用户:Monyanti/小甘学霸帝国

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小甘学霸帝国 Ganyihui Daxueba Empire（英语）
国旗 国徽
格言：切，学渣！你怎么这么渣？
国歌：《膜拜甘毅辉大学霸》
首都	小甘物理吧市
中央政府 所在地	小甘物理吧市
最大行政区	三体区
最大城市	小甘物理吧市
官方语言	学霸语、汉语
官方文字	学霸文、中文
族群	学霸族
宗教	春哥教
政治体制	学霸帝国 物理竞赛选举
国家宪法	《学霸国宪法（2012年修订版）》
领导人
• 大学霸	甘毅辉
• 大学霸	甘毅辉
面积
• 总计	1,610,000平方公里（第19名）
• 水域率	108%
人口
• 2012年估计	$\iiiint _{F}^{U}\,dx\,dy\,dz\,dsb\,dt$（i）
• 密度	i/平方公里（i）
时区	UTC-7（小甘物理吧标准时区）
• 夏令时	UTC-10（不确定，随时会改变（小甘物理吧可能进入乱纪元））
• 历法	学霸历
行驶方位	十一维
ISO 3166码
主要节日	开学日、高考日
家用电源电压	5.1×1051V
家用插座标准	不使用
家用电源频率	不使用
基尼系数	0.630
地理最高点	动点P
最长河流	电场线河
最大湖泊	磁场湖
海岸线	3 750

小甘学霸帝国，是位于南极洲的一个学霸帝国。据报道称，小甘学霸文明领先地球5000万年，是人类历史上最伟大的文明之一。该国人民不仅文化素质极高，而且该国及其富裕，据说总资产已经超过了葛立恒数，这全部得益于甘毅辉创建的甘氏重工。 该国人对物理有极其深入的研究，人人都完全懂得量子物理。目前该国正与美国哈佛大学进行多项学术合作。

建国

2010年2月29日，甘毅辉带领无数学霸占领南极洲的玛丽伯德地，并且成立小甘学霸帝国。由于他们太学霸了，所以小甘学霸帝国立即得到国际承认。同年6月31日，小甘学霸帝国加入北大西洋公约组织，从此与美国来往密切。

小甘学霸帝国研究的几个科学话题

太空埋葬

我总是开玩笑说死后要把遗体运到地球轨道上去，不是“撒骨灰”那种形式，而是“把我赤裸的尸体扔出气密舱”的感觉。老实说，我这么做主要是为了迷惑遥远的未来的某个人，不过这里也有一个有趣的科学问题：如果把尸体运到地球轨道上，过几年、几十年或者几百年后会发生什么？ ——住在佛瑞蒙的 Tim

回答： 虽然和你的问题无关，但我还是不禁想问：你为什么要强调要赤身裸体呢？有什么特殊原因吗？还是说只是为了让那些把你的尸体装进太空舱，并把你从气密舱里扔出去的技术人员弄得一头雾水吗？

（可是重点是我的那套衣服真的很昂贵啊！） 如果你真的这么干了，那么首先会发生在你的尸体上的事情是它会慢慢失去水分，有可能在你进入太空之前就已经开始了：发射前等待区域的干燥空气会更快地从你的尸体中吸走水分。 在《司法埋葬学手册》中，Franklin Damann和David Carter总结出了人体降解的流程。他们指出要保持人体在防腐过程中不干化需要花很大功夫。[1]在智利的阿他加玛沙漠这种极度干燥的地方，尸体会发生“自发的木乃伊化”，而太空中的环境比阿他加玛沙漠还要干燥。[2] 一旦你的尸体进入了太空，这个过程就会迅速加快。绝大多数造成尸体腐化降解的“微生态”都会被干化过程（以及太空缺氧、温度大幅度波动和太阳强烈的辐射水平）杀死，所以你的尸体不会烂得太厉害。相反，在失去相当于体重80%的水分之后，你会变成一具冻干的木乃伊。[3] 之后发生的事情取决于你在太空中的位置。 如果你在离地很近的轨道上，那么你的轨道高度会迅速衰减，用不了多久你就会重返大气层，并在其中烧毁。 如果你的轨道高度再高一些，那么可以维持的时间就更久一些，不过你所在的位置会是太空垃圾最为密集的区域。与微小碎片撞击会在你的尸体上留下各种伤疤，从太空返回的宇宙飞船的窗户上经常可以看到坑坑洼洼的地方。最后，也许是几十年后，你可能会与某个碎片发生剧烈相撞。 再高一点的轨道会更安全一些。如果你在地球同步轨道附近，那么撞上太空垃圾的概率就很小。此外，对于大型密实物体而言，那儿的轨道可以稳定维持很长时间。你可能会在电视广播卫星附近飘荡个几百年。

