立体视觉导致天穹扁平感——星大如桃揭示古代天文观测的目视尺度

笔者提出，人的双眼视觉导致的立体效果在扁平天穹知觉的形成中起到了重要作用。

人，也包括几乎所有的有立体视觉的动物，其立体视觉都有一个共同特点：只具有水平方向的优势。因为生活在二维平地上，大自然的选择使所有动物都以地平线方向为第一坐标轴，而以地心引力所沿的上下方向为第二坐标轴，所以动物的双眼全都水平分布（除成年比目鱼等少数例外，况且比目鱼是平卧海底的，有双眼的一面向上，依然是水平分布的）。视觉生理心理学证明，由于双眼水平分布，人的立体和深度视觉都是由横向视差产生的；因为人很少侧卧观察事物，故纵向视差在生活中不常出现，对立体知觉不起什么作用。正因为如此，人的“水平优势”立体视觉就会导致在竖直方向估测的偏差。

德国心理学家威廉·冯特在其《人类与动物心理学论稿》中说：“产生上下运动所需的用力程度一般说来要比产生向外或向内的相等伸展的运动更大一些，据此，运动感觉也更强烈；而且，我们必须期望发现，垂直方向的距离将比水平方向的同样距离显得更长一些。作为事实，这是无疑的。而在其它一些图形中，如在正方形或矩形中，垂直距离同样会被估计过高。在估计垂直距离和水平距离方面出现的这些差别是十分重要的，不过，它们并不是用眼睛进行测量时发生的唯一错误。一个类似性质的较小差别可以在一根垂直线的上半部和下半部之间观察到……那些把眼睛向下拉的肌肉比起那些使眼睛向上翻的肌肉得到更有力的发展。”冯特在这里把垂直方向估测的偏差归因于眼肌紧张程度，其实从更深一层的原因说，就是立体视觉水平优势导致的双眼协调运作的动力特性导致。

人的视觉总有对物体高度过高估计的心理错觉，两根同样长度的线段，竖直的总比水平的感觉长一些，这一现象早已被公认。而且正如冯特指出的那样：“垂直线的上半部显得比下半部长一些”，当我们用估测法确定眼前一条垂直线段的中点时，我们总会把它定得过高，这样才显得上下两段一样长（如书中印刷体的“8”，它总被做得下大上小，这就是人的理智在努力使文字上下结构“合理”以顺应人类的这种视错觉，我们把书倒过来看“8”，立刻就会觉察到这一点）。正是这种对物体高度过高估计的心理，导致了扁平天穹的错觉：人眼对竖直物体估计过高，是指对单个对象物（如一条线段、一颗星体）来说感觉它变高了，但对于天穹背景来说，这种错觉使天穹坐标网格发生“畸变”，因为从天顶到地平的垂线的“中点”被想象得过高，结果越靠上，地平纬线被压缩得越窄，因而觉得天顶变低（参见后面的图4.5.1、图4.5.2）。(www.xing528.com)

还有这样一个重要事实：生来就盲了一只眼的人，没有日月大小变化的错觉。看来单眼肌肉紧张是不起作用的，这也是对立体视觉效应解释的有力支持。

从人的立体视觉特性的角度看，不光是看天穹和日月星，只要是观察用日常经验不能估测其大小的对象物（如抽象的几何图形、字母、文字、不知何物的怪东西、云朵、远山等），人都会产生类似扁平天穹的知觉偏差。而观察绝大多数周围较近物体时，凭借生活经验、参照物、物体的阴影明暗、立体感等就能够做出较正确的判断，故可避免这种错觉。

对云朵距离的感觉很能说明问题。云属于我们“不熟悉”的事物，这里的“不熟悉”指无法凭经验判断其真实大小。既然无法知道其大小，人也就无法根据视网膜上映像的大小判断其距离，所以人们总按扁平天穹的感觉把头顶上的云感觉得很近，把地平线上的云感觉得很远。与云的例子不同的是远山，据笔者旅行和观察的经验，在视线远处耸立的山峰，人们基本是无法凭经验判断其实际高度的。正像扁平天穹的视错觉造成初升的日月变大一样，人们对地平线上耸起的远山也会产生一种“很大很高”的错觉。但山毕竟不是人“不熟悉”的事物（连山上岩石的构造、植被都能看到，这是与看太阳月亮迥然不同的），所以远山“很大很高”的错觉会使人产生该山离我们很近的错误判断（是“判断”，不是天穹远近的“感觉”）。民谚称“看山不远到山远”“望山跑死马”，都是这种效应造成的。

总而言之，晨昏的太阳、月亮看上去比在天顶的大这种错觉人人都有，这已是不争之事实。随着日月的升高，它们的视直径逐渐变小，说明这种错觉的变化是连续的。而且，不论白天黑夜，人们观察其它各种天象时，也都会有这种视错觉现象，这已为学术界所公认。由以上的探索史可以看出，分析这种目视错觉最合理、最科学的模型还是“扁平天穹”说，它还可以为量化、校正、还原古人目视观测天象的记录，纠正其视错觉误差提供有力的工具。