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“為什么月亮總跟著我走?”——發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并不簡(jiǎn)單…

 陳農(nóng) 2017-11-21



有人問(wèn)我:為何在高速運(yùn)動(dòng)的汽車(chē)或火車(chē)上看到遠(yuǎn)處的動(dòng)物是靜止的?

這是一個(gè)挺有趣的問(wèn)題!讓我們來(lái)擴(kuò)展一下這個(gè)問(wèn)題:為什么遠(yuǎn)處的物體跟著我跑?為什么晚上月亮跟著我走?

我記得這些問(wèn)題在我上初中的時(shí)候困擾過(guò)我一段時(shí)間,和小朋友們的爭(zhēng)論最后都變成了抬杠,問(wèn)家長(zhǎng)和老師卻被懟了回來(lái)。那時(shí)候也沒(méi)有別的信息來(lái)源,只好自己琢磨,好在后來(lái)自己終于琢磨清楚了。

實(shí)際上,出現(xiàn)這種困擾的根本原因就是視覺(jué)效應(yīng)

我們的大腦判斷某個(gè)物體是否運(yùn)動(dòng),首先要選擇一個(gè)相對(duì)于自己靜止的參照物,因?yàn)橹挥邢鄬?duì)運(yùn)動(dòng)才有意義;然后確定兩個(gè)方向,一個(gè)是我們的視線(xiàn)到參照物的方向,另外一個(gè)就是我們的視線(xiàn)到那個(gè)物體的方向。我們大腦是根據(jù)參照物的選擇和視角的變化來(lái)判斷物體的運(yùn)動(dòng)的,如果我們的眼睛告訴我們的大腦這兩個(gè)方向之間的夾角變了,我們的大腦就認(rèn)為這個(gè)物體相對(duì)于參照物動(dòng)了,否則就認(rèn)為物體沒(méi)動(dòng)。

至于為什么遠(yuǎn)處的物體跟著我跑?為什么月亮跟著我走?我們一步一步地來(lái)回答。

判斷物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),為什么我們?nèi)菀住敖鼘?duì)遠(yuǎn)錯(cuò)”?

首先我們看看如果自己不動(dòng),我們?cè)趺磁袛辔矬w是否運(yùn)動(dòng)。

我們可以很方便地選擇自己的身體作為參照物。馬在我面前不遠(yuǎn)的地方跑過(guò)去,我得扭脖子轉(zhuǎn)眼球才能盯著他,很顯然我的視線(xiàn)到馬的方向相對(duì)于我的身體變了很多,所以我認(rèn)為馬在跑。

但是,如果馬在離我很遠(yuǎn)的地方以同樣的速度往同樣的方向跑,如下圖所示,我的視線(xiàn)到馬的方向就幾乎沒(méi)有變化,因此我的大腦就判斷不出來(lái)馬是否在跑。

所以,對(duì)于近處物體的運(yùn)動(dòng)情況,我們的判斷比較準(zhǔn)確;而對(duì)于遠(yuǎn)處的物體,就經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)覺(jué)。

同樣是靜止的事物,為什么我們給出了不同的判斷?

如果我們自己也在運(yùn)動(dòng),道理基本上一樣,但是情況就稍微復(fù)雜一點(diǎn)兒了。下面我就用在高鐵上看鐵道旁邊的樹(shù)和遠(yuǎn)處草原上的馬作為例子來(lái)說(shuō)明這個(gè)現(xiàn)象。

由于我在高鐵上,如果我觀(guān)測(cè)的對(duì)象只有一個(gè),我就只能以我自己和高鐵作為參照物,也就是我的大腦得出物體是否運(yùn)動(dòng)就是相對(duì)于我和高鐵是否運(yùn)動(dòng)。

首先我無(wú)視遠(yuǎn)處的馬和草原,只看鐵道旁的一棵樹(shù)。

12:00:00的時(shí)候,樹(shù)在我前方約45度角的方位,一秒鐘之后,樹(shù)已經(jīng)在我后方約45度角的方位,為了追著看這棵樹(shù),一秒內(nèi)我的脖子和眼球一起要轉(zhuǎn)90度,這么劇烈的運(yùn)動(dòng)只能讓我的大腦得到結(jié)論:樹(shù)后退的好快!

然后我無(wú)視樹(shù),只看遠(yuǎn)處的馬和草原,情況如下圖所示。

由于馬和草原距離高鐵很遠(yuǎn),無(wú)論是12:00:00還是一秒鐘之后,馬和草原都在和高鐵運(yùn)動(dòng)方向幾乎垂直的方向,我的脖子和眼球不需要?jiǎng)泳湍軌蚨⒅R和草原,所以我的大腦就判斷馬和草原根本就沒(méi)有動(dòng)!當(dāng)然馬相對(duì)于草原的運(yùn)動(dòng)也不會(huì)改變馬在我視線(xiàn)方向的角度(跑多快都沒(méi)用),因此我的大腦只能判斷馬并沒(méi)有動(dòng)。

但是,如果我們同時(shí)看樹(shù)和遠(yuǎn)處的馬,由于它們?cè)谖覀円暰€(xiàn)方向的運(yùn)動(dòng)很不一樣,我們的大腦就得選擇一個(gè)參照物。一般來(lái)講,大腦總是選擇離得近而且看得清的物體優(yōu)先作為參照物,在這種情況下就是鐵道旁邊的樹(shù)。

我們看到的圖像就是:近處的樹(shù)在我們眼前很快就閃過(guò)去了,但是遠(yuǎn)處的馬和草原在我們的視覺(jué)里沒(méi)有變化。

由于我們的大腦選擇了樹(shù)作為參照物,我們就會(huì)先得出結(jié)論:高鐵在向前跑(正確),然后再根據(jù)遠(yuǎn)處的馬和草原在我們的視覺(jué)里沒(méi)有變化這個(gè)現(xiàn)象,得到另一個(gè)結(jié)論:遠(yuǎn)處的馬和草原跟著高鐵一起跑(錯(cuò)覺(jué))。

所以,為什么月亮?xí)覀冏撸?/strong>

實(shí)際上,我們?cè)谕砩嫌X(jué)得月亮跟著我們走就是同一個(gè)道理。

由于在晚上我們只能選擇離我們最近的物體作為參照物,我們沿直線(xiàn)快速走路的時(shí)候前進(jìn)的方向相對(duì)于參照物的視線(xiàn)方向就不斷變化,因此我們知道自己真的在快速走路。但是月亮很遠(yuǎn),月亮的視線(xiàn)方向相對(duì)于我們直線(xiàn)前進(jìn)的方向是幾乎不會(huì)改變的,所以大腦就得出了月亮跟著我們走的錯(cuò)覺(jué),和在高鐵上覺(jué)得遠(yuǎn)處的物體跟著高鐵跑是一樣的道理。參照物的選擇和視角的變化仍然是關(guān)鍵詞!

我相信很多父母都被孩子問(wèn)過(guò)這些問(wèn)題,而能夠給孩子講清楚這個(gè)道理的父母大概不多。讀完了這篇文章,父母?jìng)円院缶涂梢杂淇斓鼗卮鸷⒆觽兊倪@些問(wèn)題了!(

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