Vsauce - 扭吧，果凍宇宙

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免費 3D 星際導航軟體 Celestia: http://sourceforge.net/projects/celestia/

另一個不錯的 3D 星際導航: http://moebio.com/exomap/viewsofthesky/2/

minutephysics 頻道，解釋「為何由『夜空是暗』的可推出宇宙不是無窮大」的影片 http://www.youtube.com/watch?v=gxJ4M7tyLRE

溫故知新，Vsauce講動態影像的視覺錯覺: http://www.youtube.com/watch?v=Iw8idyw_N6Q

滾動快門／果凍效應: http://www.diyphotography.net/everything-you-wanted-to-know-about-rolling-shutter

含有果凍效應的多媒體資源:

吉他弦: http://www.youtube.com/watch?v=TKF6nFzpHBU
http://boingboing.net/2010/08/20/explain-this-photo.html
http://imgur.com/YQrBF
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/15/Rolling_shutter_effect_animation.gif
http://en.wikipedia.org/wiki/Rolling_shutter
http://www.youtube.com/watch?v=Fg9Ph53ka2I

譯者補一個頗酷的：透明鼓皮的振動
https://www.youtube.com/watch?v=SN3GXj4r_1s

換個角度看北斗七星: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b9/Astro_4D_uma_rg_anim.gif

航海家計畫: http://voyager.jpl.nasa.gov/where/

天體看起來的尺寸列表（視角大小，angular diameter）:

http://danbliss.blogspot.co.uk/2011/07/deep-space-to-scale.html
http://apod.nasa.gov/apod/ap061228.html
http://mikkolaine.blogspot.co.uk/2014/01/size-of-deep-sky-objects-compared-to.html
http://www.slate.com/blogs/bad_astronomy/2014/01/01/moon_and_andromeda_relative_size_in_the_sky.html

星際果凍效應:
http://www.madsci.org/posts/archives/2007-05/1179062966.As.r.html
http://physics.stackexchange.com/questions/45255/how-distorted-does-the-andromeda-galaxy-appear-to-us-due-to-the-speed-of-light

關於光奈秒的絕妙段落: http://books.google.co.uk/books?id=rKFhqlzjv-IC&pg=PA22&redir_esc=y#v=onepage&q&f=false

一個銀河系年（銀河系「自轉」一周需時）: http://en.wikipedia.org/wiki/Galactic_year

維基列出導致遙遠天體晦暗的因素:
http://en.wikipedia.org/wiki/Inverse-square_law
http://bit.ly/1g2Suuh
http://en.wikipedia.org/wiki/Red_shift

[A cappella -ish 配樂]

嘿！你正在收看 Vsauce。我是主講人 Michael。

如你所見，我被「扭曲」了。

你正在看的影像，其中的畫素在時間軸上平移過

畫面經一漸層遮罩處理：顏色越深代表該像素延遲越久

這個扭曲效果頗有趣，肯定在現實中看不到......

