這一期有個問題叫：
什麼樣的問題才能被解答
感覺把前言中要說的話都說完了
哈哈~
很好。這也是我們一直想說的一個事。首先我們歡迎任何形式的問題，不管你覺得你的問題愚蠢也好，幼稚也好，模稜兩可也好，我們都希望你能夠先投到我們問答後臺來，讓我們來甄別。難不是問題，簡單也不是問題（我們每一期問答針對不同難度的問題從上到下是設有梯度的）沒有問題才是問題。
另外已經提問的同學要給你們說一聲抱歉。您的提問很有可能最後不會被選上（超過90%提過的問題沒有在問答中出現過。）原因有很多，可能是因為問題太沒有科學性，發出來就會誤導觀眾，也可能是因為問題太有科學性，我們不希望只用文字回答。可能是因為問題太大，比如宇宙怎麼誕生的這種可以寫一本書的問題。也可能是因為問題太小，直接百度就可以找到很好的答案。
我們專欄的希望是在前半部分對中學階段的朋友有所啟發，後半部分希望對大學和研究生階段的同學有所啟發。不定期的希望某些問題對專業研究人員也有啟發（比如本期最後兩個）
所以你可以看到，我們最關注的是問題的啟發性。特別是對廣大的讀者的普遍啟發性。所以有些提問說了很多專業的名詞，但細讀之下背後卻沒有值得深挖的內涵，我們不會選。有些提問粗看起來有點蠢，但仔細一想卻能引出一些很有趣的物理。這是我們喜歡的。
總之，一個好問題一定能看出提問者細緻考量和推敲的痕跡。而且一個好問題很有可能咋看之下是非常樸實的。
歡迎提問~
小時候特別怕打雷，一直不知道雷聲從哪裡來，為什麼這麼大聲？
by blivet
閃電在劃破空氣的時候可以瞬間把周圍的空氣加熱到一兩萬度，達到太陽表面溫度的好幾倍。這會使得周圍的空氣劇烈膨脹。膨脹的空氣產生衝擊波與外圍的冷空氣急劇摩擦從而產生非常大的聲響，這就是雷聲。
我是一名初中生，我想知道如果想當一名科學家，該如何在當今的應試環境中，更好更早地培養自己的科學素質，學到更多的科學知識，而不變成民科或影響自己的學業？謝謝！
by Jack馮馮
其實之前有說過類似的，但還是覺得多重複一下也挺好的：腳踏實地一步一步地來，先自己弄完大綱內的中學理科課程，大綱內的中學理科課程做到沒有挑戰性的時候可以看競賽課程和通選類的大學課本（比如高等數學，大學物理之類），網上的大學低年級公開課視頻是可以借鑑的。一些優秀的科普書是很有幫助的。值得一看（課餘時間）。至於哪些科普書是優秀的，如果自己沒有甄別能力，儘量選作者頭銜是科學家的。這樣雖然會錯過不少優秀的書籍，但至少不會被帶歪。（第一推動系列整體都還不錯，可惜難度參差不齊。）
不成為民科很簡單，那就是多看數學，多思考枯燥的公式，學會欣賞公式背後的邏輯和結構的美。不要空談或者憑自己的想像隨意使用「高大上」的概念，不要成為名詞黨。
水熱是因為水分子劇烈運動，但是為什麼不管如何攪拌水，水都不變熱呢？
by 胖子
水的比熱容是4.2×10³ J/（kg℃)，假設一杯水有200ml，把它從20度加熱到100度需要多少能量呢？答案是67200J，這個能量足夠把一個正常的成年人豎直往上託舉100米，所以雖然攪拌的時候能量的確全部變成了水的熱量，但可惜量實在是太小了。
反物質是指由反粒子組成的物質，反粒子指的是除了電荷相反以外其它各種性質都與普通基本粒子一樣的粒子。比如自旋和質量都跟電子一模一樣但卻帶著正電荷的正電子就是一種常見的反粒子。
暗物質是用來解釋星系外懸臂公轉速度異常的實驗觀測的。真實的天文觀測發現很多星系的外旋臂的公轉速度反常的快，這意味著星系內部的引力比我們已經發現的物質提供的引力要大得多，也就是說內部有很多神秘的我們不知道的引力來源。我們把這個引力的來源叫做暗物質。所以暗物質到底是什麼東西？不知道呀......所以暗嘛。
