本文選自Nautilus，作者BRIAN GALLAGHER，機器之心翻譯出品。
翻譯：Rita
校對：汪汪
「這個新理論是什麼？」退休了很久的紐約大學認知心理學家勞埃德·考夫曼（Lloyd Kaufman）這樣問我。在他舒適的家庭辦公室裡，我們坐在木質辦公桌後面。在旁邊的蒲團上，一沓他寫的關於月亮錯覺的論文剛打印出來，等著我讀。我覺得開始我們對話的最好方式就是詢問他對最新一篇論文的看法。這篇論文聲稱自己解釋了上千年來人們難以解答的困惑——為什麼月亮靠近地平面時看起來比在天頂時要大？
他迅速探向他的IMac, 斜著腦袋開始讀我提供的這篇刊登在《麻省理工科技評論》上的文章。我本以為在他閱讀的期間，我可以好好欣賞從他位於花卉公園28層的公寓俯瞰出去的紐約市風景，沒想到還沒有半分鐘，他就告訴我說：「好吧，這篇文章顯然是錯誤的。」
這並不是我的理論，但當我聽到他的評價時還是非常吃驚。文中的理論來自於賓州薩斯奎哈納大學兩位研究者，一位是本科生約瑟夫·安東尼亞德斯（Joseph Antonides），另一位是電腦科學家敏郎久保田（Toshiro Kubota）。他們創建了一個天空與地平線連接在一起的模型，並把月亮放置其中，好讓月亮擋在天空的前面。因為我們的深度知覺讓我們覺得月亮比地平線更遠，所以我們陷入了一種兩難的認知局面。大腦為了解決這個兩難局面，就創造出月亮在地平線看起來比實際更大的假象。
「這絕對是錯誤的！」他告訴我說：「如果你只有一隻眼睛，也能看到這個錯覺。太天真了！」（譯者注：考夫曼的意思是，深度知覺需要兩隻眼睛才能形成，所以如果一隻眼睛也能產生月亮錯覺，那肯定和深度知覺沒關係。）
月亮錯覺的概念有點像科學史上的黃粱一夢二十年。與其他的天文學謎題不同，「月亮錯覺在無數次物理理論變革和科學前沿概念的變遷中依舊頑固地保留了下來。」羅格斯大學的哲學家弗朗西斯·伊根（Frances Egan）如是說。
最早關於月亮錯覺的記載是在3000年前，用楔形文字刻在一塊泥版上，當時被存放在尼尼微的皇家圖書館中。之後，在公元2世紀，古希臘天文學家托勒密解釋說這是被大氣中水分和雜質放大後的結果。他寫道：「這就好比水中的物體看上去被放大了一樣，浸入的深度也彷彿增大了。」因為他神聖的權威，這種物理解釋或者說這種「折射解釋」在之後的1000年裡都沒有受到過質疑。可惜的是，他同時還提出了一種生理學解釋，但被人們淡忘，直到牛頓時代的到來。
舊金山金門大橋延時拍攝的多張月亮照片，攝像頭沒有被月亮幻覺所愚弄，照片中的月亮保持相同大小。
今天，這個生理學解釋被稱為「注視角」假說（angle-of-regard hypothesis）。注視角指的是我們的眼睛（或者頭部）與地平線所成的角度。基於我們視覺系統的生理結構，眼睛越往上看，看到的事物就越小。注視角假說在托勒密時代之後一直被人遺忘，直到1709年，愛爾蘭哲學家喬治·貝克萊（George Berkeley）在同勒內·笛卡爾（René Descartes）和尼古拉斯·馬勒伯朗士（Nicolas Malebranche）等哲學家就當時新興的幾何光學展開的辯論中，才讓它重回歷史舞臺。
笛卡爾和馬勒伯朗士用月亮錯覺來支撐他們的理論。他們認為，視覺本質上是三維的，只靠視覺就能計算出物體的尺寸和距離。貝克萊則持反對觀點。他在《關於視覺新理論的隨筆》中指出，月亮錯覺可以用注視角假說來解釋，他聲稱我們看到的東西本質上並不都是三維的——相反，我們通過在周遭世界中移動，來判斷物體的距離和尺寸。然而，笛卡爾並不接受這種注視角假說。相反，他堅持「視距離」假說，根據這個假說，地平線上的月亮之所以看起來更大，是因為我們認為它比看起來的更遠。
「要想解決一個連伽利略和牛頓都無法解釋的問題，絕對是一個挑戰。」
