生命是这样独特 精子与卵子结合前要打败其他数亿精子卵子 为此也要拒绝其他精子 这个过程是怎么发生的呢
问答导航 Q1《星球大战》中的原力和激光剑有可能实现吗？ Q2风的产生是因为气压差，那么扇扇子是在哪产生高压哪产生低压，风扇呢？ Q3胶水为什么黏，是因为分子间的引力吗？ Q4为什么不插吸管的牛奶不容易倒出来？ Q5螃蟹为什么横着走？确实和地磁场有关吗？ Q6薄膜干涉中，两束光的波峰和波谷相互抵消，光由此消失，那么消失的光去哪了？ Q7为什么下暴雨的天空有时是绿色的？ Q8请问卵子是如何拒绝额外的精子的呢？ Q9为什么约束了最低温度而没有约束最高温度？Q1
by 金黄色葡萄求君
答：Q2“may the force be with you”，这可能是最出圈的电影台词之一。“原力”这个词英文原文就是“force”，就是“力”。所以原力你可以理解成任何形式的能量或者力量，因为原力这个概念里面还包含了哲学、宗教、伦理等文化内涵所以我们不在此讨论其具体形式，本文我们主要着眼于“光剑”是否能实现。
光剑不是激光剑。光剑的原文是lightsaber，不是激光laser。尽管中文很多情况下翻译为激光剑，但是称其为光剑更为合适，用激光制造光剑并不是十分合适。
激光的原理是“受激辐射的光放大”。是说在组成物质的原子中，有不同数量的电子，它们在不同的能级上，有的能级高，有的能级低。在高能级上的电子在受到外界光子激发时会从高能级跳回到低能级上，这时将会辐射出能量为两个能级差能量的光。当辐射出来的光与激发它的光的波长和方向恰好相同时我们可以得到一束准直的激光。
因为激光的能量很大，因此其确实可以用来切割物体，这发展出了激光切割机和激光武器。然而一个问题是能够切割物体的激光器都非常巨大，难以实现手持。更重要的问题是光不会停下。光剑是有长度的，为了制造光剑，我们需要设计出一种方法，让这些光子的辐射范围在1.5米左右，然后神奇地停在那里。这完全超出了现有的物理学认知，就像你手电筒发出的光一定是无限延伸的。另外一个问题是光剑作为一个物理上的棒或剑的概念，其相互碰撞的时候是有声音的。但是如果你打开两个手电筒把光束交叉，这并不会发出“嗡嗡”响。这是因为光子没有静止质量，就是说激光光束没有质量，因此两束激光无法实现机械意义上的“碰撞”。
那么能不能制造一种更加贴近电影描述的光剑呢？答案是有的。其实官方已经给出了答案——等离子体。等离子体是由电子和离子组成的高能物质状态，其温度约为5000至10000℃。生活中的火，闪电，荧光灯的气体放电，引发极光的太阳风都是等离子体。等离子体因为具有超高的温度，因此也可以切割物体，且其内的电子、离子是有质量的，因此可以实现碰撞的效果，另外等离子体束不是光束，是可以在一定范围限制而不会无限延伸的。实际上，技术宅们已经做出了逼近光剑的成品，有个叫Hacksmith的团队就用锶等离子体（4500℃）造出了可能是目前最像光剑的成品，在b站你就能看到他们的视频。通过焰色反应，还可以实现光剑的不同颜色。
如果你觉得这很科幻，那么非常抱歉，换一个名字可能会使你瞬间理解但是也破除了梦幻:这里的“光剑”≈大号喷枪。
参考文献：
by opzk
Q.E.D.
by 正态分布。
答：Q3风扇产生风的原因也是来自于气压差，举个例子，大家用勺子来送汤喝，将汤换成风，勺子的凹面来送风，就可以类比风扇吹风。扇叶和勺子类似，凹面是出风口，凸面是送风口，那就可以简单判断出，风扇的高压区和低压区了，如下图所示。
风扇的凸面一侧，是通过气压差来实现气流流动，风扇的叶片一般都有一定的倾斜，当叶片转动，他们就会推动空气中气体向着统一方向移动（凹面一侧），使得叶片区域为低压区，在此气压差下，风扇凸面的空气就会不断流向低压区，从而产生气流。
而风扇凹面一侧，起主要作用的就是叶片旋转引导空气进行离心运动，实现空气的加速和转向。
综合下来，扇子和风扇的产生风的原理是一样的，人体扇扇子就类似于单个叶片在做摆动产生风。
by 蓝多多
Q.E.D.
