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《生命禅院》
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·上帝的本质
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·回应雪峰先生的反驳
·理想大气中的光路曲线(一)
·理想大气中的光路曲线(二)
·理想大气中的光路曲线(三)
·n维球的“体积”
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·在梦中上下飞翔——禅院“科学”系列批判之六
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·大话时间其三——禅院“科学”系列批判之九
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现象与解释——禅院“科学”系列批判之二十二

   
    一个富有启发意义的现象是如何被错误地解释了呢?
   
    请大家做个试验,你先在四壁洁白的室内悬挂一只100瓦的灯,你的感觉是非常明亮,灯的价值得到了充分的体现。然后你把顶棚和墙壁用黑布罩住,然后感觉,就会觉得灯光很暗,好像不是100瓦灯泡的亮度,而是15灯泡的亮度。(《智慧篇·黑洞中的太阳》)
    毫无疑问,这是一个启发性的实验,作者所得到的直观的感觉也符合实际情况;但是为何有这样的感觉?作者给出一个似是而非的解释:

   
    这是怎么回事?原来灯泡的亮度取决于周围物体反光的强度,反光越强,亮度越高,反光越弱,亮度越小,若周围没有反光物质直至没有物质,那么,灯泡就没有光,虽然炽热,但看不见光亮。(同上)
   
    作者犯了一个本末倒置的错误:灯泡的亮度(光照度)取决于它的发光强度=单位时间照射在单位面积上的(可见光)光能,跟周围的物体无关。
   
    做一个思想实验,想象来到地球之外的太空,你漂浮在太空里,周围没有任何物体,只有遥远的天体在发光。你背对太阳面向天空时,你看见了什么?——漆黑的天幕背景上,镶嵌着的点点繁星显得格外宁静而刺眼,没有空气的干扰——空气对星光的散射,空气抖动引起星光闪烁等等我们在地球上常见的现象——在这儿都不会发生;你转身过来,除非阳光照进你的眼睛使你感到目眩,太阳旁边的背景依然是漆黑一片。
   
    每一个视力正常的人,每天都在习惯的看着这个世界,从这个世界中获得信息的80%以上,都是来自我们的眼睛。那么,我们是如何看见周围世界的呢?光,准确说是可见光,是根本的原因。但是仅仅知道这一点,还远远不够;看见了晴朗夜空中升起的皎洁的月亮,一个多愁善感的人能够把它想象成远方的恋人,一个饥饿的人容易想象成一个香喷喷的大饼,一个诗人则能想象出在月宫里砍伐桂树的吴刚和长袖善舞的嫦娥。然而,月亮就是那个月亮,月亮还是那个月亮,圆缺盈亏,朔望守时,周而复始,年复一年,日复一日地,按照自己的轨道运行,毫不理会那些观察者的想法和感慨。
   
    在地球环境中,我们看见物体,是因为光线照射到物体上,物体发生漫反射,发射光进入我们的眼睛,逆着光线看去,我们就看见了物体的轮廓。如果这个物体是理想的黑体——对于照射到它上面的光线全部吸收而不发生任何的反射,那么,我们看到的就是一个黑乎乎的东西;如果我们周围的所有物体都是如此,那么我们就只能看到漆黑一片,或者说什么也看不见——尽管有光照射,但是被照射的物体不反光,我们就看不见它。
   
    大气对光线的散射造成了我们对周围环境明暗变化的感觉,所谓大气散射指的是,当光通过大气的时候,大气中的物质微粒会改变光的传播方向,微粒的成分决定了晴天看到的天空是蔚蓝色的,尽管太阳已经落下,但是还能看见我们周围有光亮,这光亮就是大气散射的结果。
   
    在一个四壁洁白的房间打开一盏电灯,灯光照射到墙壁上发生漫反射,从电灯直接发出的光以及漫反射的光,从各个角度进入人眼,电灯光里大部分的光辐射都对眼睛的视觉产生影响,因此会感觉到房间里很亮。
   
    如果房间四壁都用黑色物质涂上,灯光照射到墙壁上几乎被全部吸收,虽然不会改变灯光的亮度,但是却大大减少了反射光强,引起眼睛光感的只有从电灯直接发出的光线,如果不盯着电灯看,几乎就没有光线进入眼睛,因此会感觉到房间很暗。
   
    所以,不是“灯泡的亮度取决于周围物体反光的强度”(灯泡亮度与周围物体无关),也不是“没有反光物质直至没有物质,那么,灯泡就没有光”(反光物质根本不会改变灯泡的发光强度),而是因为反射光能随着反射物质的改变,导致进入眼睛的光强的变化,从而改变了人眼对环境亮度的感觉。在此现象中,本——是电灯的发光由电灯功率决定,末——是人眼的感觉由进入眼睛的光能决定;进入眼睛的光强随反射光线的能量改变而变化,从而就产生了上述的感觉不同。一个极端的例子是,如果电灯的功率很小,几乎不能引起眼睛视觉,那么把这个发出几乎看不见光线的电灯就是放在一个四壁再洁白的房间里,也不会感觉到“很明亮”。光是本,反光壁是末。本末倒置是错觉。
   
    正如爱因斯坦说的,是理论决定我们所观察到现象而不单单是经验。经验总是直观的,笼统的粗略的甚至是错误的。作者有很好的感觉,然而单靠感觉是不能正确解释物理现象的。相反,好的感觉加上丰富的想象力再加上对科学的无知,其解释往往会本末倒置,所谓南辕北辙或许就是如此吧。

此文于2008年07月03日做了修改

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