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磁铁为什么会随着时间的推移而失去磁性?

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当我把一块崭新的磁铁借给爷爷,他却拿它扔在炉子里面吸废旧铁丝时,我的心简直在滴血!这世上有许多会因为时间的流逝而变得更好的东西,酒、牛仔裤和皮夹克,以及你的退休金数额,但磁铁似乎并不是其中之一。

贴在冰箱门上的冰箱贴,过几年就会脱落;儿童画写板上的磁铁,同样会随着时间的流逝而失去强度。事实证明,即使号称是“永久磁铁”也并不能真正永久。

消磁这个过程,通常是人为的,但也会自然发生。极端的温度波动、由于机械损坏造成体积损失、存储不当、磁滞损失以及腐蚀,都会导致磁铁长期失去磁性。在了解磁铁如何失去磁性之前,我们不妨先了解一下磁性的成因。

磁力是自然的四种基本力量之一,是由带电亚原子粒子,特别是电子运动产生的。这些带负电的粒子在原子核周围不断旋转,同时也围绕着自己的轴旋转。后者的正式名称为电子自旋,是一种内在属性,主要作用于产生吸引力或排斥力,我们称之为磁力。

也许你会问:如此说来,世界上的每一块物质都包含着数以万亿计的电子,而每一个电子都是一个微小的磁铁,岂不是到处都是磁铁?可是我们看到的是,我们周围的许多物体都不具备磁性。

这是因为,大多数电子会抵消彼此的磁性。根据泡利不相容原理,在同一轨道壳层中的电子具有相反的自旋,因此会抵消彼此的磁性。而在某些元素中,如铁和钴,最后的价层只有一半被填满,并且含有未配对的电子。由于没有相反的电子来中和它们,这些未成对的电子共同赋予它们各自的原子磁性能力。

在形成晶体时,原子的磁矩可以朝同一方向排列,也可以不朝同一方向排列,这取决于产生最小内能的结果。单个磁矩相互平行的区域称为磁域。这些磁域和单个原子对外部磁场场的响应形成了各种磁性材料分类的基础。在外部磁场的作用下,当每个磁域都朝向同一个方向时,一种元素或材料就开始像永磁体一样运行。

除非其磁域精确对齐,否则磁性材料就不能称之为真正的磁性材料,。任何单一磁域方向的改变都可能导致净磁强度的损失。很多自然因素会促使这些磁域随机化,但最常见的、最具破坏性的就是过热。

虽然表面上一切似乎都很平静,但在微观层面上,原子却在不断振动。它们振动的程度取决于它们的能量状态,而能量状态又取决于它们的温度。温度的任何微小波动都会影响原子振动的强度,从而对整体磁性强度产生影响。温度降低会放大磁铁的磁力,而温度升高则会对其产生不利影响。

当暴露在高温下,磁铁内的原子开始以越来越快的速度和更加疯狂的方式振动。这就迫使一些磁域不对齐,从而导致净磁力降低。在足够高的温度下,所有的磁域被推入错位,磁力完全丧失。磁铁失去其永磁能力的温度称为居里点或居里温度。

如果磁体被加热到居里点以下的温度,然后冷却,那么尽管强度可能会略有降低,但磁铁将重新获得其磁性。然而,将磁铁加热到超过居里点后冷却,它将无法重新获得磁性。在这种情况下,需要引入外部磁场来重新调整域并再次磁化材料。

虽然高温是消磁的主要方法之一,但铁氧体磁铁需超过460°C、阿尔尼科磁铁需超过860°C、钐钴磁铁需超过750°C 、钛磁铁需超过310°C,日常生活中磁铁暴露于如此高的温度水平并不常见。所以,磁力的自然损失主要由于其他因素。

首先,是存储不当。虽然这看起来微不足道,但正确的磁铁存储是至关重要的,从而确保它们不会随着时间的推移而失去强度。同时,还要尽量避免它们损害你的信用卡、硬盘驱动器、显示器等物体。

大多数磁铁含有适量的铁,众所周知,铁元素在有氧和水的情况下会被腐蚀。最常用和最强的钕磁铁,也是最容易腐蚀的,因为它的铁含量超过60%。由于腐蚀改变了使材料具有磁性的底层化学结构,所以导致了整体强度的损失。即使现在的磁铁有些已经开始使用防腐蚀涂层,但在存储磁铁时仍需小心。

