May 2020 – 余海峯 David | 物理喵 phycat

我很少把重點寫在文章的開頭。

在科學中，重要的並不是一個理論有沒有可能是正確的，而是該理論有多可能是正確的。因此，在科學中要下結論，最重要的是計算理論正確的機會率。即使在難以客觀估計絕對機率的情況下，科學家亦應該比較各種理論的相對可能性。比較後，縱使不知道最有可能的一個是否真的就是對大自然現象的正確解釋，至少我們必須如實報告：哪個比較有可能、哪個又比較沒什麼可能，支持各種論點的證據是什麼，以及又是如何計算出／比較出那些機率的。

我們很可能聽過一句說話：「在排除了所有可能性後，剩下的無論再不可能，也是真相。」這句說話的邏輯當然正確，但有時候我們在引用這句說話去佐證自己的論點時，都會忽略了一個重點：是否真的已經窮盡了所有可能性？

我舉一個較簡單的例子：很多不明飛行物體的報告，目擊者都會從完全不確定——目擊的是「不明的」物體——突然跳到完全確定的結論——「那就是飛碟！」要知道，從「不明的」、未能辨別的物體，到「就是飛碟！」之間，相隔著一道鴻溝啊！比如說，那是自然現象（例如雲與光線造成的錯覺）或者是人類飛行器具如直升機或飛機，這些源自地球的解釋都比外星飛碟等源自地外的解釋更有可能。

另一個相似但比較複雜的例子，是幾年前天文學家發現了一顆恆星的不尋常閃爍現象。很多媒體大肆報道，稱「天文學家發現了外星建築物的證據」。但其實只要去讀讀原論文，作者們事實上提出了四、五個可能的自然解釋，比較了各種解釋的機率，甚至在文章中連「外星人」一詞都根本沒有出現過。他們只是作出了「現階段不知道是什麼原因導致恆星不尋常閃爍」的結論，卻被媒體寫成「因為不知道是什麼，所以是外星文明」的炒作報導。

再說一些比較貼近人類生活的例子。近來我看了不少世界各地奇怪案件的調查資料，其中有些令人費解：負責這些案件的調查員都偏愛比較不可能的解釋，然後稱這些解釋是「有可能發生的」。就算假設調查員都是公正的（這點當然不一定），這種調查方式也是極有問題的。原因就如同上述例子，在「真相」與「有可能發生的事」之間，往往仍然有著許多未能被排除的「更有可能發生的」可能性。例如有一宗，一個男孩在山上被發現雙手被反綁在背後，然後在一個斜坡上吊頸而亡，竟然被認為是自殺而結案。科學上，當然未能排除這個可能性，但同時都未能排除其他他殺的可能性，他殺可能性的機率亦不太可能較自殺的低。科學鑒證亦是科學，必須遵守科學的研究方法。

事實上，日常生活許多事情都可以運用這個科學原則。例如飯煮得不好吃，是廚師功力不足，還是廚具有問題？或者是否食材本身有問題？理性地比較各種可能性的機率，才能幫助我們找出問題的源起，能夠幫助我們作出合理的決定，以解決問題。習慣科學式的思維，也能夠幫助我們分析身邊社會發生的事情。

希望大家在亂世中都能保持科學的獨立思考。

延伸閱讀：

《人類並沒探測到外星巨型結構》——余海峯

我們知道一年有四個季節：春季、夏季、秋季、冬季。你知道為什麼嗎？

很多人以為這是因為地球繞太陽的軌道是楕圓形的，因此地球有時離太陽近一些，就是夏季；有時離太陽遠一些，就是冬季。然而，這個理論有著致命性的缺陷。如果季節成因真與地日距離有關，那麼無論身處地球上哪裡，季節都應該是一樣的。可是，事實上南北半球的季節卻是相反的。當北半球是夏天，南半球就是冬天，反之亦然。

（北半球霸權：事實上，當地球位於軌道上最接近太陽的位置，即「近日點」時，北半球正是冬季啊）

哪麼，究竟為什麼一年有四季？原來這是由於地球的自轉軸是傾斜的，而自轉軸傾斜的方向在一年中都不變。對於生活在北半球的人，在夏天時太陽以較高的角度直射地面，因此就比較熱；而在冬天，太陽照射角度比較接近地平線，地面吸收的熱能就比較少，所以就較寒冷了。