（我很好奇外星人被克莱尔·汤博的骨灰撞死的概率是多少） 如果你想维持更久的时间，那么你就要把自己的遗体发射到更远离地球的地方，在星际空间中的某个地方找到一个安详而稳定的轨道。在几千年的时间里，你会在那里慢慢地被太阳辐射烤熟，并被微小的流星轰成渣渣。 不过如果你的目的是迷惑未来的太空旅行者，那么这可能不是最好的方法。宇宙太大了，如果真的有人无意中撞见了你的尸体，那么这就意味着周围一定还有更多的人在太阳系中游荡。而如果太空旅行真的变得那样平常的话，周围应该会有许多飘荡的尸体；[4]当然发现你的尸体会给未来的人带来考古学上的惊喜，你会被收藏于某个实验室或者博物馆里，成为某人的研究论文的研究对象——好无趣的一个结局。 除非，你碰巧遇到了太空中唯一比你还要奇葩的人。

（不知道Ben&Jerry冰淇淋厂会不会喜欢这个创意） 注释 注1：作者给出的引用信息是（C.A.Wacker，私人交谈），我总是喜欢脑补成俩人在某个晚会上谈及此事，最后给谈崩了的情景。 注2：太空旅游业还没有把这句话用作宣传语，当然了，“没有太空那么干燥！”这个宣传语智利旅游部门应该也不会采用的吧。 注3：根据Arthur C. Aufderheide所著的《木乃伊的科学研究》一书中的实验报告，这就是你能从新鲜的动物组织里提取出来的水的含量。这也说得通，根据网上那个被传烂了的说法，人体内70%都是水。或许是65%？80%？似乎没有一个很具体的数字，这取决于你提问的方式。在《僵硬：人类尸体的奇异生活》这本很赞的书的一个脚注里，作者Mary Roach表示她曾在谷歌上搜索过“人体内含有X%的水”（X的取值从0到100），得到了各种各样的说法，一些论文甚至还声称人体内含有98%的水。在知道我不是唯一一个花费许多时间搜集这些奇奇怪怪的事实的人之后，我感到好欣慰。 注4：“周围会有许多飘荡的尸体”只是对未来太空旅行偏乐观的预测。

月亮变黑洞

提问： 如果月亮变成了一个质量相同的黑洞会怎么样？如果月球真的变成黑洞的话，那么“月”食看起来会是怎么样的？ —— Matt

回答： “不怎么样”以及“不怎么样”。

（医生警告说即使是能够阻挡室外紫外线（UCB）的太阳眼镜也只能挡住被太阳镜遮挡的那部分太阳发出的紫外线） 和月球质量相当的黑洞的事件视界大小大约只有一粒砂子那么大。根据我最喜欢的表单之一上的数据，这个黑洞的大小大约介于细砂到中砂之间，因而能够穿过70号及以上（ASTM标准）的筛子。其实吧，我估计月球质量那么大的黑洞能够穿过任何筛子，与此同时顺手把筛子一起毁了，但这又能怎样呢？[1] 由于月球的质量和位置没有发生变化，因而地球上的潮汐也不会受到任何影响。当你飘浮在一个球形物体外面时，它对你的引力大小只与你和它质心间的距离有关，而与质量是集中在球心上还是均匀分布无关。如果太阳被一个与其质量相等的黑洞所取代，地球的公转轨道也不会发生变化，不过地球上的生命可就不一定了。 当月球变得只有一个点那么大的时候，就没有月光了，这会影响所有夜行生物的生物周期。但和人类做的其他事情相比，这都不算什么。月球的存在稳定了地球的轨道，但和月球质量相同的黑洞也能起到相同作用。 变成黑洞的月球会相当不起眼。如果它变得更小些，它会由于霍金辐射而逐渐蒸发，不过和月球质量相当的黑洞从星际空间吸收的能量其实大于它通过霍金辐射释放出来的能量。因而这个黑洞真的就是个“黑”洞。

（非实际尺寸，虽然也没差多少） 至少在它不吞噬物质的时候是这样的。在黑洞吞噬任何物质后，它会释放出大量的辐射。在吞噬中的黑洞是闪闪发光的，因为随着大量物质沿着螺旋路径被吸入黑洞，它们会被不断加热，在这个过程中会发出耀眼的光芒。[2] 所幸黑洞的食物也并非那么好找，因而目前为止它不会变得非常耀眼。大部分的时间这个黑洞只会剧烈改变它周围的星际灰尘的轨道——一粒砂子吸走另一粒砂子。[3] 但我们会观察到一个有趣的现象：地球不但变暗了，而且还变冷了，因为月光温暖着地球。对于全球能量平衡来说，这点加热效果微不足道；月光的亮度与阳光相差了五到六个数量级。但它确实起到了一点作用。 测量数据显示全球气温的变化有一个28天的周期；去除其他因素的影响，地球在满月的时候最热。不过差别极小——也就零点几摄氏度——但确实有影响不是么。 不过事实上这个现象并不完全是由于月光在作祟，最主要的因素是在满月时地球离太阳更近一些：