总有你不知道的事,一块磁铁不正确地放在另一块较强的磁铁附近也会失去部分或全部磁性。不同磁体的相似磁极不能相互接触或接近,因为较强的磁体会迫使较弱磁体的磁域改变方向。在某些情况下,可能发生两极完全反转。这种由于外部磁场造成的磁性损失称为磁滞损失。

同时,磁铁尺寸的减小或任何结构损坏也会导致磁性强度的下降。毕竟,相同材料组成的磁体产生的磁场取决于磁体的大小。磁体越大,产生的磁场就越大。以碎片形式出现的结构损伤将使磁体的尺寸减小,从而降低其磁强度。

此外,剧烈的冲击,例如反复敲击磁铁或将其摔在坚硬的表面上,也会迫使磁域偏离方向,降低磁性。然而,这只适用于某些永磁体。钕、钐钴和铁氧体磁铁非常脆,如果掉在坚硬的表面或被锤击就会破裂。不过,阿尔尼科磁铁非常强,在机械应力下不会断裂或开裂。

如果你想要延长磁铁的寿命,你最好把它放在一个干燥的盒子里。如果要将多个磁铁放在一起,可以将一个磁体的S极与另一个磁体的N极相连,马蹄形磁铁也可以这样储存。

即使有这么多种因素会导致磁性消退或降低,但是哪怕在很长的一段时间里,磁力的下降也是微不足道的。例如,钐钴磁铁需要700年左右的时间才能自然失去一半的强度磁力,而钕磁铁每个世纪只会失去大约5%的磁性。

所以你大可放心,现在放在你抽屉里的磁铁绝对足够你用一辈子,甚至可以作为传家宝传给你的孙子,只要你没有一个喜欢突发奇想的爷爷。

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科学家是如何评估动物年龄的?

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平常我们可能都是按照自己的想法,想当然地判定宠物的年龄。有些人虽然会为自己的猫和狗过生日,但却根本不在乎它们到底是什么时候出生的,以为它们不管什么时候过生日都会很开心。

然而,对于科学家来说,动物的年龄是很重要的,特别是对于研究生态系统及其相互作用的的科学家来说。不过这件事情,说起来容易做起来难。

想知道动物的年龄听起来很简单,但事实并非如此。对于动物来说,年龄并不是一个数字,因为不同的动物年龄是不同的。这是摆在科学家面前的主要障碍之一,因此没有适用于所有动物的统一的年龄分级方法。不过,有一些一般性的线索在很大程度上有助于估计动物的年龄。

在我们开始讨论“确定年龄”这个概念之前,让我们先回答一个重要的问题:为什么科学家需要知道动物的年龄?

在研究生物多样性或整个生态系统时,了解动物的年龄是最重要的。全球变暖,人类活动的广泛,污染的增加导致动物栖息地的破坏,使得濒危物种数量不断增加。因此,科学家们的目标是密切研究动物的数量,以遏制动物灭绝的风险。这可以通过保持这些动物种群中健康个体的数量来实现。

同样,科学家需要知道在特定的动物种群中,有能力繁殖的成熟生物体的数量。不仅如此,科学家们还对即将成熟的幼体的数量进行了监控。他们可以预测到,在不久的将来这些动物就能够繁殖,可以确保物种的繁荣。所以,了解动物的年龄就非常重要。

既然我们知道了为什么要对动物进行年龄测定,现在让我们来了解一下是如何进行的。

动物学家经常用X光检查动物的骨骼结构。骨头上有几种生长标记,骨头的状况也能说明动物的大致年龄。牙齿对确定动物的年龄也很有帮助。在一些动物中,成年牙齿只会出现在特定的年龄。因此,成年牙齿的存在可以指出动物的年龄。像骨头一样,牙齿的状况可以帮助确定年龄。蛀坏和磨损的牙齿表明年事已高。

科学家也在寻找特征。例如,科学家在猩猩的脸颊上寻找一种明显的由脂肪组织构成的“肉垫”。这种脸颊垫存在于雄性中,并且随着猩猩年龄的增长,脸颊垫的位置会下降。然而,这种确定猩猩年龄的方法并不是绝对可靠的,因为有些雄性猩猩没有“肉垫”。

