摘要：1957年4月1日，英国BBC电视台的“意大利面树”报道引起了一场声势浩大的荒诞闹剧，当时对意大利面不甚了解的许多英国民众被其误导，自然地相信意大利面是从树上长出来的。这一事件也在2008年被《新科学人》杂志列为“世界七大科学骗局”之一。

beginning

1957年4月1日，英国BBC电视台的“意大利面树”报道引起了一场声势浩大的荒诞闹剧，当时对意大利面不甚了解的许多英国民众被其误导，自然地相信意大利面是从树上长出来的。这一事件也在2008年被《新科学人》杂志列为“世界七大科学骗局”之一。

意大利面树 | 图源：baidu.com

恶作剧与谣言之所以存在，归根结底是由于人们对某个事物或现象的不了解。秉承着“科普大众”的原则，值此愚人节来临前夕，让我们趁着今天还不能触发“恶作剧”按钮，一起来拨开迷雾，盘点一下科学史上的那些有趣的谣言吧——

本期目录

一、星云图的彩色是人为添加的。

二、地球自转方向决定洗澡水漩涡方向。

三、泊松亮斑是由泊松发现的亮斑。

四、如果我看得更远的话，那是因为我站在巨人的肩膀上。

五、千万不要叫醒一个梦游的人，否则梦游者非死即疯。

壹 星云图

星云图的彩色是人为添加的

通过望远镜观察微弱的星云时，我们几乎总是看到“黑白”像。但是网络与杂志上面的星云图却总是五彩斑斓、壮丽无比。那么这些梦幻炫目的色彩到底从何而来？真的是人为添加上去的吗？

星云图 | 图源：pexels.com

这个问题的回答与光所具有的其中两个参数相关：波长、强度，且这两个参数互相独立。从光量子的角度来看，光束由一个个光子组成，波长是每一个光子的属性，而强度就是这些光子的数量。

首先说波长，我们知道，白光可以用棱镜分解成具有各种波长的整个可见光谱，这些波长对我们显示出不同的颜色，这就是物理学上颜色的意义。也就是说，不同的颜色来自于光的不同大小的波长。

然后是强度，它是影响色视觉的主要因素。在许多情形中，如果光的强度很低，我们就无法看到颜色，如下图所示：调低亮度，彩色照片便会变成黑白。

彩色星云图亮度变低

为什么强度低就无法看到颜色呢？这就与眼睛的构造相关了。光通过角膜进入眼睛，经过晶状体、玻璃体等结构，成像到视网膜上。视网膜的中央部分主要是视锥细胞，而边缘部分主要是视杆细胞。

眼球结构示意图 | 图源：《费曼物理学讲义》卷一

呈锥形的视锥细胞主要位于视网膜中央，呈杆状的视杆细胞主要位于边缘 | 图源：baidu.com

当处在黑暗的环境中（或者看向黑暗的物体），起主要作用的是边缘的视杆细胞，这也是为什么晚上眼睛对于余光扫过得到的信息更加灵敏（晚上对于亮度微弱的星星，偏向一边观察时，会比直接对着它看得更清楚）。而对颜色敏感的恰恰是中央的视锥细胞，会在面对亮度很低的物体时自动进入“休眠模式”。因此，我们就无法识别出物体的颜色了。

事实上，即使在亮的环境中，边缘物体的颜色也会消失！若想验证这一点，可以请一位伙伴拿着一些有颜色的卡片从一边走进来，在这些卡片拿到你面前之前，尝试去判定它们是什么颜色（注意要保持眼睛看向前方哦）。

总之，光线的物理学意义上的颜色是由波长定义的，而由于夜空的亮度非常低，对颜色敏感的位于视网膜中央的视锥细胞“陷入沉睡”，而“值夜班”的视杆细胞没有分辨颜色的能力，因而我们肉眼看到的星云往往是黑白的。

