没有眼睛就看不到彩虹 没看见光的时候,颜色存在吗?当无人在场时,也就没有彩虹的存在

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没看见光的时候,颜色存在吗?当无人在场时,也就没有彩虹的存在

自2 0世纪3 0年代量子物理的意义首次被提出以来,就不断引发争论。

时至今日,我们对这个问题的理解并没有比以前进步多少。在过去几十年里,据说“万物理论”与我们只有一步之遥,弦论却使得这一步难以跨越:纠缠于其涉及的抽象数学问题,其中包含着未被证明以及不能证明的一些论断。事情还可以更糟。我们自认为已经知道宇宙是由什么构成的,

但直到最近才发现,原来宇宙中高达9 6%的东西由暗物质和暗能量组成,什么是暗物质和暗能量我们却一无所知。虽然大爆炸无法解释宇宙如何精巧到适宜生命的存在,但我们还是接受了这个理论。

我们眼睁睁地看着我们对宇宙基本构成的理解在慢慢退步。收集到的数据越多,我们就越需要修正理论或排除一些发现,它们会变得毫无道理。我们需要一个新的视角。我们现有的、关于物质世界的理论已经失效,而且如果不能用来解释生命和意识的话,谁也无法让它们再次发挥作用。生物中心论认为,人类对理解宇宙具有根本的重要性,而不是几十亿年无生命的物理进程后姗姗来迟的、微不足道的产物。

在推动宇宙物理理论向前发展的进程中,西方科学不经意间陷入了自己制造的桎梏。有人预言,2 1世纪是生物科学的世纪,物理学的主导地位会因此转移,人们关注的焦点将不再是虚构的弦(它们充满看不见的、虚构的维度),而是试图通过对生命的探索来寻求宇宙的答案。

比如说,考虑一下这个老问题:树林中有一棵树倒下了,当时没有人在场,那么它倒下时有声音吗?大多数人会回答有,而你或许会不假思索地附和。

其实你这样做,无非是要表明自己坚信现实世界的客观独立。一种主流的观点是,无论你在不在场,宇宙都是存在的。这恰巧与自《圣经》时代就开始流行的西方思想如出一辙:人之于宇宙,如同一粟之于沧海,无足轻重。

然而,在树倒下的那一刻究竟会发生什么?地球基础科学告诉我们,声音是由介质中的干扰物产生的,这一介质通常是空气。我们用树干或树枝撞击地面会引发空气的快速振动,因此,是我们手中的物体导致了气压的快速变化,并以每小时1 2 0 0千米的速度传播。简单的科学知识告诉我们,即使没有耳脑机制存在,也会这样——风力小,速度快,但不会产生任何声音。

假使有人在场,空气的流动引起人的耳膜振动。如果空气以每秒2 0次至2 0 0 0次的频率振动,就会刺激人的神经系统。空气每秒振动1 5次或3 0次在本质上并无差异,但前一种情况是绝不会让人听到声音的。无论如何,耳膜振动才会刺激神经系统,神经系统向大脑发出信号才会使人感知到声音。唯有如此,人才具有了声音的意识。简而言之,人、耳、大脑和空气振动缺一不可,它们共同造就了人类对声音的感知。因此,外部世界和人类意识具有相关性。

如果有人不屑地回答说“当然了!没有人在场,树倒下也会有声音嘛”,那么只能说明他才疏学浅,无法思考无人参与的事件。就算他们不在场,还是会固执地想象自己仍然在场。

再来假设另一个场景:同样在这片树林里,有一根燃烧的蜡烛。在没有人在场的情况下,蜡烛会不会发出黄色的光?即使我们否认量子实验并且承认粒子确实存在,蜡烛发出的光也仅仅是热气一团。与任何形式的光一样,蜡烛的燃烧释放出微量的电磁能,而光释放的能量也是这样,别无二致。

就烛光本身而言,本来就没有看见看不见的问题,无论是说亮度还是颜色。如果电磁波触及人的眼睛,当且仅当其波长在4 0 0纳米至7 0 0纳米之间时,它才会辐射到我们视网膜的视锥细胞,并将电脉冲传递给神经元,从而传递到大脑。这样,我们就从主观上感受到了来自外部世界的黄色烛光。虽然受到相同的刺激,但生物之间的差异性会导致其对事物的感受有所不同,甚至截然不同,比如,烛光的颜色可能是黄色或灰色等。关键在于原本就没有黄色的光,它之所以存在是以人的存在为前提的。光与人缺一不可。