但這兩個假說都沒有被廣泛接受，直到20世紀40年代，由於哈佛心理學家埃德溫·波林（Edwin G. Boring）的研究，注視角理論才贏得了短暫的勝利。但這是在考夫曼進入這個領域之前的事情。1956年，他決定選擇這個話題作為自己的碩士論文方向，於是，一切都改變了。我問考夫曼，在眾多尚未揭開的科學謎團中，為什麼要選擇研究「月亮錯覺」這個問題，他說「要想解決一個連伽利略和牛頓都無法解釋的問題，絕對是一個挑戰。」
在1962年的論文中， 考夫曼和他的同事歐文·洛克（Irvin Rock）質疑了注視角理論。論文中有一個章節叫「持謹慎態度的理由」，聽起來就充滿了不祥的滋味。在這章中，他們指出，如果你低下頭、抬起眼去看地平線的月亮，月亮錯覺的現象依然存在。他們也批評了波林的實驗方法以及他對笛卡爾視距離假說的評價。
為了探尋新解釋，考夫曼和洛克進行了一系列的實驗。他們用一個裝置在空中生成一束碟形光束，看上去就像是“透過窗子看到的月亮一樣”。他們的研究考慮了以下幾點：室內和室外觀察事物時眼睛的仰角，月亮的顏色和亮度，地形的呈現。前兩者對結果並沒有影響，但是最後一點卻有顯著不同。他們發現，當觀察者對地形的視線被擋住時，這種錯覺就會消失。
這個觀測結果支持了視距離理論——地形的呈現讓我們覺得月亮的距離更遠。當知覺系統“認定”月亮比實際距離更遠時，它會預期月亮比天頂時更小，但由於它的尺寸實際上和天頂時是一樣大的，所以，看上去它的尺寸就被“放大”了。而波林反對視距離假說，正是因為人們聲稱地平面附近的月亮看上去更近而不是更遠。正如行為心理學家恩萊特（J.T. Enright）指出的那樣，這種「大小-距離悖論」（size-distance paradox）需要我們將意識和潛意識對距離的感知拆分開——如果我們感知到月亮更遠，潛意識就會將其放大，但這樣一來，我們就會聲稱它看起來更近。「在潛意識對距離的判定中，一旦它決定了視尺寸，就會在潛意識中產生不能改變的鎖定印象，」他寫道。「這似乎是一個無法解決的悖論。」
但考夫曼的數據清晰地闡述了地形的重要性，其他人的研究也佐證了這一點。考夫曼甚至打電話給正在國際空間站工作的宇航員盧傑（Ed Lu），請他也留心一下在太空中是否也存在月亮錯覺——他說沒有。「除了地球的曲線，什麼都沒有，」考夫曼告訴我。「你感受不到任何距離。」他接著又補充道，他問過那些眼睛像鷹一樣銳利的試飛員是否見過月亮錯覺，他們告訴他：「當然見過，但只發生在飛機降到足夠低的時候。」
在2007年的論文中，考夫曼決定勇敢面對「大小-距離悖論」。對這個悖論的傳統描述中包括三個連續的感知行為：首先，我們因為地形的原因認為月亮離我們更遠；接下來，正因為我們認為它更遠，所以我們感知到一個更大的月亮，比我們認為在那個更遠的距離上應該看到的月亮更大；最後，正因為它看起來更大，由於近大遠小，所以我們會認為月亮離我們更近。 但是，考夫曼表示，「感知並不能引起感知。」在這個因果鏈中，應該至少有一個步驟不涉及到潛意識的感知，而是有意識的判斷，或者是由連接和推斷組成的複雜同步網絡造成的結果。考夫曼說：「我們應該記住，感知是一系列大腦活動計算和分析的結果，比感知本身複雜得多。」判斷和感知會互相影響，但是他們並不是彼此的原因。
清楚無誤地解釋這個錯誤是很困難的，他告訴我，因為「這個問題很不直觀」。他說：「當我試圖解釋這個現象時，我遇到了很多困難。這就是為什麼我如此沉溺於這篇正在進行中的新論文。」在精確解釋人類視覺系統運行機制的問題上，考夫曼並不是一個人在戰鬥——開普勒早在4個世紀前就這樣寫道：
「感知並不僅限於光學，而是一場對於奇蹟的探險。」
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