誰(shuí)把月亮變大了

李劍龍

進(jìn)入2月份，我們迎來(lái)一個(gè)重要的節(jié)日……你猜錯(cuò)了，我要說(shuō)的可不是情人節(jié)，而是正月十五元宵節(jié)。其實(shí)在中國(guó)的傳統(tǒng)里，元宵節(jié)也不乏浪漫哦——有詩(shī)為證：月上柳梢頭，人約黃昏后。

說(shuō)到月亮和柳梢，想必大家都有這樣的經(jīng)驗(yàn)：越接近地平線，比如低低地掛在屋檐上、樹(shù)梢旁的月亮，看起來(lái)要比高高地掛在空中的月亮大很多。這是為什么呢·我小時(shí)候就經(jīng)常望著月亮發(fā)呆，思考這個(gè)問(wèn)題。

月亮并沒(méi)有變大

首先，“近大遠(yuǎn)小”的透視原理在這兒肯定不適用。因?yàn)橄鄬?duì)于地球到月球的距離來(lái)說(shuō)，從月升到月落的過(guò)程中，哪怕月亮和我之間的距離有變化，那一點(diǎn)距離變化也完全可以忽略不計(jì)。所以可以推測(cè)，月亮變大只是一種錯(cuò)覺(jué)。

那么，錯(cuò)覺(jué)又是怎么引起的呢·那時(shí)候，我有晚上抬頭觀察星空的習(xí)慣，那個(gè)姿勢(shì)保持久了容易脖子疼，這是不是引起錯(cuò)覺(jué)的原因呢·如果改成躺在房頂上看半空中的月亮，這就和站著看地平線上的月亮的姿勢(shì)一樣，按照“脖子疼理論”，這時(shí)看到的月亮也會(huì)變大?？茖W(xué)假說(shuō)需要實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證，于是我專(zhuān)門(mén)等半夜月亮升高時(shí)爬起來(lái)試驗(yàn)了一下——瞬間就被證偽了?？颗哪X瓜搞理論就是不靠譜啊。

就像絕大多數(shù)生活中的物理問(wèn)題一樣，最早研究這個(gè)問(wèn)題的人又是古希臘的亞里士多德。公元前4世紀(jì)的時(shí)候，他猜想月亮的影像變大，是因?yàn)樵鹿獗坏仄骄€附近的空氣折射，所以看起來(lái)比在高空中要大一些。

即使不會(huì)做月光折射的計(jì)算，現(xiàn)在的你也很容易超越亞里士多德的見(jiàn)識(shí)。因?yàn)楫?dāng)你在回家路上望見(jiàn)天際一輪巨大的、宛如唯美日劇里的紅月亮，激動(dòng)地拿出普通相機(jī)把它拍下來(lái)時(shí)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)照片里的月亮毫不起眼，像是卸了妝的當(dāng)紅明星，讓人大失所望。如果你有興趣，可以在同一個(gè)夜晚的不同時(shí)間點(diǎn)，用同一部相機(jī)、同樣的焦距多拍幾張?jiān)铝粒瑢?duì)比一下你就會(huì)發(fā)現(xiàn)，不管是在天邊，還是在頭頂，月亮還是那個(gè)月亮，絕對(duì)是一樣大的。

古代沒(méi)有這個(gè)條件，所以直到1400多年后，阿拉伯物理學(xué)家阿爾哈桑才糾正了亞里士多德的錯(cuò)誤，認(rèn)為這種效應(yīng)是主觀感知的結(jié)果。

難道真是錯(cuò)覺(jué)搞的鬼

事實(shí)上，不僅是月亮，就連太陽(yáng)，以及夜空中的星座，在地平線附近時(shí)都會(huì)看起來(lái)比在天空中時(shí)大一些。地平線附近總會(huì)有許多人類(lèi)熟悉的事物，例如山脈、房屋、樹(shù)木等。對(duì)比之下，月亮就會(huì)顯得大很多。這種現(xiàn)象正符合著名的“龐佐錯(cuò)覺(jué)”，它最先是由意大利心理學(xué)家馬里奧·龐佐發(fā)現(xiàn)的。

請(qǐng)看這張圖中上下兩條粗線，它們其實(shí)是一樣長(zhǎng)的，但上面那條是不是看上去要長(zhǎng)很多·這就是龐佐錯(cuò)覺(jué)一個(gè)經(jīng)典的例子。你也可以做一個(gè)小實(shí)驗(yàn)：把一張紙卷成一根管子，來(lái)一次“管中窺月”，排除掉樹(shù)木、房屋之類(lèi)的干擾之后，你會(huì)發(fā)現(xiàn)低垂在天邊的那個(gè)大月亮馬上變得“正?！绷恕?/p>

但這個(gè)解釋并不能完全讓人滿意，因?yàn)楫?dāng)飛機(jī)上的飛行員在觀察空無(wú)一物的地平線上的月亮?xí)r，仍然會(huì)有這樣的錯(cuò)覺(jué)。一定還有別的原因。

