Q1 为什么睫毛被剪一半会知道自己被剪了，然后再长回原来的长度？
Q2 太阳光能用来发电，晚上皎洁的月光能用来发电吗？
Q3 宇宙是怎么在大约138亿年的时间里扩张到900多亿光年？
Q4 请问被窝里或衣服上摩擦产生的电火花会引燃较高浓度的可燃气体或处于高浓度氧环境的易燃物嘛？
Q5 为什么现在的摄像头能把黑夜拍的像白天一样？
Q6 手机是怎么发出各种音色的声音的？
Q7 鲸是怎样游泳的？
Q8 洗澡的时候，为什么在接近合适的水温的时候左调一下或者右调一下，水温会变得极热或极冷？
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Q1
为什么睫毛被剪一半会知道自己被剪了，然后再长回原来的长度？
by 匿名
答：睫毛的生长周期与其他毛发类似，分为三个阶段：生长期、退行期和休止期。睫毛的生长期通常较短，一般在30到45天之间，在这个阶段里，毛囊底部的毛母细胞会持续地增值分化，新形成的细胞向上移动，最终形成角蛋白，构成毛发的基本结构。当睫毛被剪掉后，毛囊会感受到毛发长度的减少，并通过释放生长因子来启动生长期。此时，毛母细胞开始增殖，产生新的细胞并向上分化，于是被剪掉的睫毛又重新长了出来。至于是否能够长回原来的长度，就要看身体的激素水平、营养状况与之前是不是一样的。
by Sid
Q.E.D.
Q2
太阳光能用来发电，比如阳能路灯，那月光也是光，晚上皎洁的月光能用来发电吗？
by 郭郭
答：月光的确可以用来发电。太阳能发电一般有两种形式：太阳能光伏与聚光太阳能热发电，由于我们所见的月光实际上是月亮反射的太阳光，相比之下月光太过发散，因此只能通过光伏效应发电，只要光的波长在400-1127 nm之间（紫外线到近红外线），光线就能通过光伏效应转化为电能。但人们之所以没有像太阳能那样发展“月亮能”技术，是因为月光发电的缺点太多。
首先是最重要的问题，月亮在室外的照度水平相比于太阳实在太低了，通常情况下，满月时室外的光照水平只有0.108 lx （lx: 勒克斯，照度的国际标准单位制），相比之下，太阳的光照水平可以达到107527 lx。
其次，月光发电还要考虑月相，只有在满月时才能达到最高功率，在朔望时发电功率还要大大降低。在同样的维护成本前提下，月光发电的收益相比于太阳光发电几乎可以忽略不计，因此现阶段人们不考虑月光发电的可能
参考资料：
by 姬子隰
Q.E.D.
Q3
宇宙是怎么在大约138亿年的时间里扩张到900多亿光年？
by 匿名
答：在大约138亿年前，我们的宇宙从一个极其炽热、致密的初始状态中“诞生”了，这个事件被称为“大爆炸”。人们往往误解“大爆炸”是某个点在空无一物的空间里爆开，但更准确的说法是：当时的时空自身处于一个无比紧缩的状态，然后整个空间同时开始扩张。在宇宙初生的极短瞬间，发生了“暴胀”（Inflation）这一阶段：宇宙在极短的时间内极速膨胀，尺寸几乎以无法想象的倍率增长。这使得原本微小的区域拉伸到宏大的尺度，为后续的缓慢扩张奠定基础。
在随后的几十亿年里，暴胀停止后，宇宙的膨胀速率减缓，但仍持续向外扩张。由于空间本身在拉伸，星系之间的距离不断拉大，并非是星系在空间中向外飞驰，而是空间在它们之间“变多”了。值得注意的是，这种扩张并不违反光速极限——光速限制的是物质或信息在空间中的运动速度，而不是空间本身扩张的速率。举个形象的类比：如果你把宇宙想象成一块正在发酵的面团，葡萄干（类比星系）并未主动移动，但面团膨胀使得它们之间的间距不断增大。
随着时间推移，宇宙的膨胀动力经历了不同的主导因素。从最初的高能量密度（辐射、物质）到后来的暗能量所主导，膨胀的方式也在改变。今天我们观测到的宇宙大约已有138亿年历史，但其可观测直径却达到了约930亿光年。这听起来似乎很矛盾：为什么138亿年光阴却能塑造一个如此广袤的“视界”？这背后的道理就是空间本身一直在扩张，远处的区域在我们看来由于时空膨胀效应似乎“比想象中更远”。简而言之，宇宙的限制并不只是类似于光速对物质运动的约束，而是通过不断的时空扩张，使远方区域迅速脱离了最初与我们的近邻位置。
参考资料：
by Chocobo
Q.E.D.
