物理学中有哪些不可思议（违背直觉）的事实？ 第1页

层流。

评论有人求原理……emm有点为难我。

原微博PO主给出的解释是：水是毫无杂质，流动的速度也需一致，且水所流动的水管表面也必须是光滑的，每个水分子都以精准的方式，跟随着前方的轨迹，且无风的环境也有帮助，只有一切条件都符合的情况下，才能见到如此难得的景象。

我觉得略微有些扯淡，但不敢完全否认。

遂询问了下学物理的准备考博的好友，给出的大概意见是：温度正好处于临界温度，最外层的水迅速结成极细冰层，水的粘滞阻力较大，但内部水流仍然在轻微（这个形容词可能不对勿对此词较真）流动，相互扰动较小，从而出现视频初始的状态。而手穿过时改变了整个水流系统的状态，从而导致水流恢复日常所见的状态（乱流）。描述这种流动状态的物理词语叫做层流。

对于粘性流体的层状运动，流体微团的轨迹没有明显的不规则脉动。相邻流体层间只有分子热运动造成的动量交换。层流只出现在雷诺数Re（Re=ρUL/μ)较小的情况中，即流体密度ρ、特征速度U和物体特征长度L都很小，或流体粘度μ很大的情况中。当Re超过某一临界雷诺数Recr时，层流因受扰动开始向不规则的湍流过渡，同时运动阻力急剧增大。临界雷诺数主要取决于流动形式。对于圆管，Recr≈2000，这时特征速度是圆管横截面上的平均速度，特征长度是圆管内径。层流一般比湍流的摩擦阻力小，因而在飞行器或船舶设计中，应尽量使边界层流动保持层流状态。

另有评论表示这个状态不该称为相变，我个人表示赞同，至少不是完全的相变。

评论区一知半解又爱杠说是相机频率问题的杠精太多了 只好找一些其他的层流视频来佐证。

需要补课流体力学的可以看这个，虽然我自己并没有看完。

还非要说是改变视频帧数导致的，请自行对比，某器官或者某器官有问题我是治不好的。

以及请看完以上所有视频还坚定是摄影设备帧数导致这个现象的朋友请不要再继续杠了，至少不要再私信杠了，谢谢。

感谢评论区 @invincible.man 的指正，回答已修改

想当年，物理书上曾有一道有趣的思考题，丧心病狂的自行车踏板

“有经验的人”知道，将左踏板轴固在曲柄上的螺丝，是左旋（逆时针拧紧）的

略懂机械知识的人会知道，以螺丝为轴旋转的部件，对螺丝会有一个摩擦力，我们通常要利用部件旋转时对螺丝的摩擦力，来紧固螺丝。无人机的自紧桨就是个常见的例子，电机加速旋转会把螺旋桨固定得更紧。

这时问题来了

骑自行车时，左侧踏板顺时针转动，对螺丝的摩擦力也是顺时针的，是拧松的方向!

是不是感觉自己发现了新大陆?设计自行车的人都没有自己聪明，哈哈哈!

（无意抹黑物理吧水平，毕竟这个原理不太好想到）

但是且慢，真的是这样吗？

这里涉及螺丝螺母的一个特性

（车是二手的，这里真的不是我拧花的）

为了让螺丝顺利拧入，螺丝与螺母的半径并不相同。螺丝会比螺母的孔小一些。与无人机螺旋桨不同，螺旋桨受力是轴向的，而踏板轴的受力是径向的，后者会造成螺丝在螺母内滚动。如图

图中，蓝色的是踏板螺丝，红色的是曲柄孔，绿色剪头指向踏板底面（这里假设曲柄静止。实际上，相对骑行者而言，踏板是固定的，而曲柄是转动的）

由图可见，滚动摩擦力使螺丝旋转，这旋转方向，和踏板旋转的方向，是相反的!

螺丝旋转的方向，正是拧紧的方向。这个滚动摩擦力，远大于轴承的摩擦力。这才是拧紧螺丝动力!

怎么样，反不反直觉!

