为胳膊的体积。而人体平均密度接近水，这里为了方便，直接让 水 胳 膊 ，而 水 ，这样即可计算出胳膊的大致质量。

这种方法虽便捷，但有一定误差。人体不同组织具有不同的密度，例如脂肪、肌肉、皮肤和骨组织的密度都存在一定差异。而胳膊包含了肌肉、皮下脂肪、皮肤、骨骼、血液和其他体液等各种组分，根据相关文献中的典型值： 脂 肪 ， 肌 肉 ， 皮 肤 ， 皮 质 骨 。同时，在测量胳膊体积的过程中，桶的表面和边缘也不可避免附着了少量水分，这也带来了一定的误差。因此，整条胳膊平均密度更精确的数值需要通过更精密的测量才能得出。

这里可以利用CT或MRI等医疗影像对活体组织进行断层扫描和分析，重构相应的三维影像并区分不同的组织，进而得到更精确的数值，而相应结果也会因人而异。该方法常用来对人体重量异常的组织进行病情进展评估。除了以上这些，大家还能想到什么有趣又好玩的方法吗~

参考资料

1. Rodrigue D, Gagnon M. The evaluation of forearm density with axial tomography[J]. Journal of Biomechanics, 1983, 16(11).

by 持之以恒

Q.E.D.
Q10 茶水冷却后凝结了一层薄膜，为什么会出现彩色？

by 我爱物理

答：

这层薄膜，又称“茶膜”出现彩色是典型的薄膜干涉光学效应。题图的“膜”可能看着不太清楚，此处给出一张更直观的图。

图源参考文献[1]

茶叶中的茶多酚、蜡质、高级脂肪酸等疏水性物质富集在水表面，而水中含钙离子、镁离子、碳酸氢根离子等，这些物质在茶水表面（有氧环境）相互作用得到的难溶碳酸盐和氢氧化物微小颗粒附着在有机物表面，随即形成茶膜。泡茶用的水越“硬”（钙离子等含量越高），就越容易形成茶膜，茶膜也越明显。（当然如果是洗茶具的泡泡水没冲洗干净也会出现很显眼的彩色膜^-^）

当光线照到这层薄膜上时，一部分光在薄膜上表面（空气-膜界面）直接反射，一部分光穿透薄膜在下表面（膜-茶界面）反射后再穿此处上表面。两束反射光相遇后会发生光的干涉，光程差恰好等于红橙黄绿蓝靛紫某色光的波长整数倍时，光束颜色会变亮（干涉加强）；光程差是半波长奇数倍时，颜色变暗（干涉减弱）。垂直俯视时，光程差最大；斜着观察时，光程差变小，茶膜的同一处颜色会随着观察角度变“斜”向蓝紫偏移。由于薄膜各处厚度不均匀，不同厚度也就对应了不同色的干涉条件，同一处膜换个角度颜色也不同，于是就呈现出了彩色的茶膜。

参考资料

1. Caroline E. Giacomin, Peter Fischer; Black tea interfacial rheology and calcium carbonate. Physics of Fluids 1 September 2021; 33 (9): 092105.

2. M. Spiro and D. Jaganyi, Kinetics and equilibria of tea infusion. Food Chem. 49, 359–365 (1994).

by 4925

Q.E.D.
Q11 为什么从身边呼啸而过的救护车、警车等的笛声会随着和自己的距离“变调”？

by AlbertDivo

答：

这是因为多普勒效应：当波源与观察者之间存在相对运动时，观察者观测到的频率会发生变化。当车辆向观察者驶来时，声波相对观察者的到达速度变快，频率变高，音调会比实际车辆发出的音调更尖锐高昂；当车辆远离观察者时，声波相对观察者的到达速度变慢，频率变低，音调会比实际车辆发出的音调更低沉浑厚。

多普勒效应的示意图[1]

参考资料：

by ThymolBlue

Q.E.D.
Q12 如果从巡航高度的飞机上掉下来，要怎么样才能存活？摔到干草堆、充气垫等缓冲物里能活下来吗？

by AlbertDivo

答：

只要缓冲足够“缓”，从飞机上（不带降落伞）掉下来并存活并非绝对不可能。事实上，这件事在现实中发生过不止一次！为了提高“无伞跳伞”的存活率，让我们先学习几个经典案例：

1943年，美国机枪手马吉在6000米高度坠落，砸穿了圣纳泽尔火车站的玻璃天顶后生还；1944年，英军机枪手阿尔克梅德从5500米跳机，砸穿松树林后跌入深雪仅受轻伤；1971年，科普克从3000米高空坠落，落入亚马逊雨林树冠生还；1972年，南斯拉夫空姐乌洛维奇从10160米坠入积雪陡坡，奇迹生还。

在这些极其幸运的案例中，当事人能够存活，有两个关键因素：第一是控制速度，第二是落地缓冲。屏幕前的各位，你们学会了吗？让我们来一次模拟演练：

首先，你跳出机舱，此时最关键的是调整空中姿态，尽量降低下降速度。大头朝下俯冲固然很帅，但绝对不可取；张开四肢，腹部朝下成一个“大”字型，能够最大化空气阻力，让你的下落速度最终定格在约50m/s不再增加。

第二步，寻找合适的落点。首先，水面是绝对不可取的，在50m/s的高速下，水的阻力堪比混凝土。根据前人的经验，积雪陡坡是最好的天然缓冲，它不仅松软，更关键的是其倾斜角度能让你从“以头抢地”无缝切换成“斜坡滑降”，大幅延长减速距离。

如果不巧没有积雪斜坡，茂密高大的树丛也是优选。厚度足够且疏松的干草堆、足够厚的气垫理论上可行，但作为人造物它们面积太小，最大的难点是如何在空中精确制导并命中缓冲。

最后，在即将撞击缓冲物的最后一刻，将你的姿势转为双腿微屈、双脚并拢垂直向下——这样你或许能够以双腿骨折的代价，获得不到1%的生还几率——生命可贵，即使是在理想情况下，从巡航高度的飞机跳下来，生还概率也微乎其微，各位读者们万万不可尝试啊！

by 冰糕

Q.E.D.
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本期答题团队

冰糕、柠七、小被子、枕玉听雨、持之以恒、蓝多多、4925、ThymolBlue

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编辑：柠七