触摸一棵倒下的树会怎样?树无疑是固体的,但这仍是手指接收到的来自大脑的感觉,而手指的存在也仰仗大脑的感觉。此外,对压力的感觉并非来自手与固体的接触,而在于原子在其表面释放的负电子;树皮上的负电子与手指上的负电子互相排斥,因此手指感受到了反作用力。没有一个固体曾经接触到其他的固体。手指上的原子如同一个个足球场,场内空空如也,唯有一只小小的苍蝇坐在4 5米外的线上。

再以彩虹为例,它的美妙绝伦也离不开人类的存在。当无人在场时,也就没有彩虹的存在。你也许会说不尽然吧,但事实的确如此。如果你正对太阳,在水滴表面以4 2°折射的光会形成一道彩虹。但是你的眼睛必须定位在这些光上,才符合几何学原理。站在你身边的人看到的是另外一道彩虹。

如果太阳照射到的水滴离你很近,那么你根本看不到彩虹。你眼中的彩虹是独一无二的,眼与脑必须同时参与才能完成这一命题。因此,没有你,自然也不会有彩虹的存在。对“彩虹的存在是主观感受”这一说法提出质疑的人不多,大抵是因为它主要出现在童话故事里,而且似乎从一开始就那么亦真亦幻。一幢摩天大楼(或者是其他物体)的外观完全依赖观察者的感知,只有真正理解了这一点,才能实现对事物本质理解上的跨越。

宇宙中最令人震惊的事实就是,我们对事物的感知,包括色彩、声音甚至能量,都与我们的意识息息相关。

你看不到彩虹并不意味着彩虹不存在

米开朗基罗出生在意大利一个小镇上的法官家庭,由于母亲早逝,父亲工作太忙无暇照顾他,就把14岁的他送到了梅尼达·吉兰达约工作室学画画。梅尼达在当地很有名,他的名气并不在于他拥有卓越的画画才能,而是他终其一生毫无成就,人们对他议论纷纷。梅尼达年轻的时候一直在大城市中闯荡,游历世界各国,将作画当做自己的人生追求,但总是郁郁不得志,他的画无人赏识,自己也在穷困潦倒中生活。最后年事已高,事业依旧没有什么成就,他只得回到了家乡的小镇,靠教人画画勉强度日。但是没有家长愿意将孩子送到他这里,他们认为从梅尼达失败的人生中可以看出画画是最没有前途的职业,他们不想自己孩子像梅尼达那样画了一辈子的画却连自己都养活不,找一份稳定的工作才是正当的出路。梅尼达已经成为小镇上的一个笑话,没有人看得起他。当小米开朗基罗被父亲送到梅尼达破旧的工作室时,他很费解:“爸爸,为什么我要跟他学画画呢?大家都说他是个没用的人,学画画是没有用处的。”这位正直的法官轻轻地摸着儿子的头发,温柔地说:“孩子,我们不能因为一个人的失败就对某件事情失去信心。”他抬头看向远处,指天边的某一处同:“你看那是什么?”此时的天空经过春雨的洗礼刚刚放晴,一道美丽的拱形彩虹挂在天边。“是彩虹,爸爸。”小米开朗基罗老实地回答。“嗯,可是彩虹只有在下雨天才会出现,平常我们是见不到的,当我们看不到它的时候,我们能说它根本就不存在吗?我见过梅尼达老师的作品,并没有那么糟糕,他没有看见理想中的彩虹,可能是没有遇见下雨天,又或者他还不够努力,并不能说明画画是糟糕的事情。”“是不是我足够努力,就能看到彩虹?”小米开朗基罗露出似懂非懂的表情。“是的,孩子,只要你足够努力,你要相信彩虹一直都存在。”小米开朗基罗再也不担心了,他认认真真地跟着梅尼达老师学画画,他是个很有天赋的孩子,梅尼达很高兴自己有一个这么聪明勤奋的学生,将自己毕生的技能和知识都传授给了他。一年之后,他的作品被一位大学教授无意中看到并大加赞赏,将他推荐到了在当时很有声望的美第奇家族创办的雕塑学校,进行专业的油画和雕塑培养。后来他又到威尼斯、罗马等城市进行学习,他的作品受到意大利上层社会的高度赞赏,并争相购买。他终于找到了自己的彩虹,成为享誉世界的著名画家,对当时的画坛产生了巨大的影响,是文艺复兴时期画坛上空最绚烂的彩虹,和达·芬奇、拉斐尔并称为“文艺复兴三杰”。我们总是很容易失望,很容易不安,很容易被迷雾遮住眼睛看不到前进的道路。因为看不到成功的迹象,很容易怀疑自己当初的坚持是不是一种错误,所以很容易放弃原本的努力,盲目地去追逐社会潮流。静下心来好好想想,你只是暂时看不到彩虹,并不代表彩虹不存在,耐心等待下雨天,你会看到美丽绚烂的景致。记住,认定自己的位置和目标,努力追求梦想,成功就会来到眼前。