by 至人（无己）
答：Q4粘接原理实际上非常复杂，基本原理有机械理论、吸附理论、扩散理论、静电理论等。对于大部分胶水粘接原理来说，胶粘力主要来自于分子间的相互作用力。当“胶水分子”充分润湿被粘物体表面，与之良好接触，且分子间的距离小到一定程度时，二者形成分子之间的相互作用，这其中水对“胶水分子”的浸润起到了很大的帮助。随后胶水中的水分挥发出去，从而将被粘物体粘接了起来。这种吸附不仅存在物理吸附，有时也存在化学吸附，其吸附力来源于化学键，正是这些吸附力使两物体粘接在一起。
参考资料：
by Sid
Q.E.D.
by 不是所有牛奶都叫特仑苏
答：Q5其实牛奶是否容易倒出来与是否插入吸管无关，而是与是否有空气进入有关。如图a所示，将吸管插入密封的牛奶瓶中，不妨假设瓶口和吸管连接处密封良好，几乎没有空气流进瓶中，此时会发现牛奶基本上不能流出来。相反，如果瓶口和吸管连接处密封较差，空气可以流入瓶中，此时瓶口处和吸管内都会有牛奶流出，如图b所示。这是由于瓶子倒立过来后，液面上方的压强小于外界大气压，此时牛奶自身的重力 瓶内部气体压力=外界大气压力，所以牛奶不会流出。如果瓶内进入空气使得，则牛奶会因为自身重力而流出来。同样地，如果把吸管拔出来后，即使瓶口处孔洞较小时牛奶也不能流出来，只有当孔洞较大，能够让空气可以进入瓶内时，牛奶才能流出来。
by Sid
Q.E.D.
by 匿名
答：Q6螃蟹为什么横着走一直是一个古老的问题，而关于螃蟹横行与地磁场的关系的说法也在网络上流传甚广。根据一些说法[1]，螃蟹是依靠地磁场来判断方向的。在地球形成以后的漫长岁月中，地磁南北极已经发生过多次倒转。螃蟹是一种古老的回游性动物，它的内耳有定向小磁体，对地磁非常敏感。由于地磁场的倒转，螃蟹体内的小磁体失去了原来的定向作用。为了在地磁场倒转中生存下来，螃蟹采取了横着走的方式。
然而，在已有的研究中，并没有证据支持螃蟹利用地磁场导航的说法。已知的大部分螃蟹种类都没有磁场导航的能力。相反，它们通常根据天空中的参照物、沙滩的倾斜度、波浪等线索来找到回家的路。此外，螃蟹没有所谓的“内耳”结构，它们的听觉器官分布在腿上。螃蟹的腿上分布有不少特殊的感觉器官，可以接收空气中的声音和高频率的地面振动。因此，螃蟹的腿对于感知环境非常敏感[2]。
螃蟹的横行与其身体结构和生活环境有关。螃蟹的每只步足由多节组成，关节只能上下活动，无法向外拐弯。这种结构决定了螃蟹可以缓慢地向前行走，但步幅、速度和效率远远低于横着走。螃蟹的身体宽度大于头尾方向，整个身体呈宽宽的、扁平的形状，这样有助于以较低的能耗、最快的速度进入狭长的洞穴，躲避敌害的攻击。因此，螃蟹通常选择横着走的方式[2]。
总的来说，目前没有支持螃蟹利用地磁场导航的证据。谨防“遇事不决，地磁爆/地磁场”的怪谈（手动狗头）。螃蟹横行更多是由于其身体结构和生活环境的适应性，其横行方式使其能够更高效地在狭窄的环境中移动。
参考资料：
by 鱼非我
Q.E.D.