皮肤也是一个重要的线索。和我们一样,有些动物也会随着年龄的增长而起皱纹。雌性猩猩不会长出“肉垫”,所以它们皮肤上的皱纹会暴露出它们的年龄。幸好,鹿角网没有在动物王国里发现抗衰老面霜。

对于那些有皮毛的动物来说,它们的皮毛可以帮助确定它们的年龄。随着年龄的增长,狗的吻部会变得越来越灰白。对于猫来说,皮毛会随着时间的推移变得暗淡而脆弱。这一点适用于所有的猫,包括家猫和野外的大型猫科动物。年龄越大,它们的皮毛就会变得不那么闪亮。

但是,科学家也不能仅仅依靠失去光泽的皮毛,他们还得从动物的身体状况中获取其他的线索。随着动物年龄的增长,肌肉变得不那么结实,肋骨在年老的动物身上变得明显可见。年老的动物由于听觉和视觉能力的退化,有很多明显的动作可以看出来。

对狗来说,年龄的增长会导致它们的眼睛会变得模糊,这是一个强有力的线索。然而,在年幼的猩猩的眼睛周围看到白色的圆圈,会在断奶后消失。因此,据说没有一种标准的方法来确定所有生物体的年龄。

总有你不知道的事,死鱼很容易暴露自己的年龄,它们的耳骨很小,被称作耳石。耳石的年轮和树木的年轮一样,可以通过计数来了解年龄。蛤蜊的年龄也可以通过计算年轮来确定。但是目前还没有一种确定的方法可以帮助找出活鱼的年龄。

像章鱼这样的大型海洋生物的年龄很难确定,因为它们没有骨头。起初,科学家们认为他们可以根据章鱼的大小做出判断。但是,这个因素是会改变的,因此这种评估方法是不可靠的。,乌贼和墨鱼的年龄是由它们的平衡石的日增长量决定的,类似于鱼的耳石,而章鱼却不能。这是因为章鱼的平衡石是脆弱的结构,没有明显的生长增量。

在目前,科学家不断分析地球的生物多样性,标记濒危物种,研究动物的数量增长,了解动物的确切年龄是至关重要的。出于同样的原因,科学家们提出了一种名为“皮肤测试”的方法。该测试检测到体内的一种化学物质戊糖甙,它是所谓的“晚期糖基化末端”产品的生物标记。

这些由于衰老而在体内形成的物质,它们的数量可以表明动物的年龄。人们已经对各种动物进行了年龄测试。这项测试包括从动物的皮肤上取一小块样本。在这种方法中,科学家可以捕捉动物,取一小块皮肤样本,然后将它们放生。这种方法不会伤害动物。

随着科学的进步,在不久的将来会发现更多这样的方法。在那之前,如果你想知道你的宠物的大概年龄,只需用手指穿过它的皮毛或者看着他的眼睛。

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当你锻炼时,能把脂肪变成肌肉吗?

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看到朋友圈里的健身房打卡照片时,你也可能想过要减掉那些被夜宵养肥的膘。“要不要也去办张卡呢?”——你当然不是唯一一个这么想的人。根据国际健康运动联合会2019年的报告,健身和健康产业年收入已经达到了940亿美元。

随着人们对食物选择和健康的意识日益增强,这股健身热潮短期内应该不会消减。这个行业的支柱之一就是向人们传达这样一种信念:只需稍加锻炼,你也可以看起来像“巨石强森”。大部分人都知道,要想拥有健美的身材,就需要减掉脂肪、增加肌肉。可是,鹿角网经常能在网上看到一个概念:撕裂,好像是在告诉人们如何把你的脂肪变成肌肉。

这是一个谎言,实打实的。虽然肌肉细胞看起来是呈撕裂状,但是这样偷换概念的说法还真是不太负责任。

脂肪和肌肉是两种截然不同的东西。脂肪可以指两种东西——人体中的化学物质或身体的实际组织。化学脂肪也被称为脂质,是你身体细胞的一部分。肌肉则是人体内的一种组织,不可能直接将化学脂质转化为肌肉组织。

如果有人说要把储存脂肪的组织转化为肌肉组织,那也是不可能实现的。虽然它们都是组织,但这两种组织中的细胞是不同的。想象一下有人跟你说说,因为香蕉和芒果都是水果,所以可以把香蕉变成芒果,你可能相信吗?