南北半球季節與春分、秋分、夏至、冬至在一年中的日期和地球繞日軌道的圖示。注意地球和太陽的相對大小並非為真實比例。Credit: Wikimedia Commons

一年四季中有許多節日，但大部分其實都與文化有關，跟天文學沒有什麼關係。之不過，你又知道原來有幾個特別日子，在天文學中有著重要意義嗎？

每年3月20或者21號叫做「春分」，在這一天，無論我們身處地球哪裡，太陽的日照時間都剛剛好是12個小時。耐在春分之後的北半球，每一天的日照時間都比12個小時更長，而且越來越長，直到6月20或21號，叫做「夏至」的這一天。這天是北半球日照最長的一天，而相反地在南半球則是日照時間最短的一天。在夏至之後，北半球的每一天會越來越短，南半球則越來越長。

然後是9月22或23號，稱為「秋分」的一天。這天是春分的相反，在這一天，無論我們身處地球哪裡，太陽的日照時間都剛剛好是12個小時，而秋分之後日照時間都比12個小時更短，而且越來越短。最後就是「冬至」，在每年的12月21或22號。冬至可說是夏至的相反，在這天是北半球日照最短、南半球則是日照時間最長的一天。在冬至之後，北半球的每一天會越來越長，南半球則會越來越短。

在農曆中，這四天就是所謂的「四時八節」中的「四時」，是廿四節氣中最重要的四個節氣。在西曆中，這四個日子亦由於其天文學上的重要性，同樣被特別稱之為equinox（分）和solstice（至）：春分vernal equinox、夏至summer solstice、秋分autumnal equinox、冬至winter solstice，而節氣則稱為solar term。

有趣的是，春分、秋分、夏至、冬至在農曆和西曆中都是重要的節日，但在農曆中它們並不會每年出現在固定的日期，而在西曆之中它們卻固定在上述日子。這跟兩種曆法分別如何處理月份有關。

我們常說的西曆，其實叫做格里曆（Gregorian calendar），是世界通用的曆法。格里曆是一種陽曆（solar calendar）。陽曆的意思是，太陽在一年中相對背景星空的位置（黃道）在曆法中的日期是固定的。換句話說，由一個節氣到下年同一節氣之間的日子排列方式是固定的。這就是為什麼格里曆對於閏年的處理很簡單，而且新年都必定在同一天，因為每天都會對應於太陽在黃道的某個位置。亦因此，春分、秋分、夏至、冬至的日期不會相差多於一天。

至於農曆，很多人以為是陰曆（lunar calendar），但其實它並不是陰曆。陰者，太陰也，即月球。陰曆就是根據月球的月相而製成的曆法，例如伊斯蘭曆就是陰曆的一種。月相是太陽、月球、地球之間的相對位置造成的，但由於月球環繞地球運動（陰曆的根據）與地球環繞太陽運動（陽曆的根據）並無關係，因此陰曆裡的四季更替並不是固定在某幾個月的。

農曆其實是一種陰陽曆（lunisolar calendar）。故名思義，它結合了陰曆和陽曆，同時考慮到地日互動和地月互動對曆法的影響。因此農曆新年在陽曆中的日期雖然會浮動，但最多浮動約一個月的時間，不會發生陰曆新年日期浮動整整半年的效應。廿四節氣（包括春分、秋分、夏至、冬至）在農曆中的日期亦會浮動，因為節氣是根據太陽在黃道的位置（即地球繞太陽運行的位置）來決定的，而農曆月份的時間長度則是依據月相來決定的。因此，農曆的置閏方法十分特別，即我們可能聽過的「19年7閏」和「5年3閏」規則，而且是置閏月而非閏日。關於農曆置閏的詳細規則，請參考延伸閱讀文章。

日常使用的曆法其實藏著很多有趣的天文知識，以後有時間再慢慢與大家討論。

封面圖片：Sandro Botticelli 15世紀畫作Hl. Augustinus in betrachtendem Gebet, Detail