前段時間嫦娥五號不遠萬裡從月球給我們帶回來了月壤但據說月壤不含任何有機養分不能種菜
（月壤你真的不能用來種菜嗎）不過怎麼說也是從月球上取回來的這會不會導致地球的質量增加呢？Q1
請問，為什麼水煮雞蛋的蛋清是白色的，皮蛋的蛋清卻是透明的？
by 聰明的粽子
答：生的蛋清是蛋白質和許多其他小分子的水溶液，蛋白質分子因為本身的疏水基團暴露在外面而彼此分開，光線能夠比較順暢地通過，蛋清看起來半透明。水煮雞蛋時蛋清中的蛋白質受熱變性，分子結構鬆散，長長的肽鏈彼此鉸在一起，形成緊密的網，光難以穿過，呈現白色。皮蛋是用含有生石灰、純鹼、草木灰等的灰，裹在鮮雞蛋表皮，在18～24℃的環境溫度下密封反應得到，反應時生成的強鹼（NaOH、KOH）滲入雞蛋中使得蛋白質變性並放出硫化氫氣體，硫化氫氣體進一步與蛋清和蛋黃中的礦物質作用生成各種硫化物，於是蛋清和蛋黃的顏色發生了變化，蛋清呈透明的茶褐色、蛋黃則呈墨綠色。參考資料：Cooking Eggs Sous Vide皮蛋的蛋白為什麼是半透明的by AlanQ.E.R.
Q2
糖在嘴裡化的過程是溶解嗎？
by 匿名
答：糖在嘴裡溶化有兩個過程，一個是溶解，另一個是酶的催化水解。一般需要「化」的硬糖是以白砂糖和澱粉糖漿為主要原料。白砂糖主要成分是蔗糖，蔗糖在水中的溶解度很高，每克水可以溶解 2.1 g蔗糖（25℃)，所以蔗糖容易吸水，這就是為什麼有的糖果放在空氣中一段時間表面就溶成漿了，而如果在乾燥的環境中，哪怕溫度高一點也不會化，所以說是溶化而不是熔化。（溶化是兩種以上物質混合成一個均勻相的過程，而熔化是某個物質從固體變為液體的變化，簡單點說就是糖溶化在水裡和冰變成水這兩現象的區別）。而澱粉糖漿是澱粉水解後形成的混合型糖汁，主要是麥芽糖，還有葡萄糖，糊精等其他單糖和低聚糖的混合物。麥芽糖溶解度大得多，使得糖果更易溶化。除此之外，化糖果時不斷吞咽，分泌新的唾液，使得這個溶解過程不至於飽和，能一直溶化下去。主要是麥芽糖，還有葡萄糖，低聚糖、糊精等其他單糖和低聚糖的混合物。by AlanQ.E.R.
Q3
為什麼酒越陳越香，而大多數茶卻越新越香？
by 匿名
答：我們從物理變化和化學變化兩個角度來闡述酒越陳越香的原因。酒裡面最多的成分就是乙醇和水。乙醇分子同時具有親水性和疏水性，而自身又很容易形成多聚體分子團簇，再加上水分子V型結構帶來的極性，使得乙醇分子和水分子的締合會產生很多種團簇分子。儲存過程中，這些團簇分子逐漸形成大的團簇分子群，乙醇的反應活性降低，我們就聞起來沒那麼刺鼻了。另外，蒸餾產生的白酒中有許多雜質，在儲存的過程中，會由於不溶於酒精或者沸點等多個因素導致其慢慢擴散和揮發，也使得酒的味道更純。而從化學變化看，乙醇放久了部分會發生氧化，從而產生乙醛、乙酸，而乙醇和乙酸又會發生酯化反應，這是個平衡反應，高度酒酯化反應佔主導，低度酒水解反應佔主導，因此高度酒更適合長期儲存，低度酒則由於水解反應，酒的味道會變差。此外，還有乙醛和乙醇的縮聚反應，乙醛的自聚反應，都會使得老酒變香。當然還有一些其餘的物質和相關的反應，使得老酒的陳化是一個很複雜的問題，有興趣可以去查閱相關文獻~至於茶葉這個問題，好像並不能說大多數茶葉越新越香或者越陳越香吧，畢竟茶葉有很多種製作工藝，放久了表現出來的結果也不太一樣，至於茶葉的製作工藝紛繁複雜，有興趣我們可以下期仔細講講。這裡以普洱為例，陳化過程中，茶葉中的胺基酸、多酚類等內含物質發生氧化；芳香化合物經過氧化產生丙醛、戊烯醇等，使茶葉陳香顯著；此外多酚類的氧化使咖啡鹼含量減少，茶葉苦味降低，可溶性糖等大量產生，茶湯的滋味得到提高。這就是普洱茶越陳越香的主要原因。當然茶香也是因人而異，不同茶葉由於工藝不同，長時間儲存的結果也不一樣。by Aaron ChenQ.E.R.
