两条车道，一直变道插队会更快吗？| No. 535

堵车时，你会变道吗？
旁边车道似乎更快？
哪条车道才是赢家？

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Q1 为什么铜像摸久了会发金？
Q2 玻璃为什么是透明的？
Q3 为什么新纸张写满字边缘会翘起来？
Q4 为什么古代炼丹喜欢加铅汞砷？
Q5 为什么发光二极管具有单向导电性？
Q6 两条相邻的车道，一条在前方持续向另一条插队，哪条车道比较快？
Q7 人类的思考过程和AI的思考过程，二者是否相似？
Q8 等离子体形成的条件是什么？
Q9 通常所说的酸碱度是什么？
Q10 为什么光线透过红色玻璃会变成红光？
Q11 激光是如何推动光帆前进的，能否实现光速航行？
Q12 为什么电子屏幕受力作用颜色会变？

Q1 为什么铜像摸久了会发金？

by 茉立

答：

铜像一般都是铜合金的，如果长期暴露在空气中，会形成一层氧化层（深褐色）和铜绿（碱式碳酸铜，呈暗绿色），会让铜像看起来暗沉。人手如果经常触摸，就相当于给铜像打磨，把表面氧化层和铜绿磨掉，露出了底下新鲜的铜合金本体。

人在摸铜像的时候，手上的油脂也会抹在上面，就相当于给铜像刷了层油，能够让表面看起来更亮更有光泽。油脂中的有机成分与铜表面反应还可能生成一些铜盐。因为汗液中含有氯化钠等盐分，氯离子和铜发生反应会形成微量的氯化亚铜等化合物，这些物质本身也偏黄白色，进一步加深了金色的视觉效果。

这也解释了为什么博物馆里的青铜器严禁观众触摸——人手上的油脂和摩擦不仅会让器物"变色"，长期还会加速腐蚀，对文物造成不可逆的损害。

by 蓝多多

Q.E.D.
Q2 玻璃为什么是透明的？

by 米小斛

答：

最关键的两个因素是材料的吸收和散射。

光可能被材料吸收，把能量留在里面转换成热。普通无色玻璃不怎么吸收可见光，因为要让其中的电子吸收能量、进入更高的能量状态，可见光光子的能量通常还不够.所以大部分可见光没有被吸收，能够继续传播。不过，这还不能解释玻璃粉为什么不透明。

玻璃粉里夹着空气，光每经过一个玻璃与空气的交界，就可能发生反射、折射。颗粒多、朝向又杂乱，光便被散向各处，来自树叶、树枝的光混在一起，景物就看不清了。这叫散射。完整窗玻璃内部均匀、表面平整，不会把光这样打乱，因此我们仍能看见另一边。透明需要两件事：光不被大量吸收，传播方向也不被随机打乱。

by Java

Q.E.D.
Q3 为什么新纸张写满字的时候边缘会翘起来？

by 铛铛铛

答：

一张新纸，如果写之前还平平整整的，那写满字后，边角可能会悄悄翘起来。这是因为：书写让纸张不同部位、不同层的伸缩和变形变得不一致。

纸看起来是一整张薄片，放大后却是许多植物纤维相互交织形成的网络。这些纤维能够吸收水分，并随之膨胀。使用钢笔、水性笔等书写时，墨水中的水分先接触有字的一面，使这一面的纤维发生膨胀，而背面的变化未必同步。两面连在一起，却“想变成不同的长度”，纸就容易弯曲；着墨区和空白区伸缩不同，还可能让纸面出现波浪般的起伏。［1］

不过，要解释“边缘向上翘”，还得考虑墨水干燥的过程。刚受潮时的弯曲，与干燥后留下的卷曲，方向可能相反。单面刚被润湿时，膨胀的一面较长，纸通常先向较干的一侧弯。随后，随着水分散失，受潮区域收缩；其间，部分纤维之间的连接还可能松动、重新排列，留下不容易恢复的变形。如果有字的一面最终收缩得更多，纸就可能朝这一面卷起来——字面朝上放置时，便表现为边缘上翘。［2］

书写也会给纸留下机械痕迹：笔尖压过的地方会形成细小沟槽，纸背有时还能摸到凸起。用力大小、纸张厚度和底下垫得软不软，都会影响压痕。不过，局部压痕并不等于一定会造成整页翘边，它只能作为需要考虑的另一种影响。因此，油性圆珠笔、铅笔写过的纸若发生卷曲，也不能全部归因于墨水中的水分。［3］

至于为什么边角最显眼，是因为纸张很薄，容易弯曲；一旦整页产生弧度，自由的边角便容易离开桌面。写满一页后，更多区域经历了润湿、干燥或受压，变化也就更容易被察觉。具体翘多少、往哪边翘，还取决于纸张结构、墨水用量和环境湿度，并没有一个适用于所有纸和笔的固定方向。

参考文献：

1. MAASS A, HIRN U. Long term curl of printing paper due to ink solvent migration[J]. Materials & Design, 2024, 237: 112593.

