你知道夸父“逐日”的方向和速度嗎？

陶娜

肓人摸象、狐假虎威、曹沖稱象、夸父逐日……這幾個成語大家都再熟悉不過了，但你知道每個成語中又隱藏著什么樣的科學(xué)道理、地理知識嗎？

盲人摸象

每個盲人根據(jù)自己對大象的把握和了解描述出了大象的形狀，結(jié)果犯了以偏概全、以點代面的錯誤，鬧了笑話。但在笑過之后，我們還應(yīng)該思考以下幾個問題。

每個盲人是否認(rèn)為只有自己的判斷是正確的或至少自己的判斷是正確的，而其他盲人的判斷是錯誤的，或可能是錯誤的？如果摸象的盲人中有一人，或至少有一人在眼盲之前見過大象，其他盲人會不會相信他對大象形狀的正確描述？盲人為什么會犯以偏概全的錯誤？如果我們也不知道大象長什么樣，我們?nèi)绾胃鶕?jù)盲人的差異描述判斷誰對誰錯？現(xiàn)實生活中，包括科學(xué)研究中是否存在盲人摸象的現(xiàn)象？如何有效避免盲人摸象可能產(chǎn)生的問題？

“根據(jù)上述分析，我們知道盲人摸象產(chǎn)生問題的原因可能包括：大家都沒見過大象；每個人都只摸了局部，而未摸其他部位；每個人都相信自己的判斷是正確的；沒有交流；即使交流了也沒有思考為何自己和他人的判斷不同；其他原因。”《成語與地理科學(xué)》作者曾承博士說。那么如何有效避免盲人摸象可能產(chǎn)生的問題呢？有兩點可能非常重要，一是信息共享、交流合作，二是重復(fù)檢驗、統(tǒng)籌考慮。

他以地學(xué)研究領(lǐng)域的古環(huán)境研究為例，來說明重復(fù)檢驗對于避免盲人摸象問題的重要性。在進(jìn)行古環(huán)境演變研究時，科研人員往往選擇多種信息載體、多個研究區(qū)域、多種樣品，并且采用多種技術(shù)方法和多指標(biāo)分析，即通過重復(fù)檢驗的方式在最大程度上避免盲人摸象式的錯誤；另一方面我們對于未知的事物，不同人有不同理解很正常，我們都在各自局部重復(fù)或整體重復(fù)的狀態(tài)下不斷地正確地接近事物真相。

狐假虎威

在成語故事里，狐貍成功地讓老虎以為百獸怕的不是老虎而是狐貍，進(jìn)而全身而退。我們在感嘆狐貍的聰明狡猾和老虎的愚笨之余，還應(yīng)思考如下問題：老虎為什么會認(rèn)為百獸怕的是狐貍而不是自己呢？之前和之后老虎單獨“求獸而食”時，沒發(fā)現(xiàn)百獸怕的其實是老虎自己嗎？老虎如何推理出百獸怕的究竟是誰？現(xiàn)實生活，以及科學(xué)研究中有無類似現(xiàn)象？

對于問題一，因為老虎看到了“狐貍出現(xiàn)”（實際上是“狐貍和老虎同時出現(xiàn)”）之后，即有“百獸躲避”這個現(xiàn)象，即“狐貍出現(xiàn)”和“百獸躲避”之間有良好的相關(guān)性，便認(rèn)為二者有成因上的聯(lián)系，即“百獸躲避”乃“狐貍出現(xiàn)”所致。老虎據(jù)此認(rèn)為百獸怕的是狐貍而不是自己；所以與其說老虎被狐貍騙了，不如說是被自己的愚笨騙了。

對于問題二，老虎在單獨“求獸而食”時，肯定發(fā)現(xiàn)百獸怕自己。將問題二的答案和問題一的答案相對照，就很難理解老虎為什么還會犯如此低級錯誤。

曹沖稱象

如果放在今天再對大象進(jìn)行稱重，方法就多了。其中一個經(jīng)典辦法是利用杠桿原理，即在同一時間，在不同空間（杠桿兩端）分別放置大象和其他物體，進(jìn)而利用質(zhì)量守恒，來獲得大象的重量。