「三門問題亦稱為蒙提霍爾問題，參賽者會看見三扇關閉了的門，其中一扇的後面有一輛汽車，另外兩扇門後面則各藏有一隻山羊。當參賽者選定了一扇門，但未去開啟它的時候，節目主持人開啟剩下兩扇門的其中一扇，露出其中一隻山羊。主持人其後會問參賽者要不要換另一扇仍然關上的門。問題是：換另一扇門會否增加參賽者贏得汽車的機會率？如果嚴格按照上述的條件，即主持人清楚地知道，哪扇門後是羊，那麼答案是會。不換門的話，贏得汽車的機率是1/3。換門的話，贏得汽車的機率是2/3。」曾經在公眾號上看到的，不是很懂。
by Jeanineeee
這是一道典型的條件概率問題。每一本概率統計教科書的基本內容。不過如果覺得條件概率太抽象的話，那我這裡有一種簡單（但不嚴謹）的講法，給你一點感覺：假設現在有1000扇門，你隨機選了一扇門，然後主持人打開了另外的998扇背後是羊的門，那麼這時候，你會換麼？
在網上看過一個視頻，在一塊正方形平板下正中位置放一個揚聲器，上面撒上細沙，當揚聲器輸出不同頻率的聲音時沙子排列出不同的形狀來，請問這是什麼原理？
by 窻牖麗廔闓朙
揚聲器播放的是特定頻率的正弦波。這些正弦聲波會迫使上方的正方形平板以相同的頻率振動，正方形平板振動的方式是二維駐波。高中學過一維駐波，兩端固定地一條振動的弦就會形成一維駐波，這些駐波在弦上特定的地方形成波峰和波谷，在特定的地方不動，不動的點叫做節點。這裡的正方形平板形成二維駐波，一個個節點變成一條條「節線」。細沙會在正方形平板振動的地方被彈開，然後富集在不振動的節線附近，這就是你看到的形狀了。這個形狀反應了駐波在空間中的分布，而且這個實驗反應了不同頻率的駐波在空間分布上也是不同的。（一維情況也是如此，不過二維的圖案更好看~）
我是物理系本科生，現在發現儘管一些專業課程成績很高，但對於裡面的內容卻理解不夠清楚，不能說服自己。現在自己回過頭去看書，經常會遇到感覺這裡講的「很奇怪」的感覺？請問應該怎樣做，才能加強自己對課本的理解？「書讀百遍其義自現」對學習物理適用嗎？
by TonZi
能夠意識到這一點是很好的。物理學裡面特別是四大力學，它代表的是四種世界觀。本科階段能熟練掌握一門也不見得容易。考試成績只是在考慮有限課時的情況下做的合理要求，並不代表四大力學就真的掌握好了。有困惑很正常，而且能夠發現一些「很奇怪」的地方是學得不錯的。有一些困惑需要涉及的東西相當深，沒有辦法放到本科的教學計劃中去，所以建議是不要死扣在這裡，帶著問題繼續往前走，等學到更高的層次後再倒回來看，是會有新的體會的，常看常新。
原子物理裡面，計算都建立在本徵態上。為什麼電子不會處於混合態呢？
by 長明
電子是可以處於本徵態的混合態的。但不能處於非本徵態。這裡的本徵態指的是哈密頓量的本徵態，也就是能量的本徵態。能量的本徵態對應的是具有時間平移不變性的狀態，也就是定態。薛丁格方程的定態解就是原子軌道，為什麼？因為字面意思，原子軌道=電子一直呆著的地方=電子波函數的定態解。原子物理當然是先研究原子軌道了，然後這個研究清楚之後再考慮其它的例如瞬變態之類的東西。
光學工程的領域還是挺廣的，現在學科的專業化和交叉化越來越強，如果出於科研功利目的，則應該請教導師給出書單；上課階段，自然有課程參考書單；如果出於個人興趣，則可天馬行空，看自己喜好，科技書籍也好，文化書籍也罷，都是對自己人生的豐富。
超流態是什麼？為什麼超流態的液氦能「反重力」沿著容器壁向上流動？
by KaneShima
超流態其實就是波色愛因斯坦凝聚，就是大量的玻色子在低溫下處於能量最基態形成的一種狀態。至於什麼「反重力」那都是胡說，因為超流液氦中氦原子之間作用很弱，而氦與容器表面作用較強，由於固體表面張力的作用，為了降低固體表面的表面能，氦原子傾向於完全浸潤在容器表面，於是在容器表面延展開來，這其實是」超親水「（親氦）現象，和「反重力」沒有關係。水在雲母表面和極性氧化物也會有類似行為。