2. MAAß A, SELINGER J, HIRN U. The role of fibre bonds in permanent curl of paper and how it is affected by crosslinking[J]. Cellulose, 2024, 31: 9925-9943.

3. ASICIOGLU F, YILMAZ A S, DE KINDER J, et al. Technical note: A novel 3D scan-based optical method for analyzing lines drawn at different pen pressure[J]. Forensic Science International, 2022, 338: 111388.

by 此心

Q.E.D.
Q4 为什么古代炼丹偏偏喜欢加铅汞砷？

by 匿名

答：

葛洪曾提出“假求外物以自坚固”，意思是黄金、丹砂这类金石矿物，“百炼不消，埋之不朽”,他们觉得人吃了之后就能把这种不朽长存的特性转移到自己身上。之后再辅以阴阳五行观念，汞、铅、硫磺、雄黄等被配成“阴阳药物”，在炉鼎里模拟天地造化。

而且丹砂一开始是红色固体，加热之后能出银白色的水银，水银之后再和硫磺反应，又变成了红色丹砂。古人当时没有化学反应的概念，觉得丹砂不像其他东西会烧成灰，反而能死而复生。

铅这种东西，熔点低，极其容易生成氧化物，而且颜色丰富，黄丹、铅丹啊，五颜六色的。砷的化合物也会变色，反应现象比较强。

同时，这些含铅砷汞的丹药都有毒，吃完之后可能会发热、亢奋、面色变化这一系列反应，会让古人觉得在排毒改造，觉得自己在脱胎换骨。就像以前魏晋时代流行的五石散，魏晋时期，何晏等士人阶层将其广泛服用，认为可增强体力、提神甚至获得“神明开朗”的体验，其实这都是中毒引起。所以这些丹药看起来颜色又好看、吃完身体热乎乎的，都是假的！！！你这是毒药毒到脑子了，时间久了可能出现腹痛、震颤、精神错乱、皮肤溃烂、肝肾衰竭等。

因此，各位小朋友在外碰到陌生人给你奇奇怪怪、五颜六色、没听过的什么药丸、饮料、气体，那就是毒！别碰、别理，小心变傻子哦。

by 蓝多多

Q.E.D.
Q5 发光二极管具有单向导电性的原理，为什么它反过来接入电路就无法发光？

by Lzm

答：

把白炽灯的正负极接反，灯丝照样能被电流烧热、发光。LED 却不同：它不靠烧热，而靠电子填补“空穴”时释放能量来发光。空穴可以先理解为电子能够填入的空位。因而要弄清它为什么反接不亮，需要先想两个问题：电子在哪里找到空穴，又是什么决定两者是否会相遇。

LED 实际上是会发光的 PN 结，可以理解为电子浓度不同的两块半导体，其中 N 区里容易移动的电子多，空穴少；P 区里空穴多，容易移动的电子少。它们各自都缺少另一方。导通后，N 区的电子进入 P 区，就能找到那里的空穴；空穴也能向另一侧移动。两边不断送来电子和空穴，结附近的交界面便能持续复合、发光。[1,2]

既然如此，是否意味着只要把这两个材料结合起来，就能让电子空穴一直结合持续发光呢？实际上并不是这样。因为最初少量电子、空穴扩散并复合后被消耗，交界附近留下了固定的正负电荷背景，这部分区域称之为耗尽层。耗尽层形成的电场会把电子拉回 N 侧、空穴拉回 P 侧，阻挡后续的移动。[1]

电源的接法决定了它是在减弱还是加强这股阻挡作用。P 端接正、N 端接负时，电源提供的外电场削弱这个阻碍作用，电子和空穴则可以借助外力越过耗尽层电场的阻碍，在交界面相遇，并且外电路持续补充在交界面消耗的电子空穴，LED 就能持续发光；反接时阻挡加强，电子空穴相遇的机会更低，只有极微弱的反向漏电流，不足以让PN结发光。[1]

