观察初升或将没入地平线的月亮时，你会发现它们看起来比当空照的皓月大了一倍。尽管万千年来，每逢满月，人们都能一睹此景，但为这光学幻象做一合理的解释是极其困难的。
早期的占星家认为月亮的大小真的是变化的，他们觉得月亮在白天落下时会像气球一样膨胀，一旦升起到夜空中又会迅速地缩小，直到黎明前又重新膨胀。当然这个理论早就过时了。
的确，由于月球的轨道更趋近于椭圆形，轨道上的不同点距离地球的差别最大可超过四万公里。不过一夜时间还产生不了很大的距离差，尚不足以解释为何月亮在晨昏时分显得如此大。
再有，人们以为近地平线的月亮更靠近地球，所以看起来更大。其实事实恰好相反，圆月当头时月亮距离人的位置最近，当它在地平线时反而距离稍微增加一些，因为人和月亮之间多隔了半个地球，大约6000公里。
于是人们又构想了另一种可能性：大气层使月光发生了某些弯曲。然而，摄影技术马上令此说不攻自破：通过对一整夜月亮过程的完整拍摄，照片上的月亮在任何时候都一样大。这说明尽管肉眼看来月亮的大小差别明显，但在相机眼里，无论月亮在天空的什么位置，其大小几无变化。
试试看：用一些简单的办法便能观测月亮的尺寸，发现其变化是否仅是一种幻觉。满月时你带上一片阿司匹林到室外，拿着药片，对准月亮，伸长胳膊，用它遮住月亮。你首先会吃惊地发现小小的药片竟能遮住地平线上初生的巨大圆月；随后，待月上中天时，你会更加惊奇地看到，药片依然能遮挡住月亮。还有一种方法，透过卫生纸的卷筒瞭望地平线上的月亮，月亮会突然显得小了很多。这个实验显示，月亮尺寸的变化显然与观察的方法有关，说白了，差别不过是一种幻觉，缘于我们对所见月亮的想象。
尽管月亮尺寸的变化仅仅是一种幻觉，但距离依旧极大影响了人们对月亮的观感。月亮在空中的位置无碍你们之间的距离，的确，地球的转动会带你更靠近月亮，但前面已解释过，那点儿差别相对而言无关痛痒。比距离本身更重要的是我们的大脑如何解读距离的远近，有种理论认为，地平线处的月亮看起来比当空的明月远得多，因为月亮初升时你能拿地面上的物体，比如建筑、山峰与树木，作为参照。
不过此说存在一个问题，你其实不必借助任何旁物便能体验类似的幻觉。高空飞行员看到了比地平线处更大的月亮，却无需用任何物体加以对照。月亮的幻觉同样出现在沙漠或海上，那里没有任何能够参照的物体。
试试看：在一个晴朗的夜晚，你背向初升的明月站立，然后你弯下身，从双腿之间探头张望圆月，从这个有些尴尬的视角看来，月亮显得小了不少。做这个实验时你还可以注意观察：你的脑袋探到怎样低的程度，月亮才开始看着显小？
那么到底是什么让近地平线的月亮显得更大呢？我们已知，无论月升月落，它在你视网膜上的成像整晚都大小相同、从未变化。一个最流行的解释是：我们的大脑无法将天空想象成一个球体，而是想象成一只倒扣的浅碗，如此一来，上空就要比地平线靠近了很多，大脑因而有了两种不同的参照。
一方面，月亮在视网膜的投影完全相同；另一方面，由于局限，大脑又假设地平线处的月亮更远。相同大小，不同的距离，大脑如何调解如此的矛盾呢？唯一的办法便是使其中的一个显得更大。那个远一些的月亮要想保持尺寸不变，便必须更大一些，所以便有了如是的幻觉。
历史迷雾
伽利略果真从比萨斜塔上扔过铁球？
有一个家喻户晓的传奇：16世纪80年代晚期的某一天，伽利略爬上了比萨斜塔，随身携带着一枚子弹丸和一发炮弹丸，他发起了一场战争，不是向哪支军队，而是挑战两千年的科学迷信。
那时，物理学大多还遵循着亚里士多德的教条。古希腊人相信，物体下落的速度与其重量相关。亚里士多德就宣称，一百磅重的土块与一磅重的土块同时落下，大的每下落一百米，小的下降一米。此说如今很是荒诞不经，但彼时却被奉为圭臬。
那一天，伽利略并不是要证明：任何尺寸、重量或密度的任何东西都以同样的速度下落，他并不相信那些。他所相信的是：同时扔下子弹和炮弹，它们会几乎同时落地。塔下面聚集着学生、教师和一些科学家（那时称为哲学家），全都屏息以待。据说随后发生了这样的故事：伽利略将两球抛下塔墙，双球划破长空，同时砸向草地。伽利略的主张大获全胜，亚里士多德统治近两千年的理论被彻底推翻了。
此事要是发生在网络时代，一定会被全程直播，事件的进程将毫无争议。但在四百多年前，照相术还没发明，现场也没有画家进行速写，甚至当时也没人留下相关的记录。过了60年，也就是伽利略去世12年后，有关实验的叙述才首次出现。讲述人是温琴佐·维维亚尼(Vincenzo Viviani），乃伽利略的密友与传记作者，整个传奇被他概括进寥寥几行文字。维维亚尼提到，伽利略的实验不止做了一次。据此，几位后世的作家添枝加叶将故事描绘成：眼见自己所虔信的亚里士多德的理论当场破灭，观众们感到异常震恐。（在YouTube上你一定能找到类似的访谈视频。）