参考资料:
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Precession_(mechanical)

1.萤光素

这种萤光剂可以做为追踪器，从生物体内的探测到河川追踪通通可以派上用场，连NASA都会利用它来找坠落在海里的太空船。

2.欧不裂 (oobleck)

欧不裂 (oobleck) 不是液体也不是固体，如果你对它施加压力，象是挤压或是拍打，会使它变得更加浓稠且坚硬。

3.跳舞的欧不裂

把欧不裂放在音响上，随着音响的震动可以让欧不裂在你面前一边跳舞一边“变身”，如果想来点刺激的，你可以在欧不裂上染点颜色，效果会更惊人！

4.瞬间冰冻水！

《冰雪奇缘》真人版？别担心，这不是魔法！水凝结为冰时温度必须降低到凝固点，但有时即使达到凝固点时，水未必可以马上结冰，这阶段的水称之为“过冷水”(supercooled water)。只要过冷水的水质够纯，此时放一块冰块上去，过冷水就可以马上凝结为冰。

5.融化的汤匙。

其实这支汤匙是用镓 (gallium) 这种金属做的，在摄氏29度左右就会溶化掉了。所以别担心，这杯真的只是普通的水而已。

6.有磁力的液体。

这种液体称为磁流体 (ferrofluid)，是一种具有磁力的液体。你可以用墨水碳粉、植物油和黎稀土磁铁就可以制作出这种磁流体了。

7.热冰现象。

和过冷水一样，醋酸钠一样可以瞬间结冰，当醋酸钠溶液处于过饱和溶液状态再碰到晶种后，可以触发处于不稳定状态的过饱和醋酸钠，就会产生过饱和醋酸钠溶液迅速结晶的热冰现象。

8.隐形球。

这种隐形球又称为super-absorbent polysaccharide，在水中时，它的折射和水折射非常接近，所以肉眼几乎看不见它的存在，只有把它舀出水面时才会“现形”。

9.牛奶艺术。

想要变身艺术家吗？“绘图”方法很简单，先在牛奶上滴入一些色素，并滴入肥皂水，当肥皂水滴入牛奶时会溶解扩散，上面的色素跟着一起跑，因而形成这样的艺术美图。

10.神仙下凡？

当把干冰放入水里时，它会释放大量的气体，不过在加入干冰之前，先在水中放一点洗碗精，你就能做出这种神仙下凡的特效了。

11.隔绝水的沙子。

这些沙子其实被覆盖在一种能隔绝水的化学物质 (hydrophobic chemical) 里，因此当沙子放进水中时，它会隔绝水，让他们都变成一坨，拿出来的时候也不会是湿的。

12.燃烧的小熊软糖。

别以为小熊软糖只有好吃而已，把它丢进加热的氰酸钾中，你就可以看见小熊软糖“发威”后的样子。还好平时的小熊软糖都很“温和”…

13.会弯曲的水。

别紧张，这只是单纯的静电反应而已，水分子具有极性，当水中带着的轻微正电被管子上轻微的负电吸引，就会出现你看见的“灵异现象”了。

14.自由落体变慢了。

放心，影片中的男人不会什么巫术的。其实掉落的物体是由金属所制成，当经过同样是金属的管子时，产生的磁力让坠速度变慢，但由于地心引力的力量较大，因此物体最终还是往下坠。

我是搬运工，这是以前看到的一篇推送，看完觉得很有趣就保存下来了。

题目是《14中超神奇的科学现象》

期待作者能看到我再标记上。

0917第二次更新。

感觉最后要带歪。“现在的事件能改变过去的决定”这种bug显然是不存在的。而这实验的结果也肯定有更好的解释。就像一开始无法解释单个电子也能发生干涉一样。随着科学的发展，这些未知领域慢慢也会被解释。

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0830第一次更新：好多人都对这个双缝干涉实验很感兴趣呀。那就再更新一个升级版的干涉实验好啦。

