问专家

数学规律是被发现，

还是被发明出来的？

数学规律既是被发现，也是被发明出来的。首先，如1加2等于3，或者说有无限多个素数，亦或者0乘以任何数都等于0，等等，这些数学原理在数学家诞生，亦或者人类诞生之前就已经存在了，所以，数学规律是被发现的。不过，人类表达数学规律所使用的数学符号是自己创造的，从这个角度上看，数学也是被人类发明出来的。

例如我们所熟悉的毕达哥拉斯定理，也就是勾股定理：a2+b2=c2。在历史上，已经有不少不同国家和时期的人，如中国的商高、古希腊的毕达哥拉斯等人，他们自己通过实践发现了勾股定理，不过他们都没能留下勾股定理的推导。发现一个数学定理是一回事，而证明这个数学定理为什么是这样、以及为什么它是正确的又是另外一回事了。尽管勾股定理只有一个公式，但几个世纪以来，数学家们已经发明上百种方法来证明它。

英国物理学家

罗伯特·马修斯

物质一共有几种状态？

科学家目前已经发现了超过6种物质状态，并且还有越来越多的新状态被发现。首先是4种物质的基本状态：气态、液态、固态和等离子态。前三种我们或许已经非常熟悉，第四种等离子态是热的带电气体，由带正电的离子和自由电子组成。

剩下的其他物质状态较少见，而且大多也只在较特殊的环境下才出现。例如“玻色-爱因斯坦凝聚态”。这种状态于1995年被科学家发现，当时他们把气体冷却至非常接近绝对零度-273.15℃，此时，气体的分子运动几乎停止，而其中的原子却聚集在了一起，仿佛形成了单个原子。又例如无定形体态，这种状态的物质既拥有像液体那样的不规则结构，其分子又像固体的那样不自由。我们常见的玻璃和合成橡胶等物质的状态就属于无定型体态。

除了前面提到的6種状态，其余的状态还有液晶态（常用于液晶显示器）、超流体态（液氦）和超固体态（分子表现得跟固体一样稳定，但物质却能流动），等等。我们可以预见，科学家未来还会发现更多新的物质状态。

美国化学家   艾玛·戴维斯

淋浴时，浴帘为什么总会飘向我们？

当我们淋浴时，花洒中喷出的水的运动会使空气像一个小气泵一样旋转起来，因此挂在旁边的浴帘的底部会被向内吸。这种现象被称为“旋风效应”。此外，洗澡时温暖的水加热周围的空气，使其膨胀、上升并停留在上方，而较冷的空气则代替上升的暖空气在浴帘的底部流动，来自冷空气的压力则使浴帘朝浴室内部飘动。如果淋浴室开着窗，那么不断流入的较冷的空气将会使这种现象更明显。

美国科普作家    斯图尔特·汤普森

有的人会进化得更高级吗？

进化是一个过程，而非一种要么有、要么无的属性。的确，有些人的基因使他们在某些具体环境中具有优势。例如，有些人对结核杆菌的抵抗能力更强，从而较不易患上肺结核病。这类人在一个人口稠密、生活条件差且结核杆菌肆虐的城市里，能更好地适应环境并存活下来，然后通过生育把他们的那种基因传递下去。但那并不意味着“高级”的进化，因为如果生活条件得到改善，结核杆菌得到控制，肺结核病的疫苗出来了，那么这种抗结核杆菌的遗传优势就会消失（如果是高级的进化，其遗传优势理应一直存在）。

另外，把长时间没有太大变化的动物当成进化程度较低的，这是一个常见的错误。进化是自然选择的结果，而且其主要目的是生存。例如马蹄蟹（学名鲎）4.5亿年以来几乎没什么变化，也从没统治世界，但它活得比恐龙还要久。

英国科普作家    路易斯·维拉松

狮子那么不勤奋，为什么还有强壮的肌肉？

确实，我们在动物园里看见狮子懒洋洋的，实际上，野外的狮子也是如此。狮子每天休息18至20小时。这个休息时间的确有些长了，因为如果换做我们人类，每天花同样的时间躺着的话，那么我们的体质就会迅速衰弱。狮子在休息那么长时间的情况下，然后与我们相比（甚至是其它动物），依然有那么强壮的肌肉，这种差异部分可以归因于基因。

另外，狮子在剩下的4到6个小时之间可不懒。在这一段时间内，狮子一点也不休息。它们不仅要巡视完自己方圆10千米的领地，还要时不时地发出响亮的吼叫声以宣示自己的主权。同时，在巡视的时候，它们还要时刻准备猎捕碰见的猎物，或者是对付闯入领地的同类或其它强壮的肉食动物。这种强度的运动足以使狮子锻炼出非常强壮的肌肉。

