两儿辩日子不决

 

千古谜团

孔子东游，见两小儿辩斗，问其故。一儿曰：“我以日始出时去人近，而日中时远也。”一儿以日初出远，而日中时近也 。一儿曰：“日初出大如车盖，及日中则如盘盂，此不为远者小而近者大乎? ”一儿曰：“日初出沧沧凉凉，及其日中如探汤，此不为近者热而远者凉乎？”孔子不能决也。两小儿笑曰：“孰为汝多知乎！”

 

本文选自《列子·汤问》。《列子》相传为战国时郑国人列御寇(约公元前450—公元前375)所著，其中保存了许多先秦时代优秀的寓言故事、民间故事。孔子(公元前551—公元前479)，名丘，字仲尼。鲁国陬邑(今山东曲阜东南)人，春秋末期思想家、政治家、教育家，儒家学派的创始人。列子喜欢与孔子针锋相对，挑战权威，可不是现在的追星族。这篇故事，充满了思辨哲学，实证态度和科学精神，不是每一个人都可以回答好的。

 

有人（我国著名天文学家戴文赛教授）考证：日出日落时间和太阳的高度在一年内不断变化，而且随纬度不同 而不同。在其论文《太阳与观测者距离在一日内的变化》中，以北京为例，１２月１５日到１月２２日，中午的太阳比早晚的都近；１月２２日到６月５日，中午的太阳比早上的远，比晚上的近，６月５日到８月１日，中午的太阳又比早晚的都近；８月１日到１２月１５日，中午的太阳比早上的近，比晚上的远。其中１月２２日和６月５日两天，太阳与地球的距离早、午相等；８月 １日和１２月１５日两天，太阳与地球的距离午、晚相等。这是１９５４年的时候计算出来的，可以适用１００年，１００年以后，会相差一天。也就是说，太阳距地球的远近是随时间和地点而变化的，其变化的绝对值与太阳到地球的距离相比，误差可以忽略，所以认为早上和中午同样距离是大致正确的。

 

科学解释

为什么早晨的太阳看起来较中午时大呢?有三种解释，第一，视觉的差误或错觉。同一个物体，放在比它大的物体群中显得小，而放在比它小的物体群中显得大。同样道理，早晨的太阳，从地平线上升起来的背衬是树木、房屋及远山和一小角天空，在这样的比较下，此时太阳显得大。而中午太阳高高升起，广阔无垠的天空是背衬，此时太阳就显得小了。其次，同一物体白色的比黑色的显得大些，这种物理现象叫做“光渗作用”。当太阳初升时，背景是黑沉沉 的天空，太阳格外明亮；中午时，背景是万里蓝天，太阳与其亮度反差不大，就显得小些。第三，光是一种波动，光波通过不同介质时会发生散射和折射现象，所以不同温度分布的气流，对光线的折射效果不同。早晨温度低一点（下面再谈），空气的密度高，光线进入高密度的介质时，显得大，类似于凸透镜的效果。中午的空气温度高，密度小，其折射效果要小，所以看上去小一点。如此，心理现象后面有深刻的物理原理。

 

中午的气温较早晨高，是否此时的太阳较早晨离我们近些呢?也不是。主要原因是在辐射理论中，黑度大的物体吸热多，同时也是散热快（吸热散热取决于周围是否有热源）。所以早上起来，地面温度最低，这是地球向太空（背景温度接近绝对零度）进行辐射散热的结果。把地面温度升高需要时间，所以中午的温度比早上高，这是上午时间太阳能积累的效果。

另外，网上的解释是，早晨太阳斜射大地，中午太阳直射大地。在相同的时间、相等的面积里，直射比斜射热量高。同时，在夜里，太阳照射到地面上的热度消散了，所以早上感到凉快；中午，太阳的热度照射到地面上，所以感到热。这种解释不够科学，辐射强度是差不多的，但不足以解释对冷热的感觉。冷热的感觉是温度差和导热系数综合的效果。同样温度的钢铁和木材相比，前者更冷一点，这是导热系数造成的散热速度不同；流动的空气比静止的空气感觉上更冷一点，这是速度造成的传热速度的不同，两种情况都会造成冷热的感觉，这也是一种物理和心理现象。

 

消防伦理

由此可见，这么复杂的问题，对于生活在春秋时期的人们来说实在是太深奥了。不过古人这种善于观察、善于总结、虚心求教和实事求是的态度是值得我们学习的。“知之为知之，不知为不知，是知（智）也。” （《论语·为政》）列子笔下的孔子倒是符合孔子自述的，只有谦虚才能做出杰出的贡献。现代社会知识无比复杂，更需要这种实事求是的态度。笔者在美国学习消防工程，教授经常提到工程师的伦理学，其中有一条就是不要在已有的经验之外提供任何咨询意见，律师最善于从工程师的从业资质中寻找突破口，所以还是老实本分一点好。个人信誉是安身立命的本钱，不能随意践踏。笔者在网上中文世界看到好多消防常识，经不起推敲，就是犯了外行人说内行话的毛病，误人不浅。消防常识是科学，是需要用《火灾动力学》和《逃生理论》做基础的，用灭火和逃生实践作指导，不是空谈就可以了。

 

消防应用

两小儿辩日的核心认识是大气层的空气温度分布问题，对此在消防工程中有很重要的应用。大部分喷淋头和报警设备是靠温度动作的，其基本假设是，地面温度低，密度大，所以火焰中的气流上升，达到天花板，触发报警器或喷淋头，产生保护动作。但某些特殊地点，如环境温度比较高（如美国凤凰城），或某种特殊人工环境（环境温度低，如加拿大的冬天），室内空气密度发生反向分布，造成热烟气到达不了天花板，让所有的常规报警设备都成为摆设，这是一种极端情况，但需要认真对待。加拿大政府在1970年代投入很多科研经费，就是为了解决人工环境中的火灾报警和烟气控制问题。

 

室内大空间，如大型商场的多层联通共享空间，不能使用常规的报警手段来报警，也是因为室内温度不均衡，上升的烟气有可能不会到达天花板。对此常见的解决办法是用光束（线式报警器）来探测烟气的存在（而不是用点式报警器）。这种方法一样对温度的分布敏感，如果局部气流扰动，造成光束的散射现象，也是会造成误报，所以人们又设计了各种利用可见光的报警手段，就是为了避开看不见的气流温度分布。深入理解气流的温度与密度的关系，有助于理解烟气产物的产生和流动，更能避开危险，方便火场逃生，这是需要提倡的科普常识。

 

有道是，两儿辩日藏科学，圣人不决有伦理。温差视差多应用，消防安全靠理论。

 

 

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