更科学地讲,肌肉由肌细胞组成,而脂肪组织是由脂肪细胞组成。这两种细胞都被科学家称为“终末分化”细胞。分化是细胞“选择”其在体内的作用的过程。一旦细胞做出了“选择”,它们就无法再回到未分化的阶段。非要抬杠的话,在某些特定动物的细胞类型中,科学家已经能够逆转细胞的分化,其中最显著的例子是两栖动物。然而,科学家们还没有记录到,在没有外部操纵的情况下,人类会发生任何再分化。

想要减掉脂肪,增加肌肉,是通过两个相互排斥的过程来达到的——通过处于热量不足模式消耗脂肪,以及通过热量过剩模式获得肌肉。虽然这听起来有点自相矛盾,但它是有可能实现的。

当摄入的卡路里比你消耗的卡路里少的时候,你的身体就会被迫燃烧体内的脂肪来获取能量。而一般来说,你的身体更喜欢使用像葡萄糖和果糖这样的碳水化合物作为它的主要能量来源。与脂肪和蛋白质相比,葡萄糖提供更快的获取能量的途径。那么,当葡萄糖缺乏时,脂肪就可以作为更好的储存分子。

在正常、不运动的情况下,饭后血糖水平会升高。这时,所有的细胞都有足够的葡萄糖来获取能量,甚至还有多余的葡萄糖,它们将以糖原和脂肪的形式储存起来。一两个小时后,身体将耗尽所有可用的葡萄糖。在这个阶段,身体将开始分解糖原储备,一旦结束,它将开始分解脂肪储备。

当你进行剧烈运动时,你的肌肉比你躺在沙发上时需要更多的能量。当肌肉分解糖原储备时,这些能量最初来自葡萄糖。待这一来源完全消耗殆尽后,肌肉就会转而使用脂肪。在耐力训练中,肌肉能量的主要来源是脂肪。

除了适当的运动,你的饮食在减肥中也起着关键作用。生酮、高脂肪、低碳水化合物饮食、间歇性禁食和热量限制是最受欢迎和推荐的减肥方式。这些饮食方式鼓励人们摄入大量的蛋白质和脂肪,几乎不摄入任何碳水化合物。

接下来是增加肌肉。像肱二头肌、肱三头肌和腹肌这样的肌肉都是骨骼肌。这些肌肉和其他组织一样,当被拉扯、拉伸和工作到极限时会受伤。这种肌肉损伤是由位于肌肉中的一种叫做卫星细胞的特殊细胞修复的。这些细胞是肌肉干细胞,与受伤的肌肉纤维分裂并融合。这增加了肌肉的大小,这个过程被称为肌肉肥大。

然而总有你不知道的事,运动本身并不会为你增加太多肌肉,饮食和为肌肉提供能量的形式才更为重要。这就是热量过剩发挥作用的地方。

肌肉由大量蛋白质组成,这些蛋白质是使肌肉运动的主要机制——被称为肌动蛋白和肌凝蛋白的长绳状蛋白质丝。制备这些蛋白质需要大量的能量和氨基酸的供应,而氨基酸是蛋白质的组成部分。吃富含蛋白质的食物有助于获得和维持增加的肌肉质量。

但还有一点你必须明白,肌肉的大小取决于基因和性别。男性体内的睾丸激素含量高于女性,它能促进肌肉生长。这也是为什么那么多的运动员和健美运动员会服用类固醇补充剂。

总的来说,你不能将脂肪转化为肌肉,反之亦然,因为你不能将一种组织类型转化为另一种。通过减少脂肪来减肥和通过锻炼来增加肌肉是两个独立但经常同时发生的过程。坚持锻炼和控制饮食对这两个过程都有帮助。此外,你获得的肌肉不会像失去的脂肪一样多。

现实往往是,你即使减掉了10斤脂肪,可能也长不了1斤肌肉。

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尼古丁是什么?你真正了解尼古丁吗?

