誰把月亮變大了

李劍龍

進入2月份，我們迎來一個重要的節日……你猜錯了，我要說的可不是情人節，而是正月十五元宵節。其實在中國的傳統里，元宵節也不乏浪漫哦——有詩為證：月上柳梢頭，人約黃昏后。

說到月亮和柳梢，想必大家都有這樣的經驗：越接近地平線，比如低低地掛在屋檐上、樹梢旁的月亮，看起來要比高高地掛在空中的月亮大很多。這是為什么呢·我小時候就經常望著月亮發呆，思考這個問題。

月亮并沒有變大

首先，“近大遠小”的透視原理在這兒肯定不適用。因為相對于地球到月球的距離來說，從月升到月落的過程中，哪怕月亮和我之間的距離有變化，那一點距離變化也完全可以忽略不計。所以可以推測，月亮變大只是一種錯覺。

那么，錯覺又是怎么引起的呢·那時候，我有晚上抬頭觀察星空的習慣，那個姿勢保持久了容易脖子疼，這是不是引起錯覺的原因呢·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一樣，按照“脖子疼理論”，這時看到的月亮也會變大。科學假說需要實驗來驗證，于是我專門等半夜月亮升高時爬起來試驗了一下——瞬間就被證偽了。靠拍腦瓜搞理論就是不靠譜啊。

就像絕大多數生活中的物理問題一樣，最早研究這個問題的人又是古希臘的亞里士多德。公元前4世紀的時候，他猜想月亮的影像變大，是因為月光被地平線附近的空氣折射，所以看起來比在高空中要大一些。

即使不會做月光折射的計算，現在的你也很容易超越亞里士多德的見識。因為當你在回家路上望見天際一輪巨大的、宛如唯美日劇里的紅月亮，激動地拿出普通相機把它拍下來時，就會發現照片里的月亮毫不起眼，像是卸了妝的當紅明星，讓人大失所望。如果你有興趣，可以在同一個夜晚的不同時間點，用同一部相機、同樣的焦距多拍幾張月亮，對比一下你就會發現，不管是在天邊，還是在頭頂，月亮還是那個月亮，絕對是一樣大的。

古代沒有這個條件，所以直到1400多年后，阿拉伯物理學家阿爾哈桑才糾正了亞里士多德的錯誤，認為這種效應是主觀感知的結果。

難道真是錯覺搞的鬼

事實上，不僅是月亮，就連太陽，以及夜空中的星座，在地平線附近時都會看起來比在天空中時大一些。地平線附近總會有許多人類熟悉的事物，例如山脈、房屋、樹木等。對比之下，月亮就會顯得大很多。這種現象正符合著名的“龐佐錯覺”，它最先是由意大利心理學家馬里奧·龐佐發現的。

請看這張圖中上下兩條粗線，它們其實是一樣長的，但上面那條是不是看上去要長很多·這就是龐佐錯覺一個經典的例子。你也可以做一個小實驗：把一張紙卷成一根管子，來一次“管中窺月”，排除掉樹木、房屋之類的干擾之后，你會發現低垂在天邊的那個大月亮馬上變得“正常”了。

但這個解釋并不能完全讓人滿意，因為當飛機上的飛行員在觀察空無一物的地平線上的月亮時，仍然會有這樣的錯覺。一定還有別的原因。

會不會是距離的原因呢·紐約長島大學心理系的兩名研究者做了一個實驗，他們用電子設備投影出兩個立體的虛擬月亮，一個可以用鍵盤調節遠近，另一個固定在遠處作為參照。實驗要求被試者從水平位置和45°角的位置分別調節那個可動的“月亮”的遠近，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”在人們心中的相對距離。實驗的結果是，在被試者的主觀感受中，水平線上的“月亮”看起來要比天空中的遠得多。這個結果不難理解，不信你抬頭去看天空的云，是不是感覺地平線附近的云要比頭頂上的遠得多呢·

為什么感覺較遠的月亮看起來反而大呢·那是因為人們感受大小時，不單單靠比較物體在視場中占的角度，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物體距離更遠，你的大腦就會把它的尺寸估計得更大一些。

請看上圖。圖中上面的那條軌跡是月球實際運行的軌跡，而下面那條是人們頭腦中“以為”的。當實際上同樣大小的月亮處在我們以為距離更遙遠的地方時，你就會覺得它“應該”更大。

上述結果發表在2000年的《美國科學院院報》上，感覺夠權威了吧·可是仍然有人不信服。

錯覺并不是唯一的解釋

美國威斯康辛大學白水分校的一位研究者認為，大家一開始就搞錯了。在他看來，不能只把這個現象簡單地歸結為“心理問題”，而應該去好好研究一下人的視覺。

月亮的張角（這個張角可不是“三國”里的那個張角，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）確實沒有變化，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，視覺匯聚點是會變化的。當人們的目光從近處物體（比如樹木、房屋）移向遠處物體（比如月亮）時，視覺中物體的張角會略微變大一些，這叫“眼動巨視效應”；相反，當人們注視天空中孤零零的月亮時，由于缺乏距離感，又會把注意力停留在眼前不遠處，產生“眼動微視效應”。這位研究者認為，眼動效應才是導致月亮大小變化的真正原因。

這種說法有沒有道理呢·2006年，華盛頓大學和明尼蘇達大學的研究者在《自然——神經科學》雜志上發表了一篇文章，他們通過功能性核磁共振成像（FMRI）得出結論：如果兩個物體張角相同，離得遠的那一個在視網膜上占據的空間反而更大，同時它在大腦視覺皮層中激活的區域也更大。這說明人類的視覺系統在你產生“錯覺”之前，就已經在加工物體大小和遠近的信息了。這個科學實驗在一定程度上支持了眼動效應的解釋。

說來也怪，人類已經能夠登上月球了，但是面對“地平線上月亮變大”這個看似簡單的問題，科學家至今都沒有研究出一個大家都認可的“標準答案”來。除了以上人們經常提到的觀點，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頁的書，叫《月亮幻覺之謎》。如果你意猶未盡，就想辦法弄一本來看看吧。