但物理仪器所检测的直接是光线的波长，并不受亮度的影响，所以，下次见到彩色的星云图时，请不要有顾虑，好好地去欣赏那真实的五彩斑斓的壮丽色彩吧！

黑白星云图在亮度调高时变成彩色

贰 洗澡水漩涡

地球自转方向决定洗澡水漩涡方向

我们知道，打开水龙头积攒水时会出现漩涡。如果你稍微观察留心一下的话，就会发现家里水的漩涡往往是朝同一个方向！而且，有研究表明，北半球漩涡为逆时针，南半球漩涡为顺时针。这是因为“地球自转导致所有环流方向具有单一方向”！

水流漩涡 | 图源：sohu.com

看到这里，不知道第一次看到这个观点的读者是否会觉得有种“不明觉厉”的感受呢？事实上，这其实是一个谣言！并且其传播是非常广泛的，听者往往一不小心就信服了。

这个谣言要追溯到瑞士科学家奥古斯特·台约尔及其学生埃里克·德克鲁克斯发表的一篇关于洗澡水漩涡方向的论文。

研究团队在日内瓦进行了27次独立实验（每次排水前确保水完全静止），试图观测“科里奥利力”对排水漩涡方向的影响。其结论是：在北半球（日内瓦位于北纬46°），漩涡方向大部分时间（约14次）呈现逆时针旋转，似乎支持“科里奥利力”的影响。但仍有13次与预期相反或方向不一致，未能完全归因于地球自转。

尽管论文谨慎指出结果“可能由偶然因素导致”，但后来大众媒体却将其简化解释为“地球自转决定漩涡方向”。这种误读迅速流传，甚至被一些科学家引用，导致谣言的初步发酵。

说到这里，我们不妨来看看文中的“科里奥利力”究竟是什么。

法国数学家古斯塔夫·科里奥利在1835年发表的论文中提出，旋转体系中进行直线运动的质点由于惯性，会相对于旋转体系产生直线运动的偏移，即“科里奥利力”。他最初是用来解释钟表齿轮和炮弹轨迹等工程问题，后来被应用到地球科学中，解释大气环流、风向和洋流等宏观现象。

科里奥利力影响大气环流 | 图源：sogou.com

科里奥利力理论的提出，使得人们开始想象其在日常生活中可能产生的影响。大家可能误以为这种效应可以解释所有有旋转方向的现象，当然也就自然联想到了水管排水、洗澡水漩涡等。

回到那篇论文，在其发表之后，科学家很快指出台约尔实验的缺陷：实验规模过小（科里奥利力在微观尺度微弱）；测量易受容器形状、排水口非对称性、初始微小扰动的影响；科里奥利力在小尺度的效应力远小于其他局部力（如水流惯性或容器摩擦）等。

但是，谣言并没有这么快消散。直到1962年，谢皮罗（Shapiro）教授在《自然》杂志上发表了一篇文章，对此进行了澄清。他通过多次实验，最终得出实验条件的控制对于结果的影响：

等级1（低控制）：注水后立即排水 → 方向由扰动决定。

等级2（中控制）：容器对称，静置1-2小时 → 残余流动仍大于科里奥利力。

等级3（完全控制）：对称容器 + 24小时静置 → 科里奥利力占优。

也就是说，只有在严格控制的实验条件下，科里奥利力才能与漩涡方向建立起相关的关系——北半球为逆时针（由位于北半球的Shapiro和Binnie分别于1962年和1964年证实），南半球为顺时针（这一点也于1965年被位于南半球的Trefethen所证实）。而这个严格的实验条件包括：

完全对称容器，直径足够大（如6英尺直径）；

水体彻底静置24小时以上，确保完全静止；

消除空气流动、温度差异、震动等干扰；

通过精密仪器（如浮标）长期观察。

但在日常生活中，家庭浴缸并不能严格对称，且注水时水流方向、塞子拔出的方式所产生的初始环流远比科里奥利力强，再加上各种空气扰动，我们几乎不可能建立起水流漩涡方向与南北半球的严格对应关系。但由于历史原因——当时信息传输过程中存在的偏差，以及一些媒体的渲染，导致“地球自旋影响洗澡水漩涡方向”这一谣言经久不衰。