Q4
或衣服上摩擦产生的电火花会引燃较高浓度的可燃气体或处在高浓度氧环境的易燃物嘛？
by 覃
答：被窝或者衣服上摩擦产生的电火花确实有可能点燃可燃气体或者易燃物。一般的衣物摩擦产生的静电电压可以达到上万伏特，这足以击穿空气形成一个小型电火花；但由于空气的电导率极低，产生的电流很小，并且放电速度很快，因此只要你没有心脏问题，除了感觉到刺痛之外并不会造成什么大碍。但如果你在可燃气体环境中就要小心了。最小点火能是指能够引起粉尘云（或可燃气体与空气混合物）燃烧或爆炸的最小火花能量。乙炔在浓度7.8%的附近的点火能很低，只有约0.02 mJ；而你每次摩擦产生的静电火花能量约0.06-0.5 J，足够让你爆炸几十次了。因此，在存在爆炸风险的场合，比如工厂，消除静电是很重要的事情。
参考资料：
by 姬子隰
Q.E.D.
Q5
为什么现在的摄像头能把黑夜拍的像白天一样？
by 匿名
答：从硬件方面来看，现代摄像头能够在黑夜中拍摄清晰图像，主要依赖于高灵敏度的传感器、大光圈镜头和红外补光技术。以汽车摄像头为例。它采用互补金属氧化物半导体（CMOS）或感光耦合元件（CCD）传感器，能够在低光环境下有效捕捉更多光线，从而转化为清晰、噪声小的图像，为驾驶人提供更明亮、细节丰富的夜间视野。配置大光圈镜头则让更多光线进入，即便在昏暗环境中也能大幅提高画面亮度。而红外补光技术则通过集成红外发光二极管（LED）或激光照明系统，提供隐形光源，可以在不干扰司机视线的同时，确保摄像头能够在完全黑暗的环境中拍摄清晰图像。
图源于网络从图像处理的角度来看，现代摄像头能够在黑夜中拍摄清晰图像，依靠的是多种先进的图像处理技术。仍以汽车摄像头为例，多帧合成技术通过合成多张图像，来减少噪声、提高信噪，同时延长等效曝光时间，提升图像亮度和细节。再者，对比度增强技术能够通过算法自动调节明暗对比度，确保物体在低光环境中更加清晰可辨，改善视觉辨识度。这样的图像处理算法还有很多，这里就不一一列举了。
近年来，随着深度学习的快速发展，智能算法与深度学习的结合使低光增强技术有了显著提升。依托于深度神经网络（DNN）强大的学习能力和预测能力，这些技术可以自动学习并理解数百万张不同光线下的图像特性，从而生成高度优化的图像处理模型。借助这些模型，即使在光线极差的情况下，摄像头也能精准识别行人、车辆和交通标志，确保驾驶安全。
参考资料：
1.姚小芳,杨诺.夜间驾驶条件下的汽车摄像头低光增强技术研究[J].汽车与新动力,2024,7(S1):18-21.
by Sid
Q.E.D.
Q6
手机是怎么发出各种音色的声音的？
by shipship
答：首先，我们要了解声音的三要素，即响度、音调和音色。响度由振幅决定，声源振动的振幅越大，产生的声音的响度越高。音调由频率决定，声源振动的频率越快，产生的音调越高。而题主所关心的音色则是由声源振动的波形决定的，各种乐器由于发声体的结构不同，会有各自不同的波形，而这些波形由于发声体材料结构的限制基本固定。而对于扬声器（手机也是通过内置的小扬声器发声）虽然它的结构材料是固定的，但是它产生的振动波形可以通过改变电流从而改变磁场，进而可以带动振膜振动，从而形成各种不同的波形，也就发出了不同音色的声音了。下图是三种不同乐器发声的波形图：
by 姬子隰
Q.E.D.