我们可以进行一些对比来了解狮子的运动强度。首先，让我们想象一下，连续跑步5个小时左右是什么感觉，然后，再让我们想象一下，连续进行5个小时的十项全能运动的感觉又是什么样的。而狮子的运动强度可比刚刚想象的要高多了。

澳大利亚科普作家    杰·福德

从没看见雷劈海，

那么我们可以在雷雨天气里去海里游泳吗？

就算我们从没见过闪电落入海里，并不代表这种情况就不存在。实际上，尽管闪电更多地劈在陆地上，但它有时也会落在海里，只是这种情况相对较少，且海洋非常广阔，所以相关的影像资料非常罕见。另外，在平坦的海里，漂浮在海上的我们就是海面的最高点，此时的我们就相当于一根较矮的避雷针。所以在雷雨天的海里的我们，其实更容易被雷击中。而在水中被雷击中比在陆地上更危险。即使我们没有被闪电的所产生的高温带走，我们还有可能会被电晕，从而被水淹死。

就算我们没给闪电正面劈中，但由于海水是导电性良好的导体，落在不远处的闪电依然会“顺”着海水电到我们，其电压依然可以杀死或电晕我们。而且，闪电还会使海水短暂地沸腾，同时造成巨大的雷声，因此，我们不仅会被烫伤，还会伤害到听力。综上所述，在雷雨天气里游泳可不是什么好主意。

美国科普作家

杰斯·福特

为什么热水更容易溶解物质？

溶剂指的是一种能溶解固体、液体或气体的液体，例如酒精，而水是一种很好且使用得最普遍的溶剂。水之所以能溶解像糖和盐之类的固体，那是因为水分子与固体分子发生了碰撞，破坏了固体分子之间的连接，使得越来越多的固体分子游离在外，从而形成溶解。而在热水中，其中热不仅增加了水分子的运动，使得水分子与固体分子之间发生了更多的碰撞;也增加了固体分子的运动，使得部分固体分子主动脱离了固体主体。因此，热水更容易溶解固体。

不过，气体在溶剂中的情况与固体在溶剂中的恰恰相反。随着溶剂温度的升高，气体在溶剂中的可溶性逐渐降低，换句话说，水温越高，气体也就越难溶入水。这是因为其中的热让气体分子变得更活跃，使得这些气体分子可以从溶剂中挣脱出来。这就解释了为什么在热天，可乐饮料会那么快地丢失二氧化碳。

英国化学科普作家    艾玛·戴维斯

既然太空那么“冷”，那么各种化学反应是如何产生的？

确实，太空深处非常寒冷。例如，太阳系边缘的温度低至-220℃。不过寒冷并不意味着物质无法发生化学反应，它们只是反应得慢而已。温度与化学反应的速率密切相关，粗略地计算，温度每下降10℃，化学反应就会变慢50%。因此，如果一颗处于太阳系边缘的彗星，如哈雷彗星，只靠自己化学反应所产生的热量融化表面的冰，那么这得花上1×1067年。

另外，太空中的物质还可以从其他星体，尤其是從恒星那获取额外的能量，来加速自身的化学反应。同样是哈雷彗星，当它“跑”近太阳时，会接受越来越多的太阳辐射，其中包括了紫外线和红外线等其他高能辐射。而那些太阳辐射足以在非常短的时间内，把哈雷彗星的表面加热到上百万摄氏度，从而使哈雷彗星表面的冰瞬间汽化（彗星长长的尾巴就是这么来的）。本来该花好几亿亿年时间才能融化的冰，瞬间就被融化了。

英国化学科学家    马克·洛克

重达几吨的云

为什么

依然能漂浮在天空中？

这是因为浮力和向上升的暖气流的共同作用。空气主要由氮气和氧气组成，其平均密度为1.225千克/立方米。云来源于水蒸气，而水蒸气分子只由一个氧原子和两个氢原子构成，它在标准温度和大气压下的密度只有0.804千克/立方米，远低于空气的密度，所以蒸发了的水首先会向上升，不过此时，我们日常所见的可见云还没有形成。

因为海拔越高，温度越低，所以等水蒸气上升到一定高度之后，周围的冷空气把水蒸气凝结成了小水滴，这才形成了我们常见的云。尽管水滴是液态水，密度比空气大，但由于它们在云中非常少，每立方米的云只有约0.5克的水，一朵云又非常庞大，所以平均密度还是非常小，云形成不久后只能缓慢地下落。而云在缓慢下落的过程中，经常会在一定高度，被从地面上升的暖空气撑住，于是乎，一朵重达几吨的云就漂浮在了空中。

如果云中的水滴融合在了一起，并变得足够重的话，那么就会形成雨滴，然后下落，并非是整朵云迅速下落。

英国科学和科技作家

鲁伊斯·比亚松