问题9:地铁列车能从停靠的站台迅速出发,但为何大多数地面列车的加速能力却远不如地铁呢?

解答1:在修建伦敦地铁的时候,站台的铁轨修得比站与站之间的铁轨略高一些。这样,当地铁列车离开站台时正好是下坡,加速当然容易。相应地,列车进站前由于需要爬一段坡,故列车会逐渐减速,从而减少了制动部件的磨损。这种设计思想很科学,在地铁系统也相对容易实施,但地面铁路运输线要想做到这点却不容易。

解答2:电动地铁列车只有一个机械传动比,且为了适应地铁停靠站多、运行速度低的耑要,此传动比通常都比较低。地面列车的传动比则一般比较高,主要是为了满足地面列车对最大速度要求高、对加速性要求低的需要。

解答3:地铁列车比地面列车加速快的原因有两个。首先,铁轨光滑虽然可以降低滚动摩擦,但同时也使车辆与铁轨间的作用力受到限制。地铁轨道所处的环境相对较清洁、干燥,因而地铁列车车轮与铁轨间的摩擦系数要比地面列车车轮与铁轨间的摩擦系数大。前者的摩擦系数一般约为0.2(最小为0.12),后者在晴天时也仅有0.1(最小为0.08),气候恶劣时这一数字还要减半。为了避免地面列车轮子在铁轨上打滑,其牵引系统在设计时通常以最小摩擦系数为依据,这将会影响它的加速性能。

其次,地铁停靠车站较地而列车多,为减少运行时间,地铁列车必须有良好的加速性能。为提高地铁的加速性,地铁列车约有三分之二的轮子被驱动,而地而列车为节约资金,一般只有四分之一的车轮被驱动。综合上述两个因素可知:地铁列车一般可获得约0.67 x 0.12 g=0.08 g大小的加速度,而地而火车在晴天时也只能具有0.25 x 0.08 g=0.02 g大小的加速度。

问题10:我知道自己所提的问比较蠢,但我还是想问:用肥皂刷牙是否对身体有害?

解答1:尽管肥皂也可以有效消除牙齿上的斑迹和污垢,但总的来说它缺乏牙膏所提供的保护牙齿的有效成份。大多数牙膏都含有防龋齿的微量氟化物及防止牙龈、牙石的其他成份。因此,要想减少牙齿疾病,保护好牙齿,最好还是用牙膏,此外,牙膏通常还含有磨料和去垢剂,以使人在刷牙时能用物理方法除去口腔中的异物。而肥皂则不具备这方面的功能。总之,我建议有牙膏时还是别用肥皂刷牙。

解答2:用肥皂刷牙不会对身体有一点儿害处。我在俄罗斯时曾连续用肥皂刷牙数周,因为当时实在买不到牙膏。我觉得刷牙动作本身是清洁牙齿的关键所在。牙膏里的氟化物固然是有用的添加成份,但它主要对牙齿处于生长期的儿童有效,对成年人似乎用处不大。

虽然肥皂不是被制造来用于清洁牙齿的,但它对杀灭口腔细菌同样十分有效。不过用肥皂刷牙泡沫实在太多,因此我还是愿意用牙膏刷牙。

问题11:我常在电视上欣赏海洋深处的透明生物,我发现枪乌贼除了眼睛和墨腺外,几乎通体透明。为什么这些生物是透明的?如果有透明基因存在的话,能否将其植入人体而培育出“透明人”呢?