如今，人们甚至在热议比萨斜塔前是否真的发生过那个实验，考虑到争论的激烈程度，我们不禁要问：何必如此计较呢？毕竟，结论摆在那里，至于伽利略怎样得出的结论似乎并不重要。不过有迹象表明，至少有两人有机会抢在伽利略之前捷足先登。一位是鲜为人知的6世纪的约翰·菲洛波努斯（John Philoponus），他曾讲过：如果两个不同重量的物体一起下落，它们同时落地，而不像亚里士多德所言与重量相关。依据菲洛波努斯的说法，甚至一个物体比另一个重一倍，落地的时间差也小得可以忽略。
随后，距伽利略登上比萨斜塔之前仅4年，荷兰代尔夫特的一位名为西蒙·斯蒂文（Simon Stevin）的数学家兼工程师描述了他扔两个铁球的情形：两个铁球，一个比另一个重十倍，从9米高处同时落向一块木板，两球同时砸到木板，几乎只听到一下撞击声。
伽利略本人对比萨斜塔的实验只字未提（据说只对维维亚尼讲过），不过他确实声称用子弹和炮弹做过测试，并预测如果所抛的是其他物体将会发生怎样的情况。比如，他预言一个铅球和一只木球从一百米高处落下，落地时先后差距不会超过一根手指的长度。（注意：他并没说真的曾试过。）
无可否认，伽利略令科学挣脱了古希腊传统而进入17世纪。不过颇为讽刺的是，尽管（传说中的）比萨斜塔实验闻名遐迩，但伽利略对下落物体的预测却是错误的，他忽略了空气阻力。在空气中下落的物体会受到摩擦力的牵扯，当物体从足够高的地方下落时，比方说一个跳伞者，他会不断加速，直到空气阻力增大到足以抵消重力，他便达到了恒定的速度。
物体受空气阻力的程度取决于它的尺寸和密度。从20世纪60年代到21世纪初，科学家们进行了多次尝试，都希望重现伽利略的实验。
其中一个实验使用了相同尺寸的铁球和橡胶球，两个密度不同的球从38米高处落下（大体相当于13层楼高），当铁球着地时，橡胶球距地面尚7米。科学家还对伽利略的推测进行了计算，如果铅球与木球的直径同为10厘米，同时从100米高处落下，到达地面时，两球的差距应为5米，远非伽利略所预测的一根手指的差距。木球与铅球的密度不同，那么密度相同的情况又会怎样呢？伽利略预言过，如果两个分别重一磅与一百磅的铁球，同时从60米以上的高度落下，撞地时两球先后的差距不会超过5厘米。可是，这位大科学家又搞错了，两球实际的差距会在1.2米以上。
在没有空气摩擦力的条件下，所有的物体，无所谓形状、密度和尺寸，都以同样的速度下落并同时着地。真空条件下所做的许多实验都证明了这点。人们可以在地球上创造真空环境，类似伽利略的实验也确实在真空条件下被重复过，但真正激动人心的是在月球上进行测试。当阿波罗15号飞船到达月球后，宇航员大卫·斯科特（David Scott）用一片羽毛和一把锤子进行了试验，他让它们同时下坠，模糊的录像显示两个物体分毫不差地同时跌入了月球的尘埃。在试验前，宇航员就对结果信心十足，其实试验明显存在失败的风险。事实上，在成功演示之前，斯科特曾尝试过一次，但静电使羽毛粘在了他的手上。这次意外还揭示了另一个重要的问题：即使在月球上，当两个重量相差悬殊的物体同时下落时，你会不自觉地让较轻的那个先脱手，尤其是在握住物体双臂伸直的情况下。
试试看：找一个纸盘，切下硬币大小的一块。用食指尖托住这块纸盘，另一根食指托住一枚硬币。现在，让它们同时下落。硬币会先落在地板上。通过这样的试验，你可能得出错误的结论：重的物体下落得快。
现在，将剪下的纸盘放在硬币的上面，再一起下落，二者将同时着地。原因？当把纸盘叠放在硬币的上面，下落时硬币替它遮挡住了空气阻力。第二个试验表明，决定下落快慢的不是物体的质量，而是空气的阻力（或曰空气摩擦力）。
上面的事实未必能说服所有的人，要知道，有四分之一的北美人竟然相信：如果某人跳下悬崖，他将一路下坠，并在半途中慢下来、停下来，就像动画片里的歪心狼那般。相信越重落得越快的一定大有人在，那毕竟是凭直觉的判断，尽管直觉往往引人们走入歧途。假如你也这样认为，我们不妨来场头脑风暴。想象我们有两个球，一个重10磅，一个重1磅，照亚里士多德的思路，十磅的球更重，所以它便落得更快。那么，要是将两个球连在一块儿会怎样？亚里士多德的信徒会认为：由于受到一磅球的拖累，连在一起的球会比单个十磅的球降速得更慢。且慢，越重越快的逻辑似乎在这里发生了问题，因为两球相连后重量增加了，理应落得更快才是。是更快还是更慢，二者岂可同时并存？所以，唯一的可能便是它们从来都落得一样快。绕了一圈，赢的还是伽利略。
比萨斜塔前的秘密很可能永无昭示之日了。我不禁追问，为何这般离奇的情节却有如此盛名？在一个戏剧化的单一故事里，一个人彻底扭转了人们对事物原理固守千年的看法。这哪里是科学，这是表演才艺！
如此而已。
