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?！薄冻烧Z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?！痹姓f。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，河流進入枯水期，北方的一些河流甚至干涸見底，造成嚴重的干旱缺水。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?！痹姓f。

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?？涓傅靡允裁礃拥乃俣炔拍茏汾s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。