解答:确实有一些多细胞生物几乎是全身透明的,但更多的生物只是身体的某些部位或组织透明。最常见的例子是来自于深海的生物,如枪乌贼和端足目动物。另外,一些海洋生物、淡水虾、箭虫、数种蝴蝶、某些靠捕食水中幼虫为生的昆虫及猫鱼等都具有透明的身体。容易想象,身体透明的生物无论是在觅食还是在躲避捕食者方面,都比身体不透明的生物更具优势,因为它们很难被发现。对海洋生物而言,透明的身体使它们可以随意在不同光照和亮度的水域上下运动,而不必担心身体颜色与环境的适应问题。笔者1967年曾在南大西洋捕获过一只透明的水母,它在阳光照耀下就像一个玻璃透镜,我甚至尝试用它来点燃雪茄。另外,许多哺乳动物也都或多或少有些透明组织,如指甲和眼睛晶状体。

透明生物的组织通常有如下几个特点:没有血管或血管很少,没有带色素的细胞,小于光波长度的细胞外空间及相对规则的结构单元。生物体的透明部分常与黏多糖和胶原蛋白有关,而在海蜇和昆虫的甲壳质中还发现了糖蛋白。

生物体的组织中,有一些是不可能透明的。如神经在透明有机体中常常呈白色,它是一种高类脂化合物。又如,视网膜必须包含一定的色素,故而也不可能是完全透明的。胃中的食物显然更不可能透明,这也许就是为什么电影、电视中的“透明人”从不喝有色饮料和葡萄酒的缘故。维持透明需要能量,死掉的生物体或组织将不再透明。并且加热会加速生物由透明变为不透明的过程,如透明的鱼眼睛在加热作用下会很快变白。

问题12:有人认为:方向盘在右、靠左行驶的汽车最安全。因为绝大多数人的“主导手”都是右手。方向盘靠左,可使驾驶员的右手避免做换挡、开收音机等操作,从而保证右手始终在方向盘上。请问这种说法是否正确?

解答1:这主要取决于你对行车“更安全”的理解。如果你认为让右手更多地放在方向盘上意味着行车会更安全的话,上述说法可以被认为是正确的。

不过要想证明这点却很困难。因为影响行车安全的因素很多,几乎没有任何国家的汽车事故档案会记载肇事司机是右手型还是左撇子。有些汽车模拟撞击试验虽然也研究司机坐椅左右不同对驾驶员生命安全的影响,但在这些试验中,不管司机坐椅在哪边,变速箱总在发动机的同一侧,故这类试验也不能为您的问题提供肯定的证据。

事实上,司机在驾车过程中会逐渐习惯于用左手做一些事而用右手完成另一些动作,驾龄长的人这种体会尤为明显。另外,司机驾驶技术的好坏和驾驶时是否小心谨慎等因素都比左右手问题对行车安全的影响大。

问题13:为什么火箭不像飞机那样沿跑道起飞而要竖着发射呢?

解答1:飞机和火箭有着同样的推进方式,两者都是由喷嘴中喷出的高温气体而产生推动力的。其不同之处在于火箭没有机翼而飞机则必须借助机翼飞行。简单来说,飞机机翼的上端为流线型,下部相对较平。当机翼在空气中运动时,机翼上部的空气流动要快于下部的空气流动。而较快的空气流动意味着较低的压力,这样一来,机翼下部的压力将高于机翼上端,结果飞机便通过机翼产生了向上的升力。由于飞机较重,要想使它获得足够的升力而起飞,就必须让飞机先沿跑道滑行一段距离,以达到产生足够升力的速度。

火箭则与飞机不同。由于火箭要被发射到远离地球、空气稀薄的地方,因此它不能指望利用空气流动所产生的升力“飞行”,而只能依赖强大的喷气推进力拔地而起。当然,火箭也就不必像飞机那样为了获得足够的空气升力而在跑道上滑行加速,只需垂直发射即可。不过,由于空气升力的作用,飞机起飞所消耗的燃料通常比火箭发射少得多。

解答2:任何在空中飞行的物体都必须设法获得一定的升力,飞机、鸟及能飞的昆虫等都是靠翅膀产生飞行升力的。火箭没有翅膀,故其所有的升力都必须由喷气动力装置提供。而直立着发射火箭显然比斜着发射能获得更大的推进力。

宇宙飞船也有些短而粗的翼,但它们只在飞船没有燃料或着陆时偶尔发挥作用,这些粗短的翼远不足以提供火箭腾空而起的升力。

问题14:我家有人对铝过敏,医生要求我们将家中所有的铝制品都拿走。我们想用磁铁来区别铝与不锈钢,但却发现磁铁居然对有些肯定是由不锈钢制成的物品没有吸力。能告诉我其他一些辨别不锈钢和铝制品的方法吗?