总之，在日常生活下，科里奥利力的作用仅在宏观尺度上显著（如天气系统、洋流），而微小容器中的漩涡方向却由许多因素共同决定，比如容器的形状、排水口位置、排水前水流的残留、注水时的扰动以及容器的轻微晃动等。

叁 泊松亮斑

泊松亮斑是由泊松发现的亮斑

物理学中经常以发现者的名字来对现象和规律进行命名，以示尊敬，比如牛顿三定律、麦克斯韦电磁学方程组、薛定谔方程，以及我们前面提到的科里奥利力等，但其中，却有一个异类（可能不止一个）——泊松亮斑。

这个故事涉及到一个贯穿了物理学发展史的问题：“光是粒子还是波”。“微粒说”与“波动说”的战争旷日持久，其中迎来了好几次高潮，最终在量子力学建立后，才正式共存——光具有波粒二象性。

光的波粒二象性示意图 | 图源：baidu.com

我们要说的泊松亮斑正是出现在波粒大战的第二次大爆发之中。当时，第一次大战的成果刻在人们的脑海里——牛顿把微粒说和他的力学体系结合在一起，使这个理论呈现出无与伦比的力量，而波动说当时因无法解释光的衍射、以太等问题而惨败。

第二次波粒大战的导火索是1807年托马斯·杨描述的“光的双缝干涉实验”：两道狭缝中透出的光叠加在一起，会产生明暗相间的条纹。这是微粒说无法解释的。

光的双缝干涉实验 | 图源：csdn.net

就在双方相持不下之际，菲涅尔采用波动说的观点，以严密的数学推理圆满解释了光的衍射问题。这篇论文被评委会成员之一、波动说的反对者泊松看到，他发现，如果这个理论是对的，那么应用于圆盘衍射时，阴影中间将会出现一个亮斑！这是多么不可思议的一件事情。

然而大自然就是这么奇妙，实验表明，真的有一个亮点如同奇迹一般地出现在圆盘阴影的正中心，位置亮度和理论符合得相当完美！

泊松亮斑 | 图源：baidu.com

这成了波动说手中威力不下于干涉条纹的重武器。有趣的是，这个并不符合泊松预期的亮斑，后来一直被误导性地称作为“泊松亮斑”了。

肆 牛顿

如果我看得更远的话，那是因为我站在巨人的肩膀上。

这是牛顿最为人熟知的一句名言，但是这句话实际上却不是他原创。早在12世纪，中世纪哲学家、法国沙特尔学校的校长伯纳德就说过：我们都像坐在巨人肩膀上的矮子（Nos esse quasi nanos gigantium humeris insidientes）。并且从伯纳德以来，至少还有二三十个名人在牛顿之前说过类似的话，这很可能是当时流行的一种套词。

这句话出现在牛顿1676年写给胡克的一封信中。当时他已经和胡克在光的问题上争论了许多年。在这封信里，牛顿写下了这句著名的话：“如果我看得更远的话，那是因为我站在巨人的肩膀上。”

牛顿与胡克 | 图源：zhihu.com

结合前后文来看，牛顿的意思是：我没有抄袭你的观念，我只不过在你工作的基础上继续发展——这才比你看得高那么一点点。牛顿很可能想通过这种方式委婉地平息胡克的怒火，大家就此罢手。

但考虑到牛顿和胡可剑拔弩张的关系，这句话本身到底含有多少谦逊的态度就未可知了。甚至更有历史学家认为，这句话是一次恶意的揶揄和讽刺——胡克身材矮小，用“巨人”似乎不怀好意。