by 高中物理洪老师的学生
答：Q7首先，我们需要先明确的是，能量不会无缘无故的产生，也不会凭空消失，两束光进行干涉之后，能量一定是守恒的，两束光发生干涉后，会出现明暗相间的条纹，亮条纹是干涉增强的位置，暗条纹是干涉相消。其中只有当两束光的强度相同时，会使得出现干涉相消的位置光强为0，下面，笔者会给大家带来较为严谨的证明。
干涉条件：频率相同、有恒定相位差、振动在一条直线上。
设有两束频率相同，相位不同的光：
至此，大家可以清晰地看到，两束光发生干涉之后，若两束光的光强相同，干涉相消之后，相应位置的光强为0，而相应的，干涉增强的位置光强达到最大值，经过计算可知，能量并没有消失，也没有化为热量，而是转移到了干涉增强的位置。
by 蓝多多
Q.E.D.
by 生活发现者
答：Q8笔者没有见过绿色的暴雨天，如果可以提供图片就更好啦，给笔者长长见识（bushi）。强对流天气下确实会出现一些不寻常的天空，然而不寻常的天空下无外乎是寻常的散射。当然散射有好几个听起来高大上的名字，希望这不会困扰你。
光的散射是光线通过不均匀介质时，一部分偏离原来传播方向的现象（如果光通过的是均匀的介质，我们不会称之为散射，我们称之为反射和折射)。散射家族一般由是否发生能量损失分为弹性散射和非弹性散射。弹性散射家族主要成员是瑞利散射和米氏散射；非弹性散射家族主要成员是拉曼散射和布里渊散射。我们今天讨论的情况跟非弹性散射关系不大，因此这部分就由读者自行查阅吧（其实是笔者懒得写了）。
瑞利散射的特点是散射强度与波长的4次方成反比，当微粒尺寸远小于光波长时发生。这就是说，光的波长越短，其被散射得越厉害。天空是蓝色的，是因为蓝紫光的波长短，被散射后肉眼才能接收到，否则会像在宇宙空间中一样一片漆黑；如果蓝光被散射的过多而消耗殆尽，例如日出日落太阳倾斜角比较大，光路长，蓝光被散射过多天空就主要呈现出红色。
另一种在强对流天气下更为重要的散射是米氏散射。当光路上的微粒尺寸和波长相当时，主要发生米氏散射。米氏散射的强度与光波长的2次方成反比，且随着颗粒的增大，散射强度随波长变化的起伏变弱。因为云雾的颗粒尺寸与红外线波长接近，故这种散射方式主要发生于当空气中存在大微粒，如灰尘，水滴和来自污染物的颗粒的情况下。强对流天气下云层中有大量的小水滴和小冰晶，能够发生大量的瑞利散射和米氏散射。这些颗粒相对于晴朗蓝天下散射的氮气分子，氧气分子大，在一定巧合下散射的波长会正好偏蓝绿。
此外这个现象跟前两天我们转发的这篇文章有些类似，，如果有兴趣的话可以参考。
参考文献：
by opzk
Q.E.D.
