简介
“物理君”深夜做完实验，路过M楼时，突然听到井盖处有小猫的叫声，循声过去却被一股神秘力量拉进了井中……醒来后，物理君发现自己穿越到一座悬浮在太空的岛上，他必须经过岛上的8个地点、8道关卡，到达悟理学院才能找到回现实世界的方法。他将碰到哪些难题呢……
中科院物理所趣味科普书又出大招，这次“物理君”形象亲自来到台前，通过更好玩的故事和更丰富的插图，把“老师不教、爸妈不会、不问憋得慌”的问题融入穿越情节中。书中包含了在家里、路上、餐桌上、学校里、电子产品里、天气里等生活场景中可能遇到的200多个问题。通过一趟趣味物理冒险之旅，你的物理知识又会增加了！
作者介绍
中国科学院物理研究所（简称“中科院物理所”）成立于1928年，是以物理学基础研究与应用基础研究为主的多学科、综合性研究机构。
在国内高校及科研院所中，中科院物理所是较早“玩转科普”的。其官方微信公众号“中科院物理所”依托学科优势，向喜爱科学的广大读者推送兼具科学性、趣味性的科普文章。目前，公众号已有100多万关注量。公众号内容活泼有趣，原创内容丰富，包含问答、正经玩、线上科学日等多个栏目。
“问答”是物理所公众号的王牌专栏。在物理所从事科学研究的一批优秀专业人员通过该栏目与读者互动，用幽默通俗的语言解答读者对科学的各种疑问，自推出以来一直广受欢迎。
部分摘录：
01 .为什么下雨前白云会变成乌云？
首先，我们需要介绍一下为何白云是白色的。我们所见到的云，无论白云乌云，本质上都是非常小的水滴，而我们所认识到的乌和白的区别，无非就是一大群小水滴的光学性质差异罢了。云滴或小水滴的直径和光波波长接近，此时小水滴会对所有频段的可见光进行散射，具有这种特征的散射被称为米氏散射。太阳发出的光线本来就是白的，而云对太阳光的散射依然可以保持各种频段（颜色）比例的相对均等，所以白云和太阳光的颜色是一样的。
那么为什么白云会在降水前变成乌云呢？这就涉及光在云滴中的总透射率的问题。首先，乌云通常比较厚。在降水前，云中液滴的数量会增加，云也会变得更浓厚稠密，更厚的云就可以吸收掉更多的光线，让更少的光线进入人的眼睛，这就降低了云朵的亮度。其次，在降水前，液滴会变大（在变成降水下落前），更大的液滴会引起更大比例的光吸收，这就改变了云的光学性质，从而让云变暗。
02 .为什么化掉的雪再次遇到低温就变成了冰而不是雪？
雪和冰虽然都是固态的水，但是从形成过程上来说，下雪和结冰还是有一定差别的。雪是天空中的水汽经凝华而来的固态降水，而结冰则是液态水凝固成固态的过程。水汽形成雪花需要满足水汽饱和和存在凝结核两个条件。在高空的低温环境下，冰晶生长所要求的水汽饱和程度比形成水滴要低，导致在高空中冰晶比水滴更容易产生，因而水汽饱和状态的空气在低温下，依附于空气中一些细小的固体颗粒上，就会形成降雪，这样我们就可以看到纷纷扬扬的“未若柳絮因风起”的雪花了。当雪花熔化后就会变成液态水，液态水在低温下形成固态的过程则被称为结冰。水由气态变为固态形成雪花，由液态变为固态则形成冰块，二者形成过程的差别导致了雪熔化后再遇低温形成的是冰而不是雪。
根据已知的两个条件，我们也可以创造一个环境来营造室内降雪。比如在18世纪的一个上层舞会中，由于室内人数众多（水汽含量很高），又点着很多蜡烛（燃烧形成的烟提供大量凝结核），室内闷热，一个男子打破玻璃，室外冷空气的进入使得大厅温度骤降，产生了一场室内的降雪。这在当时看来就像一场魔术，但当我们了解了这背后的物理知识时，也就觉得不过如此了。
03 .飞机播撒碘化银为什么会实现人工降雨？
首先我们要知道，高空中的云是否下雨，不仅取决于云中水汽的多少，还和云中凝结核的含量有关。于是人们就根据云的具体情况，分别向云体播撒制冷剂（如干冰、丙烷等）、结晶剂（如碘化银、碘化铅、硫化亚铁等）、吸湿剂（食盐、尿素、氯化钙）和水雾等。播撒主要方式有两种，一是飞机播撒冷却剂或催化剂，二是向云层开炮或发射火箭。
飞机播撒碘化银，主要是将细粉末状的碘化银撒进云层中，相当于增加凝结核的数量并干扰云中气流，从而有利于小水珠增大，改变浮力平衡，此时上升气流不再能支持水珠的飘浮，就形成了降雨。
当然，随着科学的发展，人工降雨也有了不少新的方式，如高压电技术（产生等离子体）、静电催化（人工降雨消除雾霾）、细菌技术等。这里就不一一探讨了，有兴趣的小伙伴可以自行了解。
04 .气凝胶密度比氦气还小，为什么不浮在空中？
