原来物理这么奇妙:揭开物理不可思议的一面

前言

第1 章 时间并未流逝

01 关于时间，你知道的都是“错”的

02 你对“顺序”的认知，往往也是“错”的

03 相对论和量子力学对“时间”的不同表述

04 真的存在“时间循环”吗

05 如何测量宇宙中天体的年龄

06 宇宙起源于何时

第2 章 物理学在智能手机中的运用

07 为什么通过手机就能对话

08 电波是如何发射和接收的

09 为什么“5G”号称大容量

10 光通信的传输速度为何如此之快

11 手机“指纹”识别的原理是什么

12 如何快速确定地震震中

13 电波真的对人体有害吗

第3 章 有魔力的水

14 感谢“浮在水面上的冰”

15 如果水易冷易热，地球将宛如沙漠一般

16 “低温结冰，高温蒸发”的奇现象

17 水的秘密在于它键角的角度

18 煎锅之所以不粘，归功于水的表面张力

19 为什么有人说“纯水”是“剧毒”

20 生命可以依靠水之外的物质存在吗

21 没有碳元素，就没有生命

22 宇宙空间是否存在水

第4 章 隐藏在日常生活中的神秘物理学

23 车辆转弯时为什么会侧翻

24 人骑自行车时为什么不会倒

25 器如何在宇宙空间转弯

26 离心力是什么

27 LED 灯为什么节能

28 微波为什么能加热食物

29 为什么微波会WiFi 连接

30 为什么热水器与空调的工作原理相同

31 核能发电、火力发电、水力发电有何区别

32 在地球上能不能创造“太阳”

第5 章 对医疗产生深刻影响的物理学

33 体温计要用到什么物理学原理

34 为什么夹手指头就能检测血氧饱和度

35 核磁共振成像的工作原理是什么

36 激光是怎么被发明的

37 为什么粒子线治疗可以治疗癌症

38 肌肉活动的能量来源是什么

39 怎么物理治疗肩部僵硬和腰痛

第6 章 物理学家的过去和现在

40 物理学家的交流方式发生了什么变化

41 网站的出现和物理学有关系吗

42 人工智能会引发世纪大发现吗

43 我是如何走上物理之路的

第7 章 “理所”未必“应当”

44 物体真的存在吗

45 你以为的就是你以为的那样吗

46 变量越多，事情越复杂

47 候鸟与极光有什么共同点

结束语

14 感谢“浮在水面上的冰”

把水倒在杯子里并放入冰块，冰就会保持在水面漂浮的状态。这似乎是一种自然现象，但我们可以尝试着对其进一步展开思考。当液体变为固体时，通常会变得更“重”，由水冻结而成的冰为什么却是漂浮在水面上呢？

通常，当液体变为固体时，密度会变得更大。当液态水变 成固体时，其体积会发生膨胀，导致密度反而降低，因此可以漂浮在液态水中，水的这种神秘属性在自然界中可谓独一无二。如果水不具有这一性，地球上的生命就不会存活下来，甚至可能从一开始就不会诞生。

如图31 所示，当温度为4 摄氏度（标准大气压下）时，水的密度，这也是水最“重”的时候。随着温度下降至0 摄氏度（标准大气压下），水的密度逐渐变小，水逐渐变“轻”。换句话说，当它凝结为固态冰时，就是发生了膨胀。其他物质一般在温度升高时体积会膨胀，但水不同，当它的温度处在0 摄氏度到4 摄氏度之间时，随着温度的升高，水的体积反而会缩小，密度增大。而温度降低时，密度又逐渐变小。我要再一次重申，这是水所独有的一种神秘性。

正因为水在4 摄氏度的时候密度，即使冬天湖面结冰，这些4 摄氏度的水也将流至湖底，所以水底不会冻结，鱼类也因此而得以存活。如果0 摄氏度的冰密度大，湖水就会从底部开始结冰。冬天室外气温低，如果水从表层到底部全部结冰，即使到了夏天，底部仍然会持续冻结且无法解冻，部分鱼也将失去藏身之所。

考虑到地球上的生命是从水中诞生的，不仅是鱼，在上述情况下，任何生命应该都无法存活。

冰漂浮于水面是影响生命存续的重要事实。水是我们最熟悉的物质之一，我们身体的大部分物质都是水（成年人为50% ～ 70%）；生活中，我们只要拧开水龙头，就会有水流出；下雨天，雨水从天而降；去海边，也会有一望无际的水呈现在我们面前。

人类对水是如此地熟悉，这让我们对它的存在早就习以为常了，其实水的别之处不只有“冰漂浮于水面”这一点。一些物理学家正在研究水，根据他们的描述，水这种物质越研究越神秘。

水的这种神秘性质对人类生存给予了极大的帮助，在这一章中，就让我们一起探索水的奇妙之处吧！

这是一本面向大众的物理科普读物。“从理论上来说，时光机是可以实现的。”“为什么踩动自行车人就不会摔倒？”“为什么手机能聊天或发照片呢？”…………日本物理学科普第一人松原隆彦将为你解开种种奥秘，以全新的视？来观察我们的世界和日常生活，给你带来全新的物理学解读。这是一本角度新颖、解答奇妙的物理科普书，为你揭开物理不可思议的一面。