或者，它真的存在？（招牌賣關子 XD）

不計其數的暢銷數位攝像機，

其影像發生扭曲，原因是基於時間上的延遲。

正如前面你所見，

只是實際上要更，更，更不明顯的多。

正常狀況下，你甚至不該發覺的。

它有個專名：
滾動快門（Rolling Shutter），又稱果凍效應

數位相機的感光元件在擷取畫素時，並非同時啟動，

而是迅速的掃描整條整條的像素。

兩者差異通常微乎其微，除了以下情況：

一旦拍攝物的移動比像素掃描快得多，成像就會

出現流動、搖擺與模糊－－眾所周知的「果凍」效應。

迅疾的物件，如吉他絃（意外示波效果，超酷）、

飛機螺旋槳，都是著名的變形物。

意外的，人類有可能也會被「扭曲」，

像這張乍看無奇的相片被上傳求鄉民圍觀，

這台相機由左向右掃描畫素，在這一瞬間，恰巧捕捉到

一次眨眼：掃描之初眼皮闔著，至掃描結束眼皮已開。

幾分之一秒之差，竟使得倒影靈異了起來（毛啊）。

但果凍效應並不只是個特例，

它其實象徵著某種本質、無可避免的「扭曲」，

這「扭曲」影響著我們所見的一切，

它並非透過相機感光元件而產生。

事有輕重緩急，

我們先來討論各種扭曲失真。

幻想（hallucination），是在外界本無一物時，

彷彿看見了什麼東西－－並非透過感官激發。

但若說刺激真實存在，只是你的感官解讀錯誤，

那叫做錯覺（illusion）。

但甚至，有些扭曲早在知覺、心靈並未攪和進去時
就產生了，

它們是光學現象（optical phenomenon），

它們不是感官、知覺出的錯。

而是光與物體本身的性質（物理定律），使某些事物
顯得就與其實際樣貌不同。

（譯註：哲學上的「客觀實在性」大哉問－－
「月亮在你沒看它時還在那兒嗎？」）

若你仰望星空，看到一把活靈活現、巨大無比的舀水瓢，

那你準是出現幻覺（hallucinating）了。

但如果你見到的是一張平面，上有閃爍點點，

點之間似乎可玩連連看，畫出北斗七星，

這下你是陷入錯覺（illusion）了。

之所以是錯覺，是因為那點點繁星

只是看起來像在同一個平面而已，

像在漆黑天穹上戳出偷光的洞眼兒。

現實中，每一個小點都是一個恆星（幾乎），

在三度空間裡距離彼此好多光年之遙。

用 Celestia 這個免費軟體（連結洽影片敘述）超讚的

3D、實時、可以自由改變太空中不同視角的
星座圖視覺化。可以發現，

北斗七星在地球以外的觀點，一點都不像勺子或瓢。

到頭來，所有星座與星群（asterism）的分派，都只是地球視點下（geocentric）的錯覺（illusion）。

從一種超脫的視角看，所有星座連線是一顆刺球，

全都指向中心某一個點－－那個替他們命名的行星。
（這是必然，想想看原因^^）

但這錯覺無可厚非，因為地球是至今
任何人類能採取的唯一視點。

即使航海家一號（Voyager I）－－至今離地球最遠的人造有形物

（譯註：無形物，如電視轉播的無線電波則傳更遠，參看Vsauce: "What Will We Miss?", "Last Words"）

其所飛行的距離，也尚不能使其觀察到的星座形狀，與在地球上觀察的，有最細微的不同。

（譯註：Vsauce這個地球最熱門科學脫口秀頻道，絕對不會錯過各種星際飛行話題。參看 "Will We Ever Visit Other Stars?", "If" 以及更多）

也無可厚非的是，古人的肉眼、和愛玩連連看的腦袋，

並不是星座圖上沒包含到那些更遙遠恆星的主因。

確實，若人類擁有鷹眼或貓眼可看得更銳利更明亮，我們的星座會放進更多星星。

但是也該究責的是某些光學現象：

假如沒有哈柏紅移、光強度隨距離平方反比衰減、各種太空塵埃雲的阻擋散射（見附註），

遙遠的天體大可展現其壯美，

而地球的夜空也會壯麗得驚心動魄。

許多天體無比巨大，

只不過它們太過於晦暗，其巨大不得彰顯。

當我們看著哈伯天文望遠鏡，拍攝遙遠天體的相片，

例如寶瓶座的螺旋星雲，

我們直覺會想，沒了望遠鏡，這天體在星空中也只是一個點那麼大吧。

但大錯特錯啊。

即使螺旋星雲距我們700光年，它直徑長達3光年。

若我們能讓螺旋星雲不那麼暗，

若肉眼能像相機長期曝光，

我們才能看到其廬山真面目：

螺旋星雲看起來足足是月球的七成大。
（譯：使用視角計算，angular diameter）

這張照片是有嚴格根據的，是模擬若該星雲亮度加強
到肉眼可見，在夜空看來的樣子。

順便說，月球其實在天空占不了多大。

你若把月亮想像成奇幻卡通或電影裡大大的月輪，就中了幻覺了（譯註：製造大月亮幻覺，無須布景或CGI或到外太空拍攝，只需長鏡頭）。

要破解這幻覺，試著下次見到月亮時做做看，

拿一張打孔紙，[撕一張]

月亮的視角（angular diameter）大小，大約是打孔紙的洞口，舉在一手臂之遙處的大小

（月球的視角 約半度，而人手臂前伸到底時食指指甲約1~1.25度角大，這是個簡易估計視角大小的方式）

真的，試過你就知道。

一個動作顯示月亮的嬌小玲瓏
（譯吐：然後你就被割耳朵了）

獵戶座星雲會顯得更大，倘若亮度也加強到肉眼可見。

而仙女座星系，哼，肉眼看是夜空上連玻璃上的髒汙都稱不大上的一塊。

要是肉眼凡胎得以頓悟，見其法相金身......