解答1:不锈钢大致可分为三类,即安氏体不锈钢、铁素体不锈钢和马氏体不锈钢三种。铁素体不锈钢和马氏体不锈钢含铬约12%,这两种不锈钢有磁性,故而可用磁铁将它们与铝区分开来。安氏体不锈钢一般含有18%的铬和8%的镍,没有磁性。我建议您模仿阿基米德的作法来鉴别铝制品和安氏体不锈钢制品,即测14、计算并比较它们的密度。记住,安氏体不锈钢的密度大约是铝的二倍。此外,还可以根据颜色进行大致的判断:铝制品表面略显淡灰色,而安氏体不锈钢制品表面通常为淡淡的蓝色。

解答2:铝制品在苛性钠等腐蚀性强的溶液中会很快被侵蚀,而不锈钢在室温下则一般不会被这些溶液所腐蚀。您不妨在那些待鉴定的金属物品上滴几滴碱性洗涤液或清洗剂,若是铝制品的话,被滴之处会在一、二分钟内出现深色斑点;如果被滴之处依然保持光洁,则可以断定它是不锈钢制品。

问题15:微波炉可以很快地加热食物,请问是否能用微波使食物迅速冷却呢?如果可能的话,为何没有发明这种机器?

解答1:微波炉在工作时,会向食物发出波长很短的高能波。这些高能波被食物以热能的形式吸收,从而使食物被很快加热。高能波的能量越高,加热食品到规定温度的时间越短。

为了回答能否用微波使食物迅速冷却这一问题,我们作如下分析。当你将一只热气腾腾的烧鸡放入一个相对较冷的环境中时,烧鸡会发出辐射、转移热量,直到它与周围的环境达到热平衡。微波确实能携带很高的能量,但你却很难让你的烧鸡发出微波,它只能产生普通的红外辐射。那么,是否有可能让烧鸡快速产生大量的红外辐射而加快其散热和冷却过程呢?研究表明,在其他因素保持不变的条件下,食物向环境转移热量的速率与其温差成正比。因此,若能提供很大的温差,你的烧鸡最初可能会冷却得非常快,然后随着逐渐趋向热平衡,冷却的速度将越来越慢。这样看来,要想快速冷却食物,你恐怕得在自己的厨房里放一台极其昂贵的低温恒温器。不过要是对冷却速度不那么挑剔的话,电冰箱的温差基本可以满足你的要求。

解答2:快速冷却器确实存在。其工作过程为:先将液体状食物或粘性食物放进一个冰点之下的金属容器。然后用一个兼有搅拌和刮削功能的叶片快速搅动食物,以使食物不会粘在金属容器表面或结冰。这种装置叫作“刮削表面热交换器”,它可使食物迅速冷却。家用冰激凌机的工作原理便是如此。更快的冷却速度还可以通过用液态氮,甚至用二氧化碳灭火剂来实现。

解答3:微波炉是通过增加食物水分子的动能而加热食物的。我们知道,分子热运动的宏观表现形式就是温度。微波的辐射能量可转换为热能,这反映了系统无序程度的加大或者说熵的增加。冷却意味着物体所具有的热量的减少,熵的减少。因而,微波冷却器是违反热力学第二定律的。实际上,高温物体只能自然冷却到与其所处环境温度相同的状态,任何进一步的温度降低,都必须借助冰箱之类的做功机器。所以我认为,除非微波能量能以某种方式用于驱动冰箱,否则要想发明“微波快速冷却器”恐怕不大可能、但愿我的回答能让提问者的头脑有所“冷却”。

解答4:要想用微波快速冷却食品并不难,只要用一台普通的微波炉即可做到。只是这样做有个前提条件:时间能够倒流。