Q7
鲸是怎样游泳的?
by 匿名
答：鲸的游动方式主要有两种：一种是上下摆动身体，另一种是水平摆动身体。大多数鲸类采用上下摆动身体的方式游动，这种方式类似于鱼类的游动方式。鲸的身体呈流线型，减少了在水中的阻力。它们利用前端的鳍状肢来保持身体平衡、加减速以及控制方向。比如，当鲸需要向左转弯时，左侧的鳍状肢会向下倾斜，右侧的鳍状肢会向上倾斜，产生向左的侧向推力。同时，尾巴的肌肉也会调整摆动的方向，配合鳍状肢的动作。
鲸的尾巴是其运动的主要推进器官，尾巴的上下摆动产生向前的推力。鲸的尾鳍遍布了发达的肌腱，在游动前进时，它们的尾鳍会像这样👇上下摆动。
但是，单依靠尾鳍本身是无法动起来的，还需要依靠鲸鱼尾部的肌肉（尤其是很贴近尾鳍的部分），与尾鳍肌腱相连（如下图所示），以此控制尾部的横向运动与纵向运动。鲸在加速时，尾部肌肉强烈收缩，产生更大的推力，同时背部和腹部肌肉也收缩，以保持身体平衡和稳定。
图I是鲸尾部垂直横切面和垂直纵切面的组合，1-5是一些肌肉，6是脂肪层，7是左侧上下尾鳍腱；图II是尾鳍的俯视图；图三是尾鳍的横切面。另外，鲸鱼会主动寻找海洋里存在的各种水流/漩涡等，利用它们减轻自身运动的负担，让自己能在海里更自在轻松。
参考资料：
- PETERSEN, C. The Motion of Whales during Swimming. Nature. 1925(116):327–329.
- Sekiya SI, Nishimaniwa K, Tajima Y, Yamada TK. Functional anatomy of shoulder muscles in the Pacific white-sided dolphin ( Lagenorhynchus obliquidens ). Anat Rec ( Hoboken ). 2024, 307(1): 172-184.
by 4925
Q.E.D.
Q8
洗澡的时候，调热水，为什么在接近合适的水温的时候左调一下或者右调一下，水温会变得极热或极冷?
by 匿名
答：洗澡最怕啥？当然是调水温啊！每次调水温就像开盲盒一样——不是烫得像火山爆发，就是冷得像掉进冰窟窿！为什么调水温会这么难？
这其实有多方面的原因。家里常用的淋浴开关是机械式混水阀，它控制内部活塞移动，进而调节冷热水的比例。两个进水口共用一个开关，可以同时调节冷热水。其工作原理可以用热平衡方程式解释：
其中水的质量, 水的体积与流速有关。
混水阀示意图从上式可见决定出水口温度的因素有两个：一是冷热水温度差，二是冷热水各自的流速。正常情况下，水温的变化与手柄角度的关系并非线性。正如图中所示，在小角度范围内水温变化剧烈，可能你稍微一手抖就冰火两重天。
图源于网络此外，水温变化存在延迟。调节混水阀后，冷热水流通过管道和阀门需要一定时间才能达到新的温度平衡。这是因为水流和热量的传递并非瞬时完成，热水器、管道的传输过程，以及阀门本身的滞后反应都会导致水温调整出现滞后。正是这个滞后反应，使得我们调节水温时无法立即感知变化。通常我们会再调一次，过一会儿水温稳定了，但此时往往会比预想的更热（冷）。
那有没有能控制水温的混水阀呢？当然有，恒温混水阀的出现正是为了解决“洗澡难”的问题。它通过混合出水口出的热敏元件感知温度，利用感温元件的特性推动阀芯移动，改变冷热水的进水流量，从而实现控温的效果。
参考资料：
- 杨月红,王朝阳.恒温混水阀的技术要求分析和测试装置的设计[J].工程建设标准化,2017,(07):80-82+86.
by Sid
Q.E.D.
本期答题团队
Sid、姬子隰、4925、Chocobo
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