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在漫长的一天结束之后,在充满压力的上下班途中,在与朋友难得的小憩,或者刚刚享用完一顿丰盛的大餐时,全世界有超过10亿的人会点燃一根烟。不抽烟的你,也可能很难理解,在那一口“深深吸入,又缓缓吐出的烟雾”中,究竟隐藏着什么样的魔力。

你大可认为所谓的“魔力”就是尼古丁,事实上,它也确实是造成吸烟上瘾的主要原因。

但是总有你不知道的事,尼古丁对人体是具有许多理想的作用的。比如说,可以使人快速感觉精力充沛,短时间内提高专注力和记忆力,或帮助人们克服聚会中的社交尴尬,还可以帮助人们在紧张的一天后放松身心。也正是由于这些,它的成瘾特性才变得更加明显。

尼古丁是一种有机含氮化合物,存在于包括烟草在内的各种茄属植物中。按重量计算,尼古丁占干烟草的0.5%-3.0%。它和香烟中其他4000种化学物质及添加剂一样,都被称为“活性成分”,而且它与大脑中常见的神经递质“乙酰胆碱”非常相似。此外,它还会导致大脑中其他神经递质的释放,包括谷氨酸、多巴胺和内啡肽。

当尼古丁进入人体时,它会迅速大量地与乙酰胆碱受体结合,同时激活大量的神经元,当然,这些神经元一般不会同时被触发。随着乙酰胆碱的释放,你的大脑会变得活跃起来,从而触发大脑中其他的胆碱能通路。这就增强了人体的精力和活动水平,产生了与吸烟有关的警觉性。当冒充神经递质的物质充斥着你的大脑时,也会触发多巴胺的释放。

吸烟,或者当你的大脑“浸泡”在尼古丁中时,也会导致谷氨酸的释放。谷氨酸与学习和记忆有关,可能有助于加强“吸烟提高警觉性”这一认知,还会使人在吸烟后突然集中注意力,产生专注感。

最后,尼古丁能够促使大脑产生并释放更多的内啡肽,内啡肽是人体天然的止痛药。在尼古丁进入人体后,内啡肽会遍布你的全身,从而进一步巩固吸烟带来的愉悦感以及尼古丁在身体中的“重要性”。

读完上面的部分,你可能会对尼古丁的作用感到有点困惑。它能使人精力充沛,注意力集中,增强记忆力,减轻焦虑和压力,还可以给人带来愉悦感。那么,为什么在如此之多“优秀品质”的加持下,人们提到尼古丁的时候,还是非常清醒地知道它不是个好东西呢?

说到底,还是因为它容易导致的依赖和成瘾。尼古丁的生理和心理影响都可能导致一个人上瘾,这也是为什么香烟被认为是世界上最容易上瘾的物质之一。甚至在戒除难度方面,尼古丁常常可与其他一些臭名远扬的成瘾药物相提并论。

尼古丁本质上是一种刺激性物质,它本身的作用最多能在人体持续2-3天。也就是说,如果你在长期吸烟后决定戒烟,你体内的尼古丁将在72小时内被消除。所有由它带来的警觉性、增强的记忆力以及乙酰胆碱、内啡肽和多巴胺的释放,在你停止吸烟的几天后,都将不会再对你的身体产生影响。

我们都知道的,药物的刺激作用逐渐消失,并不意味着对药物的渴望也会同时消失。香烟的活性成分从身体中消失了,戒烟者仍然有一种想吸烟的心理欲望,而这种欲望很大程度上与香烟的镇静作用有关。

最重要的是,尼古丁戒断的症状会很严重,影响到人体的多个器官系统、情绪、心理和行为,而这一系列痛苦的解决方式又是那么简单——只需点上一支烟就可以了。即时的刺激效果在停止服用药物的阶段会让人感觉更好。

吸烟的镇静作用,那种接地感、放松感和压力的释放,是我们心理上渴望的东西,而且往往与吸烟最令人愉悦的一面联系在一起。这些与尼古丁之间形成的情感联系是强大的,比药物本身的物理效应更令人难忘。

鹿角网发现,和许多药物一样,随着时间的推移,吸烟者会需要越来越多的尼古丁才能达到与刚开始吸烟同样的兴奋程度,很多人可能从每天1-2支开始,但几年之后他们可能会达到每天1-2包。

虽然尼古丁本身不会致癌,但对大多数吸烟者来说,释放尼古丁的香烟中充满了致癌化学物质和其他毒素,它们会以各种可怕的方式影响你的健康。总有一天它会让你垮掉。

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