参考文献：

by 小被子

Q.E.D.
Q6 两条相邻的拥堵车道，一条在前方某处持续向另一条插队，开哪条车道比较快？

by hikki

答：

如果简单地想，假设A车道不断向B车道插队，那么A车道的车辆不断减少，B车道的车辆不断增加，似乎A车道应该更快。但是在现实情况中，如果A真的更快，那么司机就更愿意保持在A车道，因此问题就变得非常复杂。

这个问题可以借助1952年英国交通研究者John Glen Wardrop提出的沃德罗普原则来理解。其中第一原则描述了最终会达到的相对稳定的平衡状态，没有司机能够通过单方面改变路线来降低自己的通行成本。

假设两条车道通向同一目的地，司机能够自由选择，并且都希望尽快到达。当司机发现B车道更快，且节省的时间超过变道成本时，就有动力从A插入B。然而，随着越来越多的车辆进入B，B车道会逐渐拥堵，而A车道的压力相应减轻。

因此，两条车道的通行时间会受到司机选择的动态影响。在可以自由变道、信息充分的理想情况下，如果两种选择都被采用，交通流可能趋向一种均衡：

变 道 代 价

这个公式的意思就是，当两种选择的总成本接近时，司机便无法仅通过单方面变道进一步缩短自己的通行时间。

现实中，司机掌握的信息并不完全准确，频繁变道还可能引发刹车和拥堵波，而交通需求超过道路通行能力也会造成拥堵。如果存在车道封闭、出口分流等情况，结果也会不同。

by 枕玉听雨

Q.E.D.
Q7 人类的思考过程和AI思考过程，二者是否相似？都是在调用已学知识来进行推测思考？

by 唐河

答：

人类与AI的思考有相似之处，但“都是调用已学知识进行推测”，却只说对了一部分。以目前常见的大语言模型为例，两者都能利用过去学到的规律，结合眼前的信息处理新问题；但这还不足以说明，它们采用了相同的思考机制。

比如，看到乌云密布，你可能想到“要下雨了，出门带把伞”。这个判断既利用了过去的经验，也结合了当前的观察。把同样的场景描述给AI，它也能给出类似建议。从这个层面看，两者确实存在共同点：学习规律，再把规律用于新的情境。研究也发现，语言模型的部分内部表示，与人类处理语言时的脑活动存在一定对应关系。不过，这种对应主要来自特定任务，不能直接推广到人类的全部思考。[1]

这里需要澄清，“调用知识”并不意味着翻找一份现成答案。对语言模型来说，训练会调整大量数值参数，使它学到词语、概念和各种关系之间的规律。回答问题时，这些参数与当前上下文共同参与计算，逐步生成回答。因此，它既可能复现记住的内容，也可能组合已有规律，处理没有原样见过的问题。[2] 人的思考同样包含对经验的重组：我们可以想象一座从未见过的城市，也可以为一个新问题设计解决办法。

另一个容易混淆的地方是：推理不全等于“猜测”。看到乌云而判断可能下雨，属于带有不确定性的推断；根据明确条件计算一道数学题，则可能是在进行演绎和运算。“利用已有知识”是两者的共同基础，但不能把这些不同过程都概括成猜答案。

同样，也不能因为语言模型逐步预测后续文字，就认定它只能机械模仿。“预测后续文字”描述的是许多模型的训练目标和生成方式，“能否推理”则要看它实际学到了什么能力。研究表明，专门的强化学习训练能够提升模型解决数学、编程等多步问题的表现。[3] 这些能力值得认真对待，但得到正确答案，仍不足以证明它采用了人类的解题过程。

两者的一个重要差别，在于“知识如何形成，以及如何与现实世界相联系”。人通过看、听、触摸、行动和社会交往认识世界，思考也受到身体状态、情绪和个人目标的影响。人的思考还可以借助图像、空间关系等形式展开，并不总是脑内的一段“自言自语”。神经科学证据提示，语言能力与部分思考能力可以分离，因此，语言模型的表现也不能代表人类思考的全部。[4]

这种经验来源的差异，会反映在概念理解上。一项研究发现，纯语言模型对一些抽象、非感觉运动特征的表示较接近人类，但在感觉和动作相关特征上差距更明显；加入视觉学习后，模型在视觉相关维度上与人的相似性有所提高。[5]这也说明，AI与人的相似程度，需要结合具体模型、任务和学习经历来判断。

所以，“都会利用过去学到的东西处理新问题”，是一个合理的概括；而“具有相同的思考过程”，则是更强的判断，目前的证据还不足以支持。毕竟，功能上的相似，不等于内部机制相同。

参考文献：

1. CAUCHETEUX C, KING J R. Brains and algorithms partially converge in natural language processing[J]. Communications Biology, 2022, 5: 134.