仙女座星系會看起來像這樣。

(´◓ｑ◔`)

好吧，我們的夜空實際上不長這樣，

遙遠的天體看起來就是晦暗，萬分可惜。

但光仍然在速度上占上風：

光，到哪兒，都是，最快的。

在真空，光速高達每秒三十萬公里。

快吧！（招牌的欲毀得先褒，欲砸得先抬 XD）

但是，不盡然。（你看吧，呵呵）

我是說，比起宇宙裡的東西之間難以想像的距離，

光不快，完全不夠快。

澳洲雪梨，距離十四分之一光秒，就到了倫敦。

但仙女座星系，距離倫敦兩百五十萬光年。

要作兩者間的比例對照，
（譯吐：不可能，沒門兒，辦不到，無理です......）

我們做一趟假想的光速旅行，從倫敦到雪梨，會像這樣

準備，３，２，１

出發。到。

不錯齁。

這裡是仙女座星系，還是假設光速旅行

－－先不論相對論性效應
（譯註：時間膨脹，以光速運動者到哪裡都是一瞬間）

我們來看以光速要到那裏，旅程會長怎樣
（譯吐：算你狠XDDDD
YouTube會取締你長達2.5百萬年的影片的）

準備好了嗎，來來來我們來。

３，２，１......
（譯吐：你跟我莊孝維XDDDD 2.5百萬年啊）

光速出發！

（譯吐：正是小叮噹沒電池－－袂叮袂噹。）

嘆~~~

好啦，認真說，這旅程爛透了。

即使以光速－－宇宙中的速度上限－－跑一整年，旅程的百萬分之一都沒走完咧。

那就是宇宙的廣袤啊！還只是到仙女座星系「而已」。

說起來，某種程度，叫人難過呢。

話頭繞了一大圈，仙女座星系帶我們回到了數位相機的果凍效應。

仙女星系超級巨大，目前估計直徑是7萬到12萬光年。

而我們觀察該星系的角度是傾斜的，

也就是說仙女座星系離地球最遠的一端傳來的光線，
所代表的樣貌的年代，

要比最近的一端傳來光所代表的年代，還古老幾萬年。

仙女座星系發生的改變，在較近一端要比在較遠一端，
會更早被我們知悉。

仙女座星系，同我們的本銀河系一樣都會自轉，某些區域與其銀河系中心的相對速度達每秒幾百公里！

我們從數位相機與螺旋槳的例子中學到，高速旋轉的物體加上時間差會產生「扭曲」的成像。

也就是星際尺度的「果凍效應」（Rolling Shutter）。

用其他東西，例如一個旋轉的棋盤作類比，想像棋盤的前端比後端時間上較「新」。用電腦將此效應誇張化，

你看這景象豈不迷幻（trippy）又搶眼呢。

所以，剛才的圖解是要表示，我們看見的仙女座星系也是果凍搖擺、或哈哈鏡那樣的「扭曲」影像嗎？

其它遙遠的星系也是？

嗯，技術上來說......

...（招牌賣關子）...

沒錯是啊。

但扭曲的效應小得微不足道，就是忽略掉也不打緊。
（吼，招牌莊孝維）

蛤，你問為什麼嗎？

我從實招來，這些圖解中使用的旋轉速度，
全都不成比例地誇張化了。
（譯：估計圖示轉速 4-5 rpm，稍後比較真實轉速）

數據上說，確實，銀河系內的物體繞銀河中心公轉，速率最高可達每秒幾百公里。

但考慮到銀河系約莫十萬光年的跨度，100km/s才不過萬分之三光速，因