我们无法知道牛顿当时的本意究竟如何，尽管许多人对于牛顿的性格颇有微词，但是我们必须要承认，牛顿在物理学发展、乃至人类文明史的发展中所绽放的光芒是不可掩盖的，正如《费曼物理学讲义》里讲解万有引力时，费曼说过的一段振聋发聩的话：

请把早些年代里“无休止的争论和悖论盛行，知识中充满着混乱、迷惑以及不完善、不可靠”的这种情况，同万有引力定律的明晰和简单作个比较吧！人们能够理解它，从它推论出星体该如何运动！

Compare the confusion, the lack of confidence, the incomplete knowledge that prevailed in the earlier ages, when there were endless debates and paradoxes, with the clarity and simplicity of this law——this fact that all the moons and planets and stars have such a simple rule to govern them, and further that man could understand it and deduce how the planets should move!

伍 梦游

千万不要叫醒一个梦游的人，否则梦游者非死即疯。

在文学或者影视作品当中，“千万不要叫醒一个梦游的人”这一句话总像一个提前的警告，预示着势必会发生因叫醒梦游者而导致的恐怖后果，渐渐地，这一谣言也被这些作品扩散到现实中来。那么，梦游到底为何会发生？面对梦游者真的不能叫醒吗？

梦游 | 图源：《非人哉》漫画

梦游实际上是一种睡眠障碍，通常发生在人的深度睡眠阶段。此时脑电波处于深层睡眠状态，但部分脑区（如运动皮层和视觉皮层）被激活，导致一些身体活动（如坐起、走动，甚至复杂动作，如拿取器具、躲避障碍物等）。但是梦游者本人并不清醒，醒来后也无法回忆起当时的行为。

为何会出现“被叫醒的梦游者非死即疯”这一谣言呢？或许是因为梦游者被叫醒时会出现瞬间的混乱，感到困惑、迷失方向，甚至因应激反应表现出短暂的恐慌或攻击性。而且梦游大多发生在深夜，这也使其带上了一种神秘甚至略微恐怖的色彩。

但实际上，梦游者被叫醒时的应激反应远达不到“非死即疯”的程度，且通常在几分钟内就会平息。目前，没有任何医学报告表明叫醒梦游者会导致死亡，其生理机能（如呼吸、心跳）仍处于睡眠状态的正常水平，不会因被唤醒而直接受损。

事实上，真正的危险来自于梦游本身！梦游者面临着诸如跌落楼梯、撞到家具、进入危险区域（如厨房操作刀具）等许多风险。

危险来自于梦游本身 | 图源：baidu.com

那么，该如何科学地对待一个梦游的人呢？对此，医学界给出的建议是：

首先，确保环境安全，移除可能造成伤害的物品（如尖锐器具、热源）；

其次，轻轻拉住其手臂或肩膀，引导他们回到床上，保持平静的语气。

如果一切顺利，最好是让其继续休息，无需刻意唤醒。即使需要叫醒，也不必担心叫醒后导致的后果——尽管梦游者可能会表现出混乱，通常也会很快清醒、恢复正常，而不会留下长期的心理或生理损伤。

ending

如前所述，谣言的盛行虽然给我们的知识增加了许多迷惑性，但也将许多现象放到一个广为人知的平台，供大家讨论，而我们也可以借此学习到许多新的知识，以及更重要的——思辨的理念。允许讨论，允许质疑，这便是科学最美丽的地方！

参考资料：

1、《费曼物理学讲义》卷一，理查德·费曼著。

2、《上帝掷骰子吗》，曹天元著。

3、SHAPIRO, A. Bath-Tub Vortex. Nature 196, 1080–1081 (1962). https://doi.org/10.1038/1961080b0

4、Binnie, A. M., J. Mech. Eng. Sci., 6, 256 (1964).

5、TREFETHEN, L., BILGER, R., FINK, P. et al. The Bath-Tub Vortex in the Southern Hemisphere. Nature 207, 1084–1085 (1965). https://doi.org/10.1038/2071084a0

来源：中科院物理所