2. BROWN T B, MANN B, RYDER N, et al. Language models are few-shot learners[C]//Advances in Neural Information Processing Systems. 2020, 33: 1877–1901.

3. GUO D, YANG D, ZHANG H, et al. DeepSeek-R1 incentivizes reasoning in LLMs through reinforcement learning[J]. Nature, 2025, 645: 633–638.

4. FEDORENKO E, PIANTADOSI S T, GIBSON E A F. Language is primarily a tool for communication rather than thought[J]. Nature, 2024, 630: 575–586.

5. XU Q, PENG Y, NASTASE S A, et al. Large language models without grounding recover non-sensorimotor but not sensorimotor features of human concepts[J]. Nature Human Behaviour, 2025, 9: 1871–1886.

by 此心

Q.E.D.
Q8 等离子体形成的条件是什么？

by Rex

答：

等离子体就是部分电子被剥离出来的气体。所以它需要的条件，实际上是两件事：给电子足够的能量让它挣脱原子核，以及别让它很快又结合回去。

能量可以来自高温。气体越热，粒子运动越猛，相撞时就能把电子撞出来；太阳内部就是这样。[1]

能量也可以由光直接送来。光子携带的能量足够大时，打在原子上就能把电子打出，高空大气被太阳紫外光电离、形成电离层，靠的就是这个过程。

实验室和工业上更常用电场。气体中总会有极少量自由电子，电场一加速，它们就带着能量去撞原子，把更多电子撞出来；新电子继续被加速、继续撞，便形成放电，闪电就是自然界里的例子。[2] 这里有个关键差别：电子比离子、原子轻得多，同样的电场下被推得快得多，能量主要先进入电子，较重的粒子还没那么热。所以靠放电得到的等离子体，整体温度可以不高，这就是低温等离子体。[3]

至于能不能维持，取决于电离和复合哪一个更快。电子会重新与离子结合，也会撞到容器壁上损失，只有新的电离能补上这些损失，等离子体才能稳定存在。需要多强的加热、光照或电场，要看气体种类、压强和装置尺寸，并没有统一的数值门槛。

参考文献：

by 小被子

Q.E.D.
Q9 通常所说的酸碱度到底是物质的什么状态，水的酸碱度变化是因为水的什么发生了改变？

by 君莫笑

答：

酸碱度是描述溶液中氢离子（H+）浓度高低的一个标准，稀溶液近似情况下，pH = ，它衡量的是溶液中自由氢离子的活度。

水的酸碱度变化，本质上是水中 的浓度发生了改变，因为在溶液中水会发生微弱的电离， ，25摄氏度下，此时氢离子浓度和氢氧根浓度相等，都是 mol/L，所以pH = 7。当水中溶入了酸性物质，增强了水中氢离子浓度，pH就会下降；反之，水中氢氧根增多，就是使得pH上升。

如果水的温度上升，也会促进电离，虽然此时水中氢离子和氢氧根离子浓度相同，但是pH值依然会下降，比如 100°C 时中性 pH ≈ 6.14。

by 蓝多多

Q.E.D.
Q10 为什么光线透过红色玻璃会变成红光？这个问题起源于叶绿素a，叶绿素b吸收蓝紫光和红光，因此想知道光线透过红色玻璃是怎么吸收的。

by 2027上岸中科大

答：

这是一个关于光的选择性吸收的问题。红色玻璃并没有改变光的频率，而是透过大部分红光，吸收大部分其他色光，因此呈现出红色。

因此，并不是所有光线透过红色玻璃后都会变成红光。例如，太阳光包含了各种波长的可见光，透过红色玻璃后通常呈现红色；但如果用蓝光照射红色玻璃，蓝光大部分会被吸收，导致光线几乎无法透过，并不会凭空产生红光。

那么，红色玻璃在微观上是怎么吸收光子的呢？玻璃的主要成分是二氧化硅，而彩色玻璃一般掺杂了不同的着色物质。根据二年级学过的量子力学知识，这些物质中的电子具有若干个能态。光线入射时，如果有一个光子的能量恰好等于两个能态的能量差：