更新放在文章后面。

------------原答案--------------------

写在前面：这不是科普，所以我就懒得把所有东西都写清楚，有的无关紧要的细节我就一笔带过啦。

其他也已经有这么多答案了，可能会有重复，看的时候跳过就好了。

1.波粒二象性。

顾名思义，就是一个东西，既有波的性质，又有粒子的性质。

看不懂没关系，物理嘛实验才是最有意思的。

首先是著名的双缝干涉实验。

高中课本的内容啦我就不啰嗦了，反正就是两个相干光叠加之后在光屏上得到明暗相间的条纹。

这个是激光透过双缝之后得到的图像。激光嘛就一个点，所以干涉出来就是明暗相间的点。

那么现在假设有一把机关枪，然后前面有一堵墙，墙上两条缝，子弹可以透过缝打到第二堵墙上。然后你拿着机关枪随便突突突。最后第二堵墙上的子弹孔是怎么样的呢？

结果大概就是这样的。第二堵墙上会有两条弹孔的痕迹对吧。

好的，牛逼的来了。

如果现在机关枪打的不是子弹，而是电子，会发生什么呢？应该是跟上边那个打子弹类似对吧。

然而得到的结果是明暗相间的条纹。

光的干涉是因为两条缝射出来的光相互叠加，那这个电子怎么回事？俩电子相互叠加？？？

先不管怎么回事，做实验呢哪有功夫停下来思考人生，先做做看还有啥好玩的。对了，把速度调低一点，一个一个电子打出去，看看会怎么样。

一开始光屏上只是几个电子，随着射出的电子越来越多，最后光屏上依然得到了明暗相间的条纹。

这。。。电子跟鬼干涉了吗？？？

这还没完。

你难道不想知道每个电子从哪条缝钻过去的吗？这个简单，装个探测器放在第一堵墙看不就好了，就这样记录下了每个电子都经过了哪个缝。

然后。

然后。

然后。

光屏上只剩下两条条纹了。。。也就是得到的结果跟打子弹是一样的。。。。

哈哈哈

惊不惊喜

意不意外

当时的科学家估计都是这个表情

至于为什么会这样，一般人就不要去深究了，这个已经涉及到我们已知知识的边界了。当然有兴趣的可以在知乎搜“电子双缝干涉”，应该会有很多好的答案。

2.叠加态

这个部分因为没有图，所以可能不那么直观。懒得看可以跳过。

还有很多地方可能描述的不严谨。反正我不是在科普。

首先假设有一堆电子，然后电子有自旋，自旋有方向。然后有一个分类器。首先我们让这堆电子通过一个可以区分上下的分类器，这样这堆电子就分成了两堆，一堆↑自旋和一堆↓自旋。然后我们把↓自旋的电子丢到一遍，让↑自旋的电子再次通过这个区分上下的分类器，结果不出所料，只有一堆。毕竟↓自旋的那堆被我们丢掉了嘛。然后我们让这堆↑自旋的电子通过一个可以区分左右的的分类器，结果得到两堆电子，一堆←自旋和一堆→自旋。然后我们丢掉←自旋的，让→自旋的那堆再通过一次这个区分左右的分类器，结果不用说就是一堆。

好的，问题来了。这堆→自旋的电子，如果通过第一个区分上下的分类器，会得到几堆电子？

结果是，两堆。

哈哈哈惊不惊喜意不意外。

如果拿那堆←自旋的电子来试试，结果还是能分成两堆。

然后，把这两堆←自旋和→自旋的电子合起来，再通过第一个区分上下的分类器。

结果是，一堆。

诶碰巧找到个图，那就来解释一下这个图。最前面那个oven嘛就理解成电子源好了，然后射出一堆电子。SGz就是一个分类器，z轴嘛就理解成上下，所以被分成了两堆，一堆z+一堆z-。然后把z-的丢掉，只留z+的，再通过一个x分类器，x就是左右嘛。得到也是两堆，一堆x+一堆x-。然后把x-的丢掉，留下x+的，再次通过z分类器，于是又重新得到了两堆，一堆z+一堆z-。

叠加态2.0

假如你有个指南针，它有一个屏幕和一个按钮。当你面朝北方，按下按钮屏幕显示+，当你面朝南方按下按钮屏幕显示-。然后你跟皮皮虾一样皮，面朝西方按了一下按钮，屏幕显示Error。

假如你有个机器能测量电子自旋方向，它有一个屏幕和一个按钮。当你放入一个→自旋的电子，按下按钮屏幕显示+，当你放入一个←自旋的电子，按下按钮屏幕显示-。。然后你比皮皮虾还要皮，故意放入一个↑自旋的电子。按下按钮屏幕显示+，再按一下按钮屏幕显示-。然后靠着单身的手速疯狂按按钮，按了100次之后，50次显示+50次显示-。

所以对于一个不知道自旋方向的电子，可以通过不停检测然后记录比如左右方向的次数，然后算一下比值，就知道方向了。

叠加态3.0（量化取值）

比如指南针，北和西之间存在90个细化的刻度，也就是说存在北偏西45度，而每一度都可以更精确的细分下去。比如北偏西22.22222度。

但是假如你拿上边那个机器测量一大堆电子，最后算出来的结果发现方向只有那么几个。比如说只有30度60度90度，但是没有45度。

想了解更多的话可以去学量子力学可有意思了啊啊哈哈哈哈如果你头发够浓密的话。

3.激光冷却

激光大家都很熟了，小到玩具激光笔，大到激光切割甚至激光炮。一般而言光照过来相当于能量传递过来。激光笔就不说了能量太低。而切割用的激光就是利用高能量让材料升温融化或者升华来进行切割。所以一个传递能量的激光却能降温是不是很牛逼。