曹沖采用的稱象方法，從原理上來講與杠桿原理相同，都是基于質(zhì)量守恒。區(qū)別在于現(xiàn)在的杠桿原理是在同一時間、不同空間實現(xiàn)質(zhì)量守恒，曹沖稱象的辦法是在同一空間、不同時間實現(xiàn)質(zhì)量守恒——時間杠桿原理。

“某些問題可以通過時間或空間的轉(zhuǎn)換來解決。這里僅以自然資源為例來說明通過時間或空間的轉(zhuǎn)換來解決問題。”曾承說。比如南水北調(diào)，通過空間的轉(zhuǎn)移來解決資源的不均衡分布。我國水資源的空間分布南多北少，南水北調(diào)工程就是為了解決我國北方地區(qū)，尤其是黃淮海流域的水資源短缺問題，分東線、中線、西線三條調(diào)水線。通過三條調(diào)水線路與長江、黃河、淮河和海河四大江河的聯(lián)系，構(gòu)成以“四橫三縱”為主體的總體布局，實現(xiàn)中國水資源南北調(diào)配、東西互濟(jì)的合理配置格局。此外還有北煤南運、西氣東輸?shù)取?/p>

而修建水庫是通過時間的轉(zhuǎn)移來解決資源的不均衡分布。我國水資源的季節(jié)分配不均勻，就東部季風(fēng)區(qū)而言，夏季降水集中，汛期河水暴漲，大量寶貴的淡水資源白白流入大海，并且還容易造成洪澇災(zāi)害；冬春季則降水少，河流進(jìn)入枯水期，北方的一些河流甚至干涸見底，造成嚴(yán)重的干旱缺水。興建水庫，可以有效調(diào)控徑流和水量的季節(jié)變化，解決水資源分布不均的問題。例如，三峽工程和小浪底水利樞紐，建成后對長江和黃河的防洪及水資源調(diào)配發(fā)揮了重要作用。

“另外，曹沖稱象能夠順利進(jìn)行，還得益于化整為零這一科學(xué)思維。在自然界，類似于‘化整為零的地學(xué)現(xiàn)象也時有發(fā)生。”曾承說。

夸父逐日

拋開這個成語的含義，讓我們從科學(xué)的角度來展開聯(lián)想，分析其中涉及的方向和速度兩大科學(xué)問題。由于太陽周日視運動方向為自東向西，即太陽東升西落，所以夸父若想追上太陽，就得保持和太陽視運動相同的方向——向西。夸父得以什么樣的速度才能追趕上太陽？

夸父要想追趕上太陽，他必須在向西且以大于太陽的運動速度追趕才行。該處的“太陽的運動速度”指的是太陽周日視運動的角速度。粗略估算，太陽周日視運動的線速度可達(dá)10000公里/秒。

關(guān)于夸父逐日，有這么一種描述：太陽剛剛從海上升起，夸父告別族人，懷著雄心壯志，從東海邊上向著太陽升起的方向，邁開大步追去，開始他逐日的征程。

“夸父究竟是在一天中的什么時刻開始追趕太陽的呢？”曾承認(rèn)為有兩種理解，其一日出而作。顯然，不論夸父身處地表何處，一天中太陽升起時，都在其東方。如果旭日東升時夸父即開始追日，那方向應(yīng)該是向東，即夸父與太陽相向而行。當(dāng)相向而行至某地正午時與太陽“相遇”，然后轉(zhuǎn)而西行繼續(xù)追日。

但這種理解面臨的最大問題是，夸父若在行至某地正午之前就開始與太陽相向而行的話，這不叫“追日”，而叫“迎日”，當(dāng)然也可以在廣義上把這也理解成是追日。那夸父的追日起始時間即為“日出而作”。

其二，日中而作。如果把“追”理解為二者必須同向運動的話，那上述理解一中的“夸父和太陽相向而行”就不叫“追”。那么夸父逐日的時間起點應(yīng)該是在夸父所在地正午，然后二者一路西行，即夸父每天追日起始時間為“日中而作”。

假定在某一時刻夸父看見太陽在哪就往哪追的話，追趕路線又會如何呢？很顯然，具體追趕路線取決于三個因素：一天中太陽方位角變化，從日出還是日中開始追趕，開始追趕時夸父相對于太陽的方位。