《星大如桃》书籍揭示两小儿辩日观天错误的现象

人人都会注意到，太阳和月亮在初升和将落时，看起来比当空高照时要大很多。人类很可能在相当远古时就已注意到了这一现象，从两千多年前开始，无论是中国还是西方，都有大量这方面的记载，而且东、西方许多学者还提出了各种各样的解释，试图说明这个奇怪的现象。

太阳视大小随高度变化的问题，最为人熟知的当属《列子》中两小儿辩日的故事：

孔子东游，见两儿辩斗，问其故。一儿曰，我以日始出时去人近，而日中时远也。一儿以日初出远，而日中时近也。一儿曰，日初出大如车盖，及日中则如盘盂，此不为远者小而近者大乎？一儿曰，日初出沧沧凉凉，及其日中如探汤，此不为近者热而远者凉乎？孔子不能决也。

《列子》可能是晋人伪托，这个故事当然更可能是附会在孔子身上的，其中对太阳的取象比类描述（日初出大如车盖）也与正规史书、典籍中的描述出入较大，但其中提出的太阳大小远近寒热的分辨问题在古代确实是个令人难解的谜。太阳早午晚看上去其大小在变化，非常引人注意。

中国古代最早试图解释这一现象的是东汉王充，他在《论衡·说日》中说：

日中时日小，其出入时大者，日中光明故小，其出入时光暗故大。犹昼日察火光小，夜察之火光大也。

王充这里说的“光”，指背景天光。他的意思是说，太阳在中天时，天空背景光很明亮，所以衬托得太阳显小，而日出日落时，背景较暗，所以太阳显得大。并解释说，这与火光在白天显得很小，在沉沉的夜间却又大又亮的道理是一样的。

这种亮物体在暗背景的衬托之下显得大的效应，在视觉生理学上称为“光渗作用”。但光渗作用并不能完全说明这类现象，比如：农历初十时，月亮东升，尚是白天，天虽然亮，但月亮看起来仍然很大；等月亮升到中天时，天已完全黑了，月亮看起来却很小。(www.xing528.com)

也有人认为太阳大小的变化就是距离变化造成的。元朝的天文学家赵友钦曾这样解释：大地平面不在浑天的中心，而是在中心之下，所以天顶比地平处离人更远，于是天顶的日月比地平处的日月看起来就显得小了。

西方人对这一现象也很早就有记录。最早的记载和解释见于古希腊的亚里士多德，而且他的解释十分奇特：他认为地平线方向的空气有一种放大镜的能力，所以使日月在这一方向看起来变大了。

后来还有人发展了亚里士多德的说法，认为地面、海面的空气中含有大量水气，人看地平线上的日月时，正如透过水看石头一样，感觉石头变大了。这种解释认为日月大小变化不是人的错觉，而是一种光折射的放大效应。这种解释早已被证明是不正确的，因为用仪器观测（即使用牵星板那种最简单的工具）或摄影底片测量，日月在正午和早晚时并无肉眼所见的大小之别。

由于可以测出日月在初升将落和中天时的角直径是一样的，所以后代学者都认为这种现象只能是人肉眼直接观察时的错觉。法国科学家笛卡儿是这样解释的：人在观看初升将落的日月时，由于人和日月中间有许多物体，在这些物体的映衬下，人会觉得日月的距离很远，于是人就会断定它们的视直径很大。后来德国物理学家、生理学家亥姆霍兹将这种说法发展为“树木房屋衬托说”，他认为日月在地平处时，由于有地上的树木房屋做陪衬和比较，其轮廓看上去就显得格外大些，高空的日月无物衬托，故显得小。20世纪上半叶，这种观点一度成为比较流行的解释，甚至被写入教科书。

1913年，马利沃·庞诺提出心理学上的“庞诺错觉”现象。这种错觉如图4.1.1所示，在向远方逐渐收敛的两条线（例如向前方笔直延伸的铁轨）上，放置两个角宽度相同的物体，那么远方的物体由于处在较窄的收敛线位置上，看起来就显得比较大，这完全是一种视觉上的错觉。庞诺提出这种观点后，马上就有人把这种错觉现象用于解释日月大小的变化，认为当日、月在地平线附近时，远方的马路和房子（尤其是成排时）就扮演着收敛线的角色，于是太阳、月亮看起来就比较大。

图4.1.1　庞诺错觉

可是这种解释是远远不充分的。实验证明，我们到海上、高山上或大漠中观看初升的日月时，它们并不因别无一物可资比较而显得小；而我们从峡谷一线天、密林树隙乃至通过窥管看中天的日月时，也不因有所衬托而显得大。所以，“树木房屋衬托说”也很难成立。