啊原理好麻烦就随便比喻一下吧。

小明特别喜欢吃面包。有一天一个面包飞向小明，由于多普勒效应这个面包看起来比实际要大。小明一口就吃了这个面包。为了保持体重的稳定，于是小明就拉一个一样大小的翔。然而之前说了面包看起来比实际的要大，所以小明的翔实际上比面包大，于是小明变轻了。

emmmm，有人看就再写吧，没人看就完结啦。

图片都是网上随便找的，侵删。

-----------2018-08-30更新-------------------------------------------

延迟选择实验。

首先，基础知识依然是光的干涉。我再来帮大家复习一遍吧。

光能干涉的条件是相同的光但相位不同。之前我们的双缝就是为的这个。现在我们换种方法。

s是光源，光从s出发，在分光镜A的地方分成两束1和2，然后经过反射再在分光镜B的地方干涉。因为可以调整镜子的位置所以光路1和2是可以不一样长的，所以两束光会有相位差。我们可以调整到一个位置，使在R1上的光互相抵消，而R2上是叠加。

现在让我们来做上边双缝干涉做过的事。

首先就是减慢光子发射的速度，直到变成单个光子射出。类似于电子双缝干涉实验，当只有一个光子的时候，它要么路过1，要么路过2，最后也是要么打在R1要么打在R2。

当然结果你们也猜到了，最后全都打在R2上了，也就是说单个光子在分光镜B的地方发生了干涉。这个结果跟单个电子通过双缝之后干涉一样。

然后我们在1或者2上放一个探测器来检测有没有光子经过，这个时候光子会随机打到R1或者R2上。也就是说光子不再干涉。这也跟电子双缝实验的结果一样。

到目前为止我们只是再现了电子双缝干涉的实验现象，然而接下来的才是匪夷所思的。

接下来我们拿掉分光镜B（当然探测器也拿掉，后面也用不到这个了），于是光子理所当然地随机打在R1或者R2上。

这里需要停一下。这个分光镜B存在的意义并不只是为了干涉，更重要的为了确定光子的选择。这个实验的重点不在“观察者”，而在于“选择”。什么意思呢？

当光子经过A的时候，他需要作一个选择。

如果存在分光镜B，光子会同时经过1和2并在B处汇聚然后干涉并打在R2上。这是量子力学的理论。

而如果不存在分光镜B，光子会以50%的概率来选择只通过1或者2最后打在R1或者R2上。这是经典理论。

也就是说有没有分光镜B决定了光子会选择哪种方式来运作，要么同时路过1和2（干涉，打在R2上），要么选其中一条路走（不干涉，打在R1或R2上）。（可能这里已经有人看不懂了。别问我，我懒，你就当是已知条件吧。）

上面说了“选择”，而“延迟”才是这个实验的BUG。

光子经过分光镜A时，因为后面有分光镜B，于是选择同时走1和2，也就是选择干涉，也就是会打在R2上。在这之后你趁光子不注意以迅雷不及掩耳盗铃儿响叮当之势把分光镜B给拿掉了，于是BUG出现了。光子没发生了干涉并随机打在了R1或R2上。

如果你还没理解这个BUG的话，正常。我来解释一下。

整个系统里能改变光子的只有分光镜。在光子经过分光镜A的时候，因为存在分光镜B，所以选择同时路过1和2（干涉，打在R2上）。但在这个选择过后，拿走了分光镜B，所以结果是光子没有干涉。但是在光子作出决定后并没有什么东西来改变光子，反推回去就是光子一开始选择的就是选其中一条路走（不干涉，打在R1或R2上）。而假如不拿掉分光镜B，结果是会发生干涉的。

所以BUG就是：你当前时刻的行为（是否拿掉分光镜B）会改变过去（光子在分光镜A时的选择）。

。

。

。

没了。

是的这个实验结束了。别问我这个BUG怎么办，我解释不清。有兴趣还是从头好好学量子力学吧，当然前提是你有足够多的头发。

物理学把整个世界区分为微观、宏观、宇观三个尺度，我们的“常识”仅限于宏观尺度——一座8844米高的大山都足够让普通人感到惊叹，但是实际上它跟一只小老鼠都是属于宏观尺度里面的物体。