by 拜托问题一定要抽中
答：Q9受精过程就是精子克服万难与卵子结合，从而诞生新生命的过程。
交配完成后，有大概3亿精子进入阴道，其中会有数百万的精子逃离阴道或死于酸性环境中，剩余的精子会在弱碱性的精液保护下存活。
精子要通过宫颈进入子宫。宫颈通常为关闭状态，只有在排卵期间才会打开（在之后的过程中也有大量质量差、活性低的精子，会因为存活时间短被淘汰）。剩余的顺利通过宫颈，向子宫游动过程中，数百万精子会陷入宫颈的褶皱（卒）。
到达子宫在子宫肌收缩的帮助下游向卵子，该过程精子会遭到女性体内免疫细胞的攻击，会有一部分精子死亡（上万）。
之后一半精子游向空的输卵管，另一半游向有卵子的，至此就剩下几千个精子，在输卵管内，微小的纤毛将卵子推向子宫，同时精子要克服纤毛的阻拦继续向里运动。
生殖道内的化学物质引起精子头部膜结构发生改变，当精子到达卵子时三亿就只剩下几十个了，卵子被一层放射冠细胞包裹，精子穿过这些细胞就接触到卵子的外层—透明带。
精子接触到透明带会马上与上面的受体结合，触发精子顶体释放消化酶，让精子钻入卵子内，透明袋里面就是充满液体的狭窄空间，即卵细胞的外侧
第一个接触到卵细胞的精子会令其受精，精子与卵子的外膜会在几分钟内融合，并将精子推向卵子内部。之后卵膜发生皮层反应，防止其他精子进入，卵子同时释放化学物质隔离外面的精子形成受精膜，透明带硬化（透明带反应），进一步阻止正在穿过透明带的精子和隔离外面的精子。
Cell期刊的一篇文章（文底附上）表示，透明带硬化的过程就与一种名为ZP2的蛋白脱不开关系，在单个精子使卵子受精后，透明带会发生硬化，从而阻断多精子进入（这个过程可是不可逆滴）。透明带硬化是一种整体物理化学变化，这与糖蛋白ZP2的N端区域（NTR）的切割有关，ZP2是组成透明带的四种糖蛋白（ZP1、ZP2、ZP3和ZP4）之一。
ZP2的切割触发了它的寡聚化（即单个化合物之间形成二、三聚体或者长链分子的过程），或者理解为这些蛋白生物大分子是以非共价键形成的。由I型（ZP3）和II型（ZP1/ZP2/ZP4）组成的两个原纤维相互连接成一个左旋双螺旋，II型亚基的NTR区域就会从中突出，其中就会包括ZP2蛋白的N端。而ZP2的切割使其NTR区域发生寡聚化，这样就可以大量地交联ZP蛋白，使透明带硬化，从而在物理上阻断其他精子的进入。
参考文献：
Shunsuke Nishio,ZP2 cleavage blocks polyspermy by modulating the architecture of the egg coat,Cell,Volume 187, Issue 6,2024,Pages 1440-1459.e24,ISSN 0092-8674
Nucleus 《生物实验室》
by 蓝多多
Q.E.D.
by 匿名
答：从热力学角度来看，温度是衡量物体内能的物理量。根据热力学第零定律，当两个物体处于热平衡时，它们的温度是相等的，这个定律为温度的定义提供了基础。而根据热力学第三定律,我们可以定义绝对零度，即温度的理论下限。绝对零度被定义为（开尔文），相当于。在这个温度下，物质的分子和原子的运动几乎停止，热能达到最低点。
为什么物理学上约束了最低温度而没有约束最高温度呢？这是因为在热力学中，温度的定义是基于物质的热运动。当物体的温度升高时，分子和原子的运动变得更加剧烈，热能增加。然而，没有理论上的上限来约束温度的最高值。这是因为物质的热运动可以无限增加，没有明确的限制。
从宇宙学的角度来看，宇宙中存在一个可能的最高温度，称为普朗克温度。普朗克温度是根据量子力学和引力理论推导出来的，其值约为 [1]。这个温度是基于普朗克单位制中的物理常数定义的，它代表了宇宙大爆炸之后极短时间内的温度。在这个温度下，如果一个物体达到普朗克温度，它将发出对应于普朗克长度的黑体辐射。如果温度更高，它将发出比普朗克长度更低波长的黑体辐射，但我们缺乏相应的理论来描述这种情况。
普朗克温度的存在并不意味着宇宙中存在一个最高温度的约束。普朗克温度只是一个根据量纲分析得来的理论温度，并没有现实意义。在现实宇宙中，我们可以观测到的最高温度是由物质的性质和相互作用决定的。例如，在高温下，强子会"熔化"成夸克汤，这被称为哈格多恩温度，约为 [2]。然而，这并不是一个绝对的最高温度，因为夸克物质可能可以被进一步加热。
（头晕了吧，省流一下）在热力学中，温度的下限是绝对零度，因为物质的热运动在这个温度下几乎停止。而温度的上限没有明确的约束，因为物质的热运动可以无限增加。在宇宙学中，普朗克温度被认为是可能的最高温度，但它只是一个理论温度，并没有现实意义。
参考资料：
by 鱼非我
Q.E.D.
本期参与人员：Sid、opzk、蓝多多、鱼非我
编辑：小范