（太阳在9千万英里以外） 计算月球反射到地球上的阳光并不如你想象中那么容易。月球确实会反射阳光，但是中间有些曲折。当月球有一半被照亮时，你可能会认为它的亮度是满月时的一半，但其实亮度远远超过。当你把这一点考虑进去时，你会发现还有更加棘手的地方，因为这时候会有一些讨厌的科学问题。[4]除此以外，月球自身还会被太阳加热，然后又以红外线的方式向外辐射热量。 Robert Knox在这篇文章里对月亮对于地球能源收支的影响有着很不错的见解，总的来说就是月球的红外辐射对地球温度的影响是可见月光的约十倍，但由月球引起的日地距离的变化产生的影响又是红外辐射的约十倍。Knox甚至量化地给出了月球对地球辐射平衡的影响——红外辐射形式的月光的存在使得地球的温度升高了0.0012华氏度。

在月光消失后，地球的温度将会略微下降。不过鉴于我们向大气层中排放二氧化碳的速度越来越快——这也会影响地球的能量平衡——这点小区别几周之内就会消失。 所以总的来说，把月球变成一个黑洞可能不算什么大事。 除非……它发生在1969年到1972年间的某个时候，这样尼克松就要额外发表这么一篇演说了。

（我们把一个人扔到佛罗里达的沙滩上吧。对，就是这个人！） 注释 注1："neither here nor there"这个说法肯能有些费解，但我觉得这个事实就是没什么用啊。 注2：不过，黑洞吞噬物质的速度也不能太快，因为一旦速度超过一个临界点，它所释放出来的大量辐射会把“食物”吹跑，这个极限叫做埃丁顿极限。 如果我们的这个月球黑洞吞噬物质的速度达到了埃丁顿极限，那么它的热量将足以毁灭地球上的任何生命。 注3：就算它吞噬物质的速度和地球——地球有着更大的“吸收面积”——吸收星际灰尘的速率相当，对我们来说也不会有太大的影响。 注4：比如峨眉月比亏凸月亮20%，又比如说月球有点类似于一个角反射器。

激光雨伞

提问： 用雨伞或者帐篷遮雨太没意思了，如果你用一个激光发射器瞄准落下来的每一个雨滴，在它们落到离地10英尺的高度前就把它们一一汽化会怎么样？ —— Zach Wheeler 回答： 用激光束来遮雨听上去完全可行，如果你……

虽然激光雨伞这个想法听上去很有吸引力，但它……

（你肿么啦？） 好吧，我们现在讨论的是用激光来遮雨的问题。

（谁允许你讨论这个问题了？） 这个想法不那么有可行性。 首先我们来看看基本的能量需求。汽化一升水需要约260万焦耳的能量，[1]而在一场大雨中每小时的降雨量可达半英寸（约1.27厘米）。就这点来说这个问题回答起来并不难，你只需要把降水的体积乘以260万焦耳就能得出激光雨伞需要的能量了（单位：瓦/平方米遮蔽面积）。咋一看到这个简单直白的式子，你可能还不太习惯： 260万焦耳/升 * 0.5英寸/小时 = 9200 瓦/平方米 每平方米9千瓦的能量密度比阳光照射地面传递的能量密度还要高一个数量级，因而你的周围温度会上升地很快。事实上你会在你身边制造出一团蒸汽，而你还在不停地向这团蒸汽输入激光能量。 换言之，你将会造出一个人体大小的高压锅。我不用说你也知道高压锅不是一个居住的好地方。 但还有更糟的事呢！用激光汽化一颗水滴比看上去的要更复杂。[2]有很多很多很多篇论文在研究这个话题，总之就是要以极快的速度输入大量的能量，才能汽化水滴而不是把它们打碎成更小的水滴。 从这个视频中你可以看到当一颗水滴被激光脉冲击中后，只汽化了很小一部分，其余的都被打碎成更小的水滴了。结论是之前提到的能量需求已经够多了，如果你想彻底汽化一颗水滴，需要的能量更加不可想象。 接下来我们来谈谈瞄准的问题，理论上来说这个问题应该是可以解决的，自适应光学系统可以快速并准确地控制光束。覆盖一个100平方米的面积（在Zach完整的提问中提到了这个方面）每秒需要发出约5万个脉冲。这个速度已经慢到不会引发任何直接与相对论有关的问题，但是说实话，你的这个系统再简单也不能只有一个装在旋转底座上的激光发射器吧。 也许我们应该完全放弃瞄准，而是随机朝某个方向发射激光。[4]

（一了百了地解决了所有问题） 如果你朝一个随机方向发射激光，激光前进多远才会撞上一滴雨滴？这个问题很简单，其实问得就是你在下雨天能看多远，答案是至少有几百米。除非你想保护你周围的所有邻居，否则随机方向发射激光是没有多少用处的。 而且实话实说，如果你真的打算保护你的邻居……

（起火的原因有许多：在床上吸烟，干燥的棉絮，感生电流，太阳光斑，小潮，环氧合酶被抑制，eBay，生火器，吃豆人游戏中的一个鬼魂跑了出来，撞倒了你家的一根蜡烛） ……随机发射威力巨大的激光真的一点作用都不会有。