Q4
衛星外面有一層金黃色膜，有什麼作用，是什麼材質的？
by 匿名
答：衛星表面金光閃閃的「黃金」外衣，實際上是一種複合結構的多層保溫材料，最外的一層是聚醯亞胺，聚醯亞胺的內表面鍍了一層鋁。聚醯亞胺是一種金黃色的透明高分子材料（見下圖），內表面的鋁膜具有高反射率，在白色光源照射下就呈現出金光閃閃的效果。在外層的聚醯亞胺和鋁膜內，還有十幾層隔熱材料，每層之間都由隔熱網分開，形成一條厚厚的「隔熱毯」。
顧名思義，衛星表面的這層隔熱材料最主要的功能就是保證衛星內部的溫度相對恆定。衛星在軌道上運行時，時而受到地表強度數倍的陽光直射；時而運行到地球陰影中，經受零下二百多度的低溫考驗。為了保證衛星內部的精密儀器穩定運行，工程師就給衛星精心設計了這樣一條「隔熱毯」。最外層的聚醯亞胺-鋁膜，其作用是儘可能多地反射陽光，同時最大限度地把自身的熱量輻射出去。如果僅僅是要反射太陽輻射，只需要將表面的反射率做得越高越好，這樣只要一層金屬膜就夠了。但是金屬有一個缺點，那就是它對電磁波的反射率隨頻率的升高而降低。根據基爾霍夫輻射定律，物體對熱輻射的發射率=吸收率=1-反射率，所以，金屬對高頻可見光的吸收率高於對低頻紅外線的發射率，這使得陽光照射下金屬的溫度迅速升高。外層聚醯亞胺薄膜的一個重要作用，就是提高對低頻紅外線的發射率，使隔熱材料外層的溫度變化不那麼劇烈。即便如此，在衛星運行過程中外層溫度仍然會在零上一兩百度和零下一兩百度之間反覆橫跳，這時候聚醯亞胺優秀的理化性質就派上了用場。聚醯亞胺是綜合性能最佳的有機高分子材料之一，在400度高溫下不分解，在液氦的低溫也不脆裂，所以能夠承受衛星運行過程中劇烈的外界溫度變化，為衛星的正常運行保駕護航。by 樂在心中Q.E.R.
Q5
我們知道原子是很空曠的，原子中絕大部分是空間，原子核只佔很少的一部分體積，那為什麼由原子組成的宏觀物體看上去都是實體而不是空的呢？by 匿名
答：在討論看上去空/不空的時候，我們使用的測量設備一般是人眼。人眼的觀測一定依賴於可見光波段的光子。雖然現代物理學告訴我們，一個原子只有極小的一部分有質量，但是原子幾乎處處都可以散射光子。這主要是因為原子核的周圍的廣大「空曠的區域」實際上一直有電子云繚繞，而散射光子的主力是電子而不是質子或者原子核。所以原子對於我們這些使用光子進行觀察的觀察者來說，看上去是「實心的」而不是「空心的」。另一方面，只有從質量分布的角度上說，原子才近乎是一個點—大部分的內容是空的。如果從電磁相互作用的角度上來說，原子核外瀰漫著的電子云有著很強的電磁效應。對一般物質（大質量天體除外），質量極低的電子之間的相互作用是粘黏所有原子的骨架，也提供了幾乎所有的原子間相互作用。我們對於物質的感知都是電磁相互作用的感知。從這個意義上說，這些原子本來就是「實心的」。by LunaQ.E.R.
Q6
音樂軟體聽歌識曲的功能是如何實現的，原理又是什麼？
by 南風喃
答：我們首先想一下我們平常是怎麼搜索某個事物的。首先，我們把想要搜索的內容濃縮成幾個關鍵詞，然後將關鍵詞輸入搜索欄，搜尋引擎開始工作。然後按照匹配度從高到低把結果展示出來。那麼實現聽歌識曲的第一步就是如何在一段音頻中提取我們想要的「關鍵詞」。而提取關鍵詞要求我們首先要把音樂包含的信息轉換為電腦能夠理解的數位訊號，那音樂中包含的信息有哪些呢，音調，音色（不同樂器音色的不同體現在不同樂器共振峰的分布不同），不同頻率聲音之間的相對響度。幸運的是通過短時傅立葉變換技術，我們可以比較精確把一小段時間音樂中的上述三種信息轉換為數位訊號。
圖源：How does Shazam work?圖中橫軸是時間，豎軸代表相對強度。現在我們完成了從聲音信號到數位訊號的轉變，但顯然此時信號中不僅包含了大量噪音而且體量太大，下一步就是提取這些信號中的關鍵信息。這部分不同的算法八仙過海各顯神通，遠不是三言兩語說的清楚的，不過大多都是基於濾波技術做的。然後我們多次採樣。之後我們得到了這樣的「關鍵詞」：
圖源：How does Shazam work?圖中橫軸是時間，豎軸代表關鍵頻率。熟悉八音盒的應該會想到，這個「關鍵詞」跟八音盒的滾筒基本一模一樣！最後就是根據我們得到的關鍵詞進行搜索，這部分的實現同樣是個難點，首先關鍵詞過多過大，要使搜索結果比較準確，我們需要成千上萬個包含豐富信息的關鍵詞，其次還需要對一首曲目的不同段進行匹配。在這個問題的處理上也出現了許多非常有趣的算法，如倒排索引、滑動匹配等就不在這裡介紹了。參考資料：How does Shazam work?by 前進四Q.E.R.