超導磁懸浮演示實驗用的都是第二類超導體，如YBa2Cu3O7，這類材料特點就是具有兩個臨界磁場，下臨界場很小（10-1000個Gauss），上臨界場很高（100 T），磁懸浮的軌道磁鐵一般用的是釹鐵硼等永磁體，強度在0.5 T左右，因此磁懸都是在混合態下實現的。
此時，外磁場將以量子化磁通的形式進入超導體內部，由於雜質和缺陷等因素，在溫度和磁場較低於上臨界值的情況下，磁通量子會被牢牢釘扎在超導體內部，形成磁通固態。想像外磁場是一束密集的絲線，部分被超導體排斥在外，產生了排斥力；部分以量子化形式穿透到超導體內部，但是卻被束縛住了，這樣超導體就會對其產生吸引力。正是因為排斥和吸引兩種力同時存在，意味著無論超導體靠近還是遠離磁鐵軌道，都能及時地hold住重力，不讓它往下掉。這是為何超導磁懸浮比常規磁懸浮列車要安全得多的原因之一。
2016年是高溫超導發現30周年，隨著鐵基超導的助力，人們對高溫超導微觀機理的建立越來越有信心，對超導材料的探索充滿期待，對超導應用前景也充滿樂觀。
銅基高溫超導方面：在材料探索中，目前最高Tc還是由Hg-Ba-Ca-Cu-O體系保持，常壓下135 K，高壓下164 K，新結構體系的銅基超導材料近年來發現較少；在機理研究方面，很多新奇的量子態被發現，但與超導之間的關係存在很多爭議，比如贗能隙、費米弧、小費米口袋、電荷序、棋盤序等等，統一的物理機制目前尚無定論；在應用研究方面，銅基超導的微波器件已經走向商業化和規模化，銅基超導電纜尚處於試驗階段，實驗室用的高溫超導磁體已經商業化。
鐵基高溫超導方面：在材料探索中，新的鐵基超導家族不斷被發現，如2010發現的KFe2Se2、2012年發現的單層FeSe薄膜具有65 K以上的Tc、2014年發現的(Li1-xFex)OHFe1-ySe、2016發現的RbFuFe4As4和CaKFe4As4等等；在機理研究方面，目前鐵基超導的配對對稱性大多數傾向於各向同性的s波，可能會有符號變化或少量各向異性以及偶然的能隙節點出現，鐵基超導中自旋漲落和銅基超導中一樣強，且與超導電性存在密切關係，但具體機理尚不清楚，鐵基超導是多能帶多費米面體系，因此能帶間散射和能帶演化行為非常複雜，目前技術手段很難認識清楚；在應用方面，鐵基超導因為大部分有毒，薄膜製備較為困難，弱電器件應用還處於探索階段，鐵基超導的線材已經達到了很高的電流密度，而且性能上較銅基超導更為優越，但實用化尚處於試驗階段。
求問老師，最近在凝聚態物理裡wyel semimetal貌似比較火熱。我想請教如何通過對稱性，價電子排布等檢索哪些材料可能是weyl semimetal.比如我們考慮具有時間反演的體系，那麼必然要破除中心反演對稱來檢索。除此之外，是否存在其他要素 (如對稱操作，主族等等)對於檢索局域拓撲的weylsemi有幫助呢？
by peoples' liberty
首先要在破缺中心反演的材料中找，對稱操作越多，如果出現Weyl點的話，同時出現Weyl點對數也越多。需要注意的是，Weyl半金屬並不一定需要很強的自旋軌道耦合，所以在由比較輕的元素構成的，甚至是有機化合物
中也可能存在，只是目前尚未見報導。
特别致謝 H. Li Y. Yin H. Q. Luo X. Dai 老師參與部分問題的討論和回答！
寫下您的問題，下周五同一時間哦~
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