“月亮走，我也走”原因探析

[摘? ? ? ? ? ?要]? 當(dāng)人們直視月亮前進(jìn)或倒退時，月亮在人們眼睛視網(wǎng)膜上所成的實(shí)像變大或變小，但由于距離遙遠(yuǎn)、實(shí)像大小變化不明顯，人們會誤以為實(shí)像大小不變、就有了 “月亮走，我也走”的怪異感受。當(dāng)人們側(cè)視月亮前進(jìn)或倒退時，月亮的實(shí)像在人們眼睛的視網(wǎng)膜上位置在移動，但由于距離遙遠(yuǎn)、月亮的實(shí)像在視網(wǎng)膜上位置移動太慢，人們會誤以為實(shí)像相對于視網(wǎng)膜靜止，也就有了 “月亮走，我也走”的怪異感受?！霸铝磷撸乙沧摺辈皇窃铝料鄬θ说倪\(yùn)動，是由于距離遙遠(yuǎn)、月亮在人視網(wǎng)膜上所成的實(shí)像大小變化不明顯或位置移動太慢而導(dǎo)致的視覺錯誤。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? “凸透鏡”;實(shí)像;相對運(yùn)動

[中圖分類號]? O43-4? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2021）26-0224-02

“小小竹排江中游，巍巍青山兩岸走”，這句歌詞唱出了相對運(yùn)動的道理：人站在江中游動的竹排上，跟隨江中竹排相對兩岸的巍巍青山向前運(yùn)動，而矚目兩岸的巍巍青山，卻感覺到兩岸的巍巍青山在向著江中竹排的后方運(yùn)動。

從理論上講，江中竹排相對兩岸的巍巍青山向前的運(yùn)動和兩岸的巍巍青山相對江中竹排向后的運(yùn)動，快慢是相同的、方向是相反的。

一、怪異的“相對運(yùn)動”

但是我們在夜晚散步時、抬頭遙望天空卻發(fā)現(xiàn)：我們往前走，月亮和星空不但不向后走、反而跟著我們也在往前走;我們往后退，月亮和星空不但不向前走、反而也在跟著我們往后退;我們前進(jìn)或后退的速度變快時，月亮和星空也就前進(jìn)或后退得更快，我們前進(jìn)或后退的速度變慢時月亮和星空也就前進(jìn)或后退得更慢，我們停止不動時月亮和星空也就停止不動了。月亮和星空與我們運(yùn)動的快慢相同、方向也相同，月亮和星空運(yùn)動的快慢和方向全由我們“操縱”，正好應(yīng)驗(yàn)了那句歌詞：“月亮走，我也走，我送阿哥到村口”?！霸铝梁托强铡毕鄬ξ覀兊倪\(yùn)動、與兩岸的巍巍青山相對江中竹排的運(yùn)動形成了鮮明的對比，是不合乎常規(guī)的、怪異的“相對運(yùn)動”。

二、揭秘“月亮走，我也走”

云南省昆明市第一中學(xué)的楊習(xí)志、楊蒲英兩位老師在《物理教師》雜志2015年第3期發(fā)表的《為何“月亮走，我也走”》一文中說：人眼反應(yīng)時間是0.042s，人眼最小分辨角是4.6×10-5rad，人走路時月亮相對地面的角速度是7.3×10^-5rad/s，遠(yuǎn)小于1.1×10^-3rad/s，人眼會誤以為月亮相對于人是靜止的。湖南省郴州市第五中學(xué)的聶登福老師在《科學(xué)教育》雜志2007年第1期發(fā)表的《為何月亮走我也走？》一文中說：人類裸眼視力不能分辨小于1分的角度變化，“月亮走，我也走”是觀察者連續(xù)觀察月亮?xí)r產(chǎn)生的錯覺。河北省邢臺市教委閆立新老師在《物理通報》雜志1999年第3期發(fā)表的《“月亮走，我也走”簡釋》一文中說：人的視覺范圍呈錐形，近處物體在人的視網(wǎng)膜上停留的時間短，遠(yuǎn)處物體在人的視網(wǎng)膜上停留的時間長，月亮遙掛于天空，始終處于視覺范圍內(nèi)，我們就覺得月亮和我們相對靜止的。幾位老師從不同角度都解釋了“月亮走，我也走”這一現(xiàn)象，筆者對此也有個人的看法。