电子就可以吸收光子，跃迁到较高能态。上式中， 为普朗克常数， 为真空光速， 为真空波长。

红色玻璃中含有特定的着色物质，其内部的电子能级结构恰好能吸收蓝光、绿光等波段，而对红光吸收较弱，最终透射出来的光就以红色为主。这一原理与叶绿素对光的选择性吸收非常相似。不过，二者的区别在于：玻璃吸收的光能主要转化为热，而叶绿素吸收的光能有一部分可以用于光合作用，转化为化学能。

by 冰糕

Q.E.D.
Q11 激光是如何推动带有光帆设备前进的？能量强度足够情况下是否可以实现光速航行？

by 米小斛

答：

把小球扔向一块能自由滑动的板，球被弹回来，板也会被推走。光帆利用的也是这种动量交换：光虽然没有静止质量，却携带动量。光照到帆上，被反射回去，帆便受到向前的推动。这叫光压，光帆则像一面轻薄的镜子，不必先把光变成电，也不靠烧热后喷气来前进。[1]

这种推动并不需要激光，太阳光就可以。虽然推力很小，但帆足够轻、空气阻力又小，持续照射便能逐渐改变飞船的运动。LightSail 2 已在太空中利用太阳光改变轨道，证明光帆不只是一个设想。[2]

激光的优势在于把能量定向送到远处，而不是同样一份光能“更能推”。在帆速远低于光速、入射方向和反射率相同的条件下，同样时间内真正落到帆上的光能量相同，平均推力就相同。普通灯泡把光散向四周，远处的帆只能接住很少一部分；激光则更容易集中照向帆，不过距离很远后仍会扩散。区别在于怎样把光送到帆上，而不是换了一种推动原理。

太阳帆已经实际飞行，激光光帆却还不能写成已实现的太空航行技术。例如 Caltech 在 2025 年的实验，是用激光推动悬挂的微型薄膜、测量光压力，并不是让飞船在太空中航行。[3]

即使将来能提供很强的激光，也不能把有质量的飞船推到真空光速。根据相对论，越接近光速，继续提高速度所需的能量就越大；真正达到光速，需要无穷大的能量。粒子加速器里的电子也是如此：能量不断增加，速度却只是越来越接近光速。因此，光帆可以追求更高的速度，但接近光速和达到光速是两回事。

参考文献：

3. Michaeli, L., Gao, R., Kelzenberg, M.D. et al. Direct radiation pressure measurements for lightsail membranes. Nat. Photon. 19, 369–377 (2025).

by 小被子

Q.E.D.
Q12 为什么有的电器屏幕在受变化力作用时屏幕颜色会改变，就像亮起了一样（图中手指附近屏幕）。并且电器在工作时这种现象更明显。

by 明

答：

从照片看，这很可能是受力改变了屏幕的光学性质，让进入眼睛的光发生了变化。

这类计算器通常采用反射式液晶屏，靠反射环境光显示，本身不发光。屏幕中，薄薄的液晶夹在玻璃基板之间，与偏振片共同组成光闸：偏振片筛选光的电场振动方向，液晶改变光的偏振状态。驱动电压调节液晶分子的取向，从而控制各区域的明暗，拼出数字。

按压传到液晶盒时，基板可能微微弯曲，使局部液晶层厚度改变。按下和松开的过程还可能引起液晶流动，扰动分子取向。于是光闸的透光特性发生变化，局部便会变亮或变暗。研究中常把这类按压引起的不均匀称为触压斑。

而屏幕变色则是因为液晶具有双折射，不同偏振分量在其中传播，会积累相位差。这种相位差与层厚、取向和波长有关。它改变后，经过偏振片筛选，各种颜色进入眼睛的比例也可能改变，于是出现彩纹。透明保护层的应力双折射也可能参与，单凭照片和某个特定角度难以区分。

至于开机后更明显，一种可能是电场改变了液晶的初始取向，使受压前后的亮度或颜色差异更突出。如果液晶屏带背光，开机后的照明也会影响可见程度。不过，这只是机制上的解释，不能据此认定通电必然增强变色，关机时也可能出现。若只是可逆形变和取向扰动，松手后通常可以恢复。但实际中建议不要反复用力按压，以免损伤屏幕。

参考文献：

2. Vepakomma K H, Pandey M, Ishikawa T, et al. Paper No P41: Predicting Change in Cell Gap in LCD Panels Subjected to Touch Force[J]. SID Symposium Digest of Technical Papers, 2013.

by 持之以恒

Q.E.D.
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蓝多多、Java、此心、小被子、枕玉听雨、冰糕、持之以恒

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