因为你看到的气凝胶的密度不是它真正的密度，而是表观密度。比如某种叫作“碳海绵”的气凝胶密度是0.16mg/cm3，大约是空气密度的七分之一，看起来它似乎应该飘浮在空中。我们先看看碳海绵的密度是怎么测算出来的：将碳海绵放在真空中称重，然后除以表观体积。问题就出在这个表观体积上，气凝胶内部有很多孔隙，表观体积反映的不是气凝胶的真实体积，因此才会出现密度比空气小的情况。如果知道气凝胶的真实体积，进而算出其真正的密度，就会发现它的密度还是比空气大。气凝胶放置在空气中时，空气会填充里面的孔隙，所以想让气凝胶飘浮在空中，就得让它真正的密度小于空气才行。
05 .臭氧的密度比较大，可是为什么地球的臭氧层不会下降呢？
臭氧层是大气层中位于平流层内的一个区域，主要吸收大量的紫外线辐射。臭氧层不会下降到地球表面（人站立的高度）的原因主要有两个：一是臭氧在常温常压下非常不稳定，会分解为氧气，且低层大气没有稳定的臭氧来源；二是平流层气流的稳定性。当然，最主要的还是原因一。
距离地面大约10～30km高度的气层是平流层，臭氧层主要分布在平流层的底部，其浓度为0.01‰，整个大气层平均臭氧浓度约0.0003‰。在平流层中，紫外线主要参与了两个化学反应：首先是紫外线将氧气分子离解为两个氧原子，该过程吸收紫外线，随后氧原子与氧气分子结合生成臭氧；其次是臭氧吸收紫外线分解为氧气分子和氧原子。反应过程如下：
在这三个过程中，臭氧分解时吸收的紫外线波长稍长。最终在紫外线的辐照下平流层形成了比较稳定的臭氧层，浓度维持在约0.01‰，其吸收的紫外线波长范围约200～315nm。虽然大气运动会将一些臭氧带到接近地表的区域，但其浓度已经远远低于臭氧层的浓度了。臭氧具有独特的鱼腥臭味，一般能被人感知到的浓度在0.0001‰，雷雨放电也会在低层产生臭氧，由于浓度低，我们感受到的就是空气的“清新”。
综上所述，低层大气自然状态下有臭氧的存在，但浓度很低；臭氧也可以随大气运动下降到达地表附近，但浓度很低；平流层气流较稳定，且紫外线不断辐照产生臭氧，臭氧浓度大，形成臭氧层，因此臭氧层看起来是一直待在那个高度范围的。
另外需要说明的是，紫外线频谱比较宽，400nm以下的均是紫外线；被臭氧层吸收的是对地球生物危害最大的那部分，被称为中波紫外线（UV-B），波长275nm～320nm；200nm以下的紫外线主要被氧气吸收，320nm～400nm的长波紫外线则到达地表。长波紫外线有益于皮肤产生维生素D，但过多照射则有害，所以假期出游享受日光浴的同时还要注意防晒，秋天的太阳也是很毒的。
06 .是否可以释放大量臭氧来修补臭氧层空洞？
“女娲补天”是一个很好的创意，不过很遗憾，这个想法暂时不可行。形成臭氧层空洞的罪魁祸首是氯化物等卤化物，它们催化了臭氧分解，新闻里经常提的氟利昂便是其中之一。在南北极的上空，很多时候存在着非常强大的气旋。这些气旋就像一个罩子，导致极地上空的氯化物等一直待在极地，而且其作为催化剂在反应前后不会减少，有着“不死之身”，持续不断“进攻”臭氧，而地球其他地方的臭氧一时之间又很难前来支援，最终结果便是臭氧“弹尽粮绝”，形成“空洞”。
为什么不可以人工释放臭氧来“补天”呢？首先，制造这么多臭氧的成本太高了。其次，开动机器制造臭氧要消耗能量，制造“补天”的臭氧所带来的耗能，以及制造过程中可能会对自然界产生的新影响，例如大量的碳排放等，都很有可能会加剧温室效应等其他环境问题。再次，即使在对环境无伤害的情况下成功制造了足够的臭氧，也只是“补天”的第一步。臭氧层所在的平流层太高了，大约位于地表10km以上的地方（作为对比，一般中型民航飞机飞行高度是7～12km），想直接把臭氧送上去，堪称“难于登天”。最后，直接把这么多臭氧排到空气中等它们慢慢自由扩散上天，也是不可以的：臭氧会刺激和伤害呼吸道，损害神经中枢，在体内会导致细胞损伤，将会成为一个新的环境污染问题；而且臭氧在常温常压下非常不稳定，辛辛苦苦制造的臭氧很快就会分解为氧气。所以，综合考虑，目前暂不考虑释放臭氧来“补天”。
目前的“补天”方式主要如下：首先，应减少氟利昂等物质的排放，《蒙特利尔议定书》生效后，协议各国都采取各种措施限制其使用；其次，臭氧层的存在是一个动态循环的过程，依靠地球大气的循环，大气其他地方的臭氧可以支援到臭氧空洞处从而自然修复。地球母亲具有极强的自愈能力，相信并祝福她吧！