那么，只要脱离开宏观尺度，任何事情都足以让我们觉得不可思议。

例子一：宇宙空旷得不可思议。

你仰望星空的时候，是不是觉得宇宙中到处都充满了物质？恒星、行星、黑洞、星云还有其它稀奇古怪的东西？

实际上这只是你的眼睛跟你开的一个玩笑：宇宙中空旷得吓死人。

如果你沿着随便一条“直线”一直以光速往前跑，很可能一直到宇宙毁灭，你都撞不上任何东西，只有非常小的概率能够撞到什么东西。当然了，根据相对论效应，你真正做到了“寿与天齐”，并且由于多普勒效应，你前面永远呈现蓝色的（蓝移），后面什么都是红色（红移）。

再来一个事实，提高你对宇宙空旷程度的理解。我们在一个相对很小的空间里，堆满日常常见的东西，就可以造成一个很大空间的剧烈反应——这说明宇宙的密度非常非常的低。

我在这个回答里设想了一种黑洞：铜锣烧黑洞。大家都知道，太阳系占据的空间，相对于整个银河系来说其实小得可怜，但是如果把太阳系里面装满一种日常小吃，就会造成一个巨大的黑洞，其事件视界也就是光都无法逃逸的那个距离，比整个银河系还要大上千倍，把整个银河系吃得渣渣都不剩。

例子二：你自己也空旷得不可思议。

那位同学低头看了自己硕大的啤酒肚，摇了摇头不相信。

人体的空旷程度比起宇宙来，有过之而无不及。我们先不说原子与原子之间那个“化学键”的长度，比原子直径长出去多少，这个其实不算什么。

原子内部大部分其实是什么也没有的。原子核的大小，跟整个原子的大小比起来几乎可以忽略不计。原子核外面就只有电子，或者说“电子云”，剩下的只有无边无际的空旷。

氢原子直径为1×10^-10米，而一个质子（也就是氢原子核）的直径为1.6×10^-15米。如果你没法理解，你可以这么想（当然这样想其实是错的）：一个一米大的圆球球，离它160公里外有个体积忽略不计、质量只有它1840分之一的小东西围着它转圈圈，这就是一个氢原子。

有的人还是没法理解，这样说吧，你站在上海人民广场，在杭州有个阳澄湖大闸蟹，你们之间除了强力、弱力和库仑力之外什么都没有。有人宣称这个大闸蟹是你老婆，你俩组成了一个幸福美满的家庭。

你是不是很想打死他？

微观世界就是这么空旷。

例子三：把微观、宏观、宇观世界结合起来是一个什么样子？

关于这个有个非常有名的问题：把一摩尔的鼹鼠凑到一起会怎么样？

英语里面，摩尔叫做mole，鼹鼠的英文名也是叫mole，那么这个问题就成了“one mole mole”，非常有喜感。

摩尔表示物质的量，意思就是阿伏伽德罗常数个某东西，通常用于微观粒子的数量。一阿伏伽德罗常数为6.02×10^23，这个问题就成了，6.02×10^23个鼹鼠凑在一起会发生什么？

我们假设一个鼹鼠重100克，体积1×10^-4立方米（十分之一个分米）。

阿伏伽德罗常数个鼹鼠就重6.02×10^25克=6.02×10^22千克，体积6.02×10^19立方米。

还好我们这次没有搞出黑洞这种毁天灭地的东西，我们只搞出了一个跟月球差不多重、但是比月球刚开始要大的大肉球。表面的鼹鼠奋力一蹬腿还能飞起来，因为这个鼹鼠星的密度实在是太低了，表面重力确实不怎么地。

但是，内部的鼹鼠还是会在重力作用下被挤成渣渣。要知道鼹鼠身体里的重物质可并不多，主要是那一对大板牙。月球这样大小的星球是没办法维持住自己的大气层的，这些鼹鼠身体里的轻物质多半会逃逸掉，最终鼹鼠星的体积和质量都会大大下降，成为一个由大板牙构成的小行星。

理论物理学家一直都在找一种方法或者说理论，把微观、宏观、宇观世界统一起来，我也不知道他们的进展到底如何了。

但是我衷心希望他们谨慎一点，不要弄出什么惨烈的事件来。