为什么我们总走不到彩虹脚下?科学家这样为你揭秘

来源|喜马拉雅APP张辰亮的精品课《张辰亮:给孩子的博物启蒙课》

编辑|羽泽

小朋友们你们喜欢彩虹吗?看到弯弯的彩虹,你觉得它像什么?有很多小朋友认为彩虹像一座桥,所以每次看到彩虹都想跑过去,看看是不是真的有一座桥在那。

但我们会发现不管朝着彩虹怎么跑,都没有办法跑到它面前,我们永远都站在太阳和彩虹的中间,而彩虹和太阳永远不会出现在同一侧。这是为什么呢?

彩虹的成因

科学家经过几百年的观测和推算,发现彩虹出现的规律是一定会出现在太阳的反日点。也就是说,如果太阳在西边,彩虹一定在东边。

科学家还发现,如果我们在地面上想看见彩虹的话,太阳位置不能太高。所以在中午,我们是见不到彩虹的。因为这个时候太阳已经升得太高了。而且太阳位置越低,彩虹的这个弧就越大。

为什么彩虹总在雨后?

下雨的过程中是没有彩虹的,因为这个时候是阴天,太阳被云彩挡住了。没有阳光也就没有彩虹。而当雨刚刚下完,太阳也出来了,但是云彩在离我们不远的地方,依然在下雨。

所以不远处的空气里,还会有很多小水滴。阳光穿透这些水滴,在水滴里会发生一次反射,两次折射。就是太阳光在水滴里撞了一下,拐了三个弯。太阳光本来是白色的,在水滴肚子里拐了3个弯之后,被打散变成七色光射到我们的眼睛里,我们就看到彩虹了。

彩虹到底有几种颜色?

如果有人问你彩虹有几种颜色,相信你会脱口而出,七色光嘛,当然是七种啦,红橙黄绿青蓝紫。

可如果你学了物理学,老师就会告诉你,这个说法是不对的。应该是“红橙黄绿蓝靛紫”,这是科学上权威的规定。但实际上彩虹也并不只有七种颜色,彩虹的颜色呢其实是没有数量的,因为它是一个连续分布的一个颜色带。

那是谁规定的彩虹有这七种颜色呢?是牛顿!

牛顿为什么把彩虹分成七种颜色?其实,他是受了一个古希腊著名的科学家毕达哥拉斯的影响。这个毕达哥拉斯认为“七”是代表完美的数字,所以牛顿就把彩虹的颜色分成了七种,但是你要知道彩虹其实是有无数种颜色的。

那我们究竟能不能到达彩虹脚下呢?答案是不能的。因为彩虹只是一种光学现象,并不是一个实际存在的物体一座桥真正的桥,所以我们没法越走越近,最后碰到它。

庞大的彩虹家族

那有些细心的小朋友可能还发现,有时下雨之后,大彩虹外边还有一圈彩虹,这一圈比里边那个更大,但是更暗淡,而且颜色和里边那个彩虹啊正好相反。这外边这一圈彩虹啊就是我们说的“霓”,霓虹灯的“霓”。

阳光射到水滴里边,经过两次反射,两次折射,共拐了4个弯,多拐了一个弯才出来,就会形成霓。

除了霓和虹,由于形成条件的不同,我们可能还会看到七色光彼此紧贴且不断重复的彩虹“干涉虹”,看起来是一个白色弧形的雾虹,以及由月光照射而产生的月虹

好了,知道了这么多种彩虹,我想问小朋友们一个问题:你还记得:你第一次见到彩虹是在哪里吗?一起来讲一讲你和彩虹的故事吧。

关于主播:

《张辰亮:给孩子的博物启蒙课》主播张辰亮。科普作家、知名博主、超级奶爸,有着10年科研和科普经验的“博物君”。根据儿童认知心理和特点,从上百场讲座、数万个提问中,专门为孩子挑选出200个常用知识点,集结成60节音频课程,运用7种博物学认知方法,带孩子认识超过100种动植物和自然现象,让孩子发现自然乐趣,“宅童”变“玩童”。

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