Q7
星球大戰中的光劍碰撞在一起的時候是不是真的會像實體接觸一樣受反作用力，還是兩道粒子束會直接穿過？接觸時會不會和奧特曼雷射對射一樣產生散射點？by 匿名
答："An elegant weapon for a more civilized age."——Obi-Wan Kenobi，A New Hope光劍是星球大戰中最亮眼的武器，也是星戰迷的居家必備，那麼它究竟是什麼呢？Wookieepedia上對光劍的描述是這樣的：「一束從劍柄裡射出的等離子體，由一力場約束其形狀和極高的溫度。」等離子體是氣體原子在高溫等條件下被電離後形成的，是帶正電的原子核和帶負電的電子混在一團的一種「漿糊」，也叫「電漿」，我們的太陽就是由它構成的。由於等離子體內正負電荷都可以自由運動，它自身會產生電磁場，同時也會被外界電磁場所約束；光劍的劍刃就是被某種電磁場約束成圓柱形的一束等離子體，它能發光是因為游離在外的電子重新躍遷迴繞原子核的軌道時，會放出電磁波。當然，看過星戰的都知道，兩把光劍相碰時就和實體劍刃一樣會有相互作用（否則光劍格鬥也太容易了，盧克想砍維德那擋都擋不住）。雖然我們無從知曉劍刃上電磁場的具體分布，但可以料想，任何兩把光劍外圍的電磁場分布都是幾乎一致的。這樣兩把光劍相碰時，其約束電磁場就會相互排斥，就像兩塊同名磁極被按在一起那樣，有了這一斥力，光劍格鬥才能有不輸於實體劍擊劍的精彩。至於奧特曼的雷射對射……我們在No.238 Q7中已經解釋過了，光劍是等離子體，自然不會有這種散射現象。最後再強調一下：光劍不是雷射！區別見下圖：
參考資料（很推薦的一本書）：《星球大戰》中的科學，珍妮·卡維洛斯著，周思穎、曹曄、吳奕俊譯，北京聯合出版公司by Eosia LeafQ.E.R.
Q8
月壤來到地球，地球的質量是不是真的增加了？
by 絕滅翁雪
答：如果我們將地球（包含大氣）看做一個整體，那其質量在這次嫦娥奔月，取回月壤的探測活動中應該是減少的。嫦娥五號這次給地球「減肥」，啊，不是，是探測活動的質量損失主要來源於兩方面，一個是燃料損失，主要發生在來去路上的地月軌道修正、近月制動、軟著陸時的「剎車」以及上升器點火離開月面的過程；另一個就是著陸器和上升器（質量超過[1]）了，這兩位奉命留在月球幫吳剛伐樹
。那發動機點火要消耗多少燃料呢？這就涉及到發動機的比衝量（）[2]了，其定義為單位推進劑的量所產生的衝量，是衡量火箭引擎燃料的能量利用效率的一個物理量。比衝量有按重量（量綱為）和按質量（量綱為）兩種定義方式，以重量為例，可以寫作，其中為推進器產生的衝量，為消耗的推進器的重量，可以理解為推進器消耗單位重量（單位為）的推進劑可以保持單位推力（單位為）的時間。需要注意，太空中「重量」與地球是不一樣的，這裡的重量約定為質量與標準引力常數的乘積，即 ，其中標準引力常數.而同時我們也可以將比衝量寫成推力的形式，即將代入上述定義，其中為推進器推力，為時間，同時令，為質量的變化速率質量流量，因此我們可以得到.這次嫦娥五號一共從月球帶回1731g「土特產」，如果將其替代為等質量的火箭推進劑（以液氫/液氧為例，理論比衝量約為460s[3]），可以支持發動機（假設推力為3000N）工作多長時間呢？將數據代入上式得到：假設推進過程中推力保持不變，則推進劑消耗速度不變，即：，可知推進劑只能支持推進器工作約，而11月28日，嫦娥五號進行地月制動時，發動機就工作了約[4]。因此嫦娥奔月所消耗的推進劑質量遠大於帶回來的月壤的質量，更不要說現在還在月面的著陸器與上升器了。當然，地球作為一個質量高達的「大胖子」，這最多不過幾噸的質量損失就像我上秤之前去廁所一樣，完全可以忽略不計。參考資料：嫦娥五號王者歸來，就為取兩公斤月球樣本？雄心壯志毫不掩飾比衝量關於火箭燃料那點事—液體推進劑的發展與類別嫦娥五號探測器成功「剎車」制動 順利進入環月軌道飛行by 霜白Q.E.R.
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為什麼 沙+水=沙雕？| No.238
編輯：他和貓