看著從近處走遠(yuǎn)的行人，我們會感受到行人在走遠(yuǎn)中變得越來越小，透過跳動的火焰觀看火焰后的人或物體，我們會感受到人或物體隨著火焰在跳動。這說明我們的眼睛對物體的直接感受是物體在眼睛視網(wǎng)膜上所成實(shí)像的大小變化或在視網(wǎng)膜上的位置移動。

在視覺的形成過程中，人眼的角膜和晶狀體整體相當(dāng)于一個凸透鏡，在圖1中用橢圓表示這個“凸透鏡”，用線段EG表示“光屏”（視網(wǎng)膜）上的一部分。

視月亮前進(jìn)或倒退時，月亮的實(shí)像在我們眼睛視網(wǎng)膜上的位置在移動，但由于距離遙遠(yuǎn)、月亮的實(shí)像在視網(wǎng)膜上位置移動得太慢，我們會誤以為實(shí)像相對于視網(wǎng)膜靜止，也就有了“月亮走，我也走”的怪異感受。

“月亮走，我也走”不是月亮相對人的運(yùn)動，而是由于距離遙遠(yuǎn)，月亮在人視網(wǎng)膜上所成的實(shí)像大小變化不明顯或位置移動太慢而導(dǎo)致的視覺錯誤。

三、古人對相對運(yùn)動的感受

“飛花兩岸照船紅，百里榆堤半日風(fēng)，臥看滿天云不動，不知云與我俱東”，這是北宋詩人陳與義對相對運(yùn)動的感受。楊習(xí)志、楊蒲英兩位老師在《物理教師》雜志2015年第3期發(fā)表的《為何“月亮走，我也走”》一文中說：云可能相對地面不動或以較小速度向西運(yùn)動，由于云距離地面太遠(yuǎn)，看著云走路，也會有云跟著人走的感覺，只要船的速度不是很快，船上的人是無法感覺到相對地面靜止的云相對船上人在動。

有首歌中唱道：“月亮在白蓮花般的云朵里穿行，晚風(fēng)吹來一陣陣快樂的歌聲?！碑?dāng)我們仰望有云的夜空時，有時的確會發(fā)現(xiàn)月亮在云朵里“穿行”，而且可能很快，方向飄忽不定。月亮的 “穿行”揭示了云的漂移，說明如果沒有月亮或星空做參照物，我們?nèi)搜酆茈y發(fā)現(xiàn)云在夜空中運(yùn)動。同樣的道理，在白天即使云相對地面向東運(yùn)動，在天空中找不到相對地面幾乎不動的參照物時，人仰望天空可能短時間內(nèi)也發(fā)現(xiàn)不了云相對地面在運(yùn)動。詩人隨船相對地面向東運(yùn)動，也可能在天空中找不到相對地面幾乎不動的參照物，發(fā)現(xiàn)不了云相對地面的運(yùn)動，感受到的是云和天空在自己視網(wǎng)膜上所成的實(shí)像大小幾乎不變和位置幾乎不移動，“臥看滿天云不動”的情形可能是“‘天空‘白云俱向東”。

“滿眼風(fēng)波多閃灼，看山恰似走來迎。仔細(xì)看山山不動，是船行?！边@是又一位古人對相對運(yùn)動的感受。而當(dāng)我們走向遠(yuǎn)處的山峰時，我們沒有“走來迎”的感受，反而感受到“山峰被我們追著走”。“看山恰似走來迎”一定是詩人處在離山壁較近的地方時、山壁在人眼視網(wǎng)膜上所成實(shí)像明顯地越來越大的感受。

參考文獻(xiàn)：

[1]姚啟鈞.光學(xué)教程[M].北京：高等教育出版社，1981.

[2]楊習(xí)志，楊蒲英.為何“月亮走，我也走”[J]，物理教師，2015（3）.

[3]聶登福.為何月亮走我也走？[J].科學(xué)教育，2007（1）.

[4]閆立新.“月亮走，我也走”簡釋[J].物理通報，1999（3）.

◎編輯 薛直艷

作者簡介：宋興會（1968—），男，陜西岐山人，本科，中學(xué)高級教師，研究方向：中學(xué)物理教學(xué)。