會(huì)不會(huì)是距離的原因呢·紐約長(zhǎng)島大學(xué)心理系的兩名研究者做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，他們用電子設(shè)備投影出兩個(gè)立體的虛擬月亮，一個(gè)可以用鍵盤(pán)調(diào)節(jié)遠(yuǎn)近，另一個(gè)固定在遠(yuǎn)處作為參照。實(shí)驗(yàn)要求被試者從水平位置和45°角的位置分別調(diào)節(jié)那個(gè)可動(dòng)的“月亮”的遠(yuǎn)近，使它剛好位于被試者和用于參照的“月亮”的正中間，這樣就能得到不同角度的“月亮”在人們心中的相對(duì)距離。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是，在被試者的主觀感受中，水平線上的“月亮”看起來(lái)要比天空中的遠(yuǎn)得多。這個(gè)結(jié)果不難理解，不信你抬頭去看天空的云，是不是感覺(jué)地平線附近的云要比頭頂上的遠(yuǎn)得多呢·

為什么感覺(jué)較遠(yuǎn)的月亮看起來(lái)反而大呢·那是因?yàn)槿藗兏惺艽笮r(shí)，不單單靠比較物體在視場(chǎng)中占的角度，還要比較物體的距離。在角度相等的情況下，如果你知道其中一個(gè)物體距離更遠(yuǎn)，你的大腦就會(huì)把它的尺寸估計(jì)得更大一些。

請(qǐng)看上圖。圖中上面的那條軌跡是月球?qū)嶋H運(yùn)行的軌跡，而下面那條是人們頭腦中“以為”的。當(dāng)實(shí)際上同樣大小的月亮處在我們以為距離更遙遠(yuǎn)的地方時(shí)，你就會(huì)覺(jué)得它“應(yīng)該”更大。

上述結(jié)果發(fā)表在2000年的《美國(guó)科學(xué)院院報(bào)》上，感覺(jué)夠權(quán)威了吧·可是仍然有人不信服。

錯(cuò)覺(jué)并不是唯一的解釋

美國(guó)威斯康辛大學(xué)白水分校的一位研究者認(rèn)為，大家一開(kāi)始就搞錯(cuò)了。在他看來(lái)，不能只把這個(gè)現(xiàn)象簡(jiǎn)單地歸結(jié)為“心理問(wèn)題”，而應(yīng)該去好好研究一下人的視覺(jué)。

月亮的張角（這個(gè)張角可不是“三國(guó)”里的那個(gè)張角，它指的是物體從左到右或從上到下反映到人體眼睛里的角度）確實(shí)沒(méi)有變化，但人眼所感知到的張角卻大不相同。和比較照片上物體的大小不一樣，眼睛在比較同一方向不同距離的物體時(shí)，視覺(jué)匯聚點(diǎn)是會(huì)變化的。當(dāng)人們的目光從近處物體（比如樹(shù)木、房屋）移向遠(yuǎn)處物體（比如月亮）時(shí)，視覺(jué)中物體的張角會(huì)略微變大一些，這叫“眼動(dòng)巨視效應(yīng)”；相反，當(dāng)人們注視天空中孤零零的月亮?xí)r，由于缺乏距離感，又會(huì)把注意力停留在眼前不遠(yuǎn)處，產(chǎn)生“眼動(dòng)微視效應(yīng)”。這位研究者認(rèn)為，眼動(dòng)效應(yīng)才是導(dǎo)致月亮大小變化的真正原因。

這種說(shuō)法有沒(méi)有道理呢·2006年，華盛頓大學(xué)和明尼蘇達(dá)大學(xué)的研究者在《自然——神經(jīng)科學(xué)》雜志上發(fā)表了一篇文章，他們通過(guò)功能性核磁共振成像（FMRI）得出結(jié)論：如果兩個(gè)物體張角相同，離得遠(yuǎn)的那一個(gè)在視網(wǎng)膜上占據(jù)的空間反而更大，同時(shí)它在大腦視覺(jué)皮層中激活的區(qū)域也更大。這說(shuō)明人類(lèi)的視覺(jué)系統(tǒng)在你產(chǎn)生“錯(cuò)覺(jué)”之前，就已經(jīng)在加工物體大小和遠(yuǎn)近的信息了。這個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)在一定程度上支持了眼動(dòng)效應(yīng)的解釋。

說(shuō)來(lái)也怪，人類(lèi)已經(jīng)能夠登上月球了，但是面對(duì)“地平線上月亮變大”這個(gè)看似簡(jiǎn)單的問(wèn)題，科學(xué)家至今都沒(méi)有研究出一個(gè)大家都認(rèn)可的“標(biāo)準(zhǔn)答案”來(lái)。除了以上人們經(jīng)常提到的觀點(diǎn)，還有很多理論劍走偏鋒，看似古怪，卻也不乏合理之處。目前最新最全的資料是海倫·羅斯（Helen Ross）和柯尼利斯·普拉格（Cornelis Plug）的一本288頁(yè)的書(shū)，叫《月亮幻覺(jué)之謎》。如果你意猶未盡，就想辦法弄一本來(lái)看看吧。