問專家

數學規律是被發現，

還是被發明出來的？

數學規律既是被發現，也是被發明出來的。首先，如1加2等于3，或者說有無限多個素數，亦或者0乘以任何數都等于0，等等，這些數學原理在數學家誕生，亦或者人類誕生之前就已經存在了，所以，數學規律是被發現的。不過，人類表達數學規律所使用的數學符號是自己創造的，從這個角度上看，數學也是被人類發明出來的。

例如我們所熟悉的畢達哥拉斯定理，也就是勾股定理：a2+b2=c2。在歷史上，已經有不少不同國家和時期的人，如中國的商高、古希臘的畢達哥拉斯等人，他們自己通過實踐發現了勾股定理，不過他們都沒能留下勾股定理的推導。發現一個數學定理是一回事，而證明這個數學定理為什么是這樣、以及為什么它是正確的又是另外一回事了。盡管勾股定理只有一個公式，但幾個世紀以來，數學家們已經發明上百種方法來證明它。

英國物理學家

羅伯特·馬修斯

物質一共有幾種狀態？

科學家目前已經發現了超過6種物質狀態，并且還有越來越多的新狀態被發現。首先是4種物質的基本狀態：氣態、液態、固態和等離子態。前三種我們或許已經非常熟悉，第四種等離子態是熱的帶電氣體，由帶正電的離子和自由電子組成。

剩下的其他物質狀態較少見，而且大多也只在較特殊的環境下才出現。例如“玻色-愛因斯坦凝聚態”。這種狀態于1995年被科學家發現，當時他們把氣體冷卻至非常接近絕對零度-273.15℃，此時，氣體的分子運動幾乎停止，而其中的原子卻聚集在了一起，仿佛形成了單個原子。又例如無定形體態，這種狀態的物質既擁有像液體那樣的不規則結構，其分子又像固體的那樣不自由。我們常見的玻璃和合成橡膠等物質的狀態就屬于無定型體態。

除了前面提到的6種狀態，其余的狀態還有液晶態（常用于液晶顯示器）、超流體態（液氦）和超固體態（分子表現得跟固體一樣穩定，但物質卻能流動），等等。我們可以預見，科學家未來還會發現更多新的物質狀態。

美國化學家? ?艾瑪·戴維斯

淋浴時，浴簾為什么總會飄向我們？

當我們淋浴時，花灑中噴出的水的運動會使空氣像一個小氣泵一樣旋轉起來，因此掛在旁邊的浴簾的底部會被向內吸。這種現象被稱為“旋風效應”。此外，洗澡時溫暖的水加熱周圍的空氣，使其膨脹、上升并停留在上方，而較冷的空氣則代替上升的暖空氣在浴簾的底部流動，來自冷空氣的壓力則使浴簾朝浴室內部飄動。如果淋浴室開著窗，那么不斷流入的較冷的空氣將會使這種現象更明顯。

美國科普作家? ? 斯圖爾特·湯普森

有的人會進化得更高級嗎？

進化是一個過程，而非一種要么有、要么無的屬性。的確，有些人的基因使他們在某些具體環境中具有優勢。例如，有些人對結核桿菌的抵抗能力更強，從而較不易患上肺結核病。這類人在一個人口稠密、生活條件差且結核桿菌肆虐的城市里，能更好地適應環境并存活下來，然后通過生育把他們的那種基因傳遞下去。但那并不意味著“高級”的進化，因為如果生活條件得到改善，結核桿菌得到控制，肺結核病的疫苗出來了，那么這種抗結核桿菌的遺傳優勢就會消失（如果是高級的進化，其遺傳優勢理應一直存在）。

另外，把長時間沒有太大變化的動物當成進化程度較低的，這是一個常見的錯誤。進化是自然選擇的結果，而且其主要目的是生存。例如馬蹄蟹（學名鱟）4.5億年以來幾乎沒什么變化，也從沒統治世界，但它活得比恐龍還要久。

英國科普作家? ? 路易斯·維拉松

獅子那么不勤奮，為什么還有強壯的肌肉？

確實，我們在動物園里看見獅子懶洋洋的，實際上，野外的獅子也是如此。獅子每天休息18至20小時。這個休息時間的確有些長了，因為如果換做我們人類，每天花同樣的時間躺著的話，那么我們的體質就會迅速衰弱。獅子在休息那么長時間的情況下，然后與我們相比（甚至是其它動物），依然有那么強壯的肌肉，這種差異部分可以歸因于基因。

另外，獅子在剩下的4到6個小時之間可不懶。在這一段時間內，獅子一點也不休息。它們不僅要巡視完自己方圓10千米的領地，還要時不時地發出響亮的吼叫聲以宣示自己的主權。同時，在巡視的時候，它們還要時刻準備獵捕碰見的獵物，或者是對付闖入領地的同類或其它強壯的肉食動物。這種強度的運動足以使獅子鍛煉出非常強壯的肌肉。

