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给孩子的物理启蒙课
“太阳为什么没有蒸发掉”“为什么老虎从高处掉下来能摔死，蟑螂却摔不死”；小时候，脑子里总是充满着各种奇怪的问题，有一连串的“为什么”想要知道。长大后，当老师问“还有什么问题吗？”的时候，课堂上总是鸦雀无声。是我们失去“提问”的能力吗？还是问题太多，思绪乱如麻，不知如何说起？
好奇是人类的天性，也是科学发现的原动力。回想一下，你们可曾对大自然的现象产生过好奇？比如：浪花为什么是白色的？闪电为什么总是弯弯曲曲的？用手机拍摄电视屏幕为什么会有黑色条纹……幼时的我们不会想到，一些看似普通的问题其实是我们接触物理学的起点。随着年龄的增长、知识面的拓宽，有些简单的问题很容易解答，但有时候又会衍生出更多更新奇的问题或想法，总也得不到令人满意的答案。
图 | pixabay
先来举几个“栗子”。
Q：如果失控的电梯在做自由落体运动，里面的人在电梯即将落地时跳起，电梯在人落地前落地，那么此人会受伤吗？
A：别笑，很多人小时候都想过用这种方法避险。答案当然是不行了。我们详细分析一下为什么不行。男子跳高世界纪录是2.45米，别忘了这是背越式的，运动员实际重心升高不到2米。这还是在有助跑的情况下。美国职业篮球联赛球星克里斯•韦伯(Chris Webber)原地起跳纪录是1.33米，别忘了人家跳之前会下蹲蓄力加抬腿。
很不幸，你在自由落体的电梯里面，别说助跑了，下蹲都做不了。
现在，假设我们什么都不管了，我们疯了，我们认为你骨骼清奇，原地一蹦2米高。可那又怎样？比如，电梯从10米高的地方失控，那你蹦完之后速度一抵消的效果，等于你从8米高的地方开始失控。你还是“妥妥滴”……
现在，我们假设你是不世的绝顶高手，苦修40年就是为了今天，你一蹦10米高！而且电梯天花板也非常懂事地先自己消失一会儿。这回你终于能活下来了吧？
很遗憾，并不能。你还是“妥妥滴”……
要记住，真正杀死你的不是速度，而是加速度。
《一分钟物理》插图
Q：在生活中注意到似乎比较大的物体，如人、老虎之类的从高处下落会摔死，而蚂蚁、蟑螂之类的小动物却似乎多高都不会摔死，请问这是为什么？
A：这个问题很好，分两部分说。
第一部分叫空气阻力和终止速度。在空气中自由下落的物体的速度并不会一直增加，当空气阻力等于重力时，物体就做匀速下落运动了。这时候的速度叫做终止速度。一个物体受到的重力大小跟它的体积，也就是线度的立方，成正比，一个物体的空气阻力大致与速度跟截面积（线度的平方）的乘积成正比。空气阻力等于重力，我们立即就得到一个结论，终止速度与线度成正比。也就是越大的物体终止速度越大。
第二部分叫标度变换与强度的关系。在很多地方都看到这样的描述：蚂蚁能举起自身体重几十倍的重物，如果蚂蚁像人那么大的话，它就能举起卡车。这个说法其实是不对的，错在把标度不变性套用在了不具有这种性质的对象上。如果蚂蚁真的像人那么大，它唯一的命运就是几根纤细的腿被自身体重压得站都站不起来。
图 | pixabay
之所以会这样的原因也类似。因为重力与线度的立方成正比，然而支撑你身体的骨骼的强度只正比于骨骼的截面积，也就是线度的平方；你的运动能力只正比于肌肉的横截面积，也是线度的平方。这导致的后果就是：结构相同的情况下，动物越大其实越脆弱，越容易受伤。（蓝鲸一离开水面很快就会死亡，并不是窒息，它是用肺呼吸空气的！原因是体重太大，离开水后血压激增导致心力衰竭。也就是自己把自己压死了）
因为“好奇”，想要知道答案，才会提问；好奇是探索未知世界的开始，如果仅仅停留在开始提问，而提出的问题无法得到解答，很多问题便会憋在脑子里，随着时间的过去，闪现的灵感会慢慢被淡忘。
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《流浪地球》这部影片上映后，吸引很多人开始关注天体物理学，开启他们认识太空之路，头脑里“当地球停止自转，人类还能生存吗”“不断燃烧的太阳是在膨胀还是缩小”“太阳最终会变成什么”“为什么天体大都是圆的”……这一连串的疑问不断闪现，推动着人们去寻找答案，从网上搜索资料、到图书馆翻阅科普书，当找到答案时，又会产生新的疑问，这些从网络上搜索到的答案靠谱吗？
图 | pixabay
为了得到科学、真实的答案，有人瞄准了科普界可以媲美“故宫”的新晋“网红”、同时也是国内最具学术性与权威性的科研机构之一——中科院物理研究所，打造一本中文版的《WHATIF？》，为大家解答困惑。
物理学是21世纪人们的知识标配。物理无处不在，学好物理能够更好地认识我们生存的这个世界，春夏秋冬四季轮回，风雨雷电、雨雪冰霜这些变化莫测的天气，天空中无时不在变换位置的漫天星斗。
图 | pixabay
懂物理，做一个有能力理解自然的人，何其快乐？1分钟物理，日积月累，必见水滴石穿之功。
——中科院物理研究所研究员 曹则贤
中国科学院院士于渌作序，科普大咖张双南、曹则贤、王雪纯、苟利军推荐，中科院趣味科普专栏第1辑——《1分钟物理》从65万网友的1000多条提问中，精选238条有意思、涨知识、有启发的问题，既有天马行空的提问，又有生活中的科学常识，还有对尖端科技的科普，简明扼要、幽默风趣，还有好玩的漫画，1分钟学会一个知识点，在碎片化的时间中汲取科学的养分。
图 | pixabay
不止权威、不止有趣。这本书为我们带来的不仅仅是知识的增长，更重要的是一种高级科学思维的培养。你可以从书中学到提出有价值的问题能力以及精炼回答问题的能力。你甚至可以把它作为一个高级思维训练手册。
中科院院士于禄有句话说得特别好，“好的问题是一次探索的起点，但好的解答往往并不是探索的终点。这里的回答更像是一把钥匙，帮你开启一扇好奇之门，门内更广阔、更丰富的物理世界，需要读者自己去发掘。”
物理没有想象的那么难，每天一分钟，轻松涨知识，人人争做探索家。
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