我們可以進行一些對比來了解獅子的運動強度。首先，讓我們想象一下，連續跑步5個小時左右是什么感覺，然后，再讓我們想象一下，連續進行5個小時的十項全能運動的感覺又是什么樣的。而獅子的運動強度可比剛剛想象的要高多了。

澳大利亞科普作家? ? 杰·福德

從沒看見雷劈海，

那么我們可以在雷雨天氣里去海里游泳嗎？

就算我們從沒見過閃電落入海里，并不代表這種情況就不存在。實際上，盡管閃電更多地劈在陸地上，但它有時也會落在海里，只是這種情況相對較少，且海洋非常廣闊，所以相關的影像資料非常罕見。另外，在平坦的海里，漂浮在海上的我們就是海面的最高點，此時的我們就相當于一根較矮的避雷針。所以在雷雨天的海里的我們，其實更容易被雷擊中。而在水中被雷擊中比在陸地上更危險。即使我們沒有被閃電的所產生的高溫帶走，我們還有可能會被電暈，從而被水淹死。

就算我們沒給閃電正面劈中，但由于海水是導電性良好的導體，落在不遠處的閃電依然會“順”著海水電到我們，其電壓依然可以殺死或電暈我們。而且，閃電還會使海水短暫地沸騰，同時造成巨大的雷聲，因此，我們不僅會被燙傷，還會傷害到聽力。綜上所述，在雷雨天氣里游泳可不是什么好主意。

美國科普作家

杰斯·福特

為什么熱水更容易溶解物質？

溶劑指的是一種能溶解固體、液體或氣體的液體，例如酒精，而水是一種很好且使用得最普遍的溶劑。水之所以能溶解像糖和鹽之類的固體，那是因為水分子與固體分子發生了碰撞，破壞了固體分子之間的連接，使得越來越多的固體分子游離在外，從而形成溶解。而在熱水中，其中熱不僅增加了水分子的運動，使得水分子與固體分子之間發生了更多的碰撞;也增加了固體分子的運動，使得部分固體分子主動脫離了固體主體。因此，熱水更容易溶解固體。

不過，氣體在溶劑中的情況與固體在溶劑中的恰恰相反。隨著溶劑溫度的升高，氣體在溶劑中的可溶性逐漸降低，換句話說，水溫越高，氣體也就越難溶入水。這是因為其中的熱讓氣體分子變得更活躍，使得這些氣體分子可以從溶劑中掙脫出來。這就解釋了為什么在熱天，可樂飲料會那么快地丟失二氧化碳。

英國化學科普作家? ? 艾瑪·戴維斯

既然太空那么“冷”，那么各種化學反應是如何產生的？

確實，太空深處非常寒冷。例如，太陽系邊緣的溫度低至-220℃。不過寒冷并不意味著物質無法發生化學反應，它們只是反應得慢而已。溫度與化學反應的速率密切相關，粗略地計算，溫度每下降10℃，化學反應就會變慢50%。因此，如果一顆處于太陽系邊緣的彗星，如哈雷彗星，只靠自己化學反應所產生的熱量融化表面的冰，那么這得花上1×1067年。

另外，太空中的物質還可以從其他星體，尤其是從恒星那獲取額外的能量，來加速自身的化學反應。同樣是哈雷彗星，當它“跑”近太陽時，會接受越來越多的太陽輻射，其中包括了紫外線和紅外線等其他高能輻射。而那些太陽輻射足以在非常短的時間內，把哈雷彗星的表面加熱到上百萬攝氏度，從而使哈雷彗星表面的冰瞬間汽化（彗星長長的尾巴就是這么來的）。本來該花好幾億億年時間才能融化的冰，瞬間就被融化了。

英國化學科學家? ? 馬克·洛克

重達幾噸的云

為什么

依然能漂浮在天空中？

這是因為浮力和向上升的暖氣流的共同作用。空氣主要由氮氣和氧氣組成，其平均密度為1.225千克/立方米。云來源于水蒸氣，而水蒸氣分子只由一個氧原子和兩個氫原子構成，它在標準溫度和大氣壓下的密度只有0.804千克/立方米，遠低于空氣的密度，所以蒸發了的水首先會向上升，不過此時，我們日常所見的可見云還沒有形成。

因為海拔越高，溫度越低，所以等水蒸氣上升到一定高度之后，周圍的冷空氣把水蒸氣凝結成了小水滴，這才形成了我們常見的云。盡管水滴是液態水，密度比空氣大，但由于它們在云中非常少，每立方米的云只有約0.5克的水，一朵云又非常龐大，所以平均密度還是非常小，云形成不久后只能緩慢地下落。而云在緩慢下落的過程中，經常會在一定高度，被從地面上升的暖空氣撐住，于是乎，一朵重達幾噸的云就漂浮在了空中。

如果云中的水滴融合在了一起，并變得足夠重的話，那么就會形成雨滴，然后下落，并非是整朵云迅速下落。

英國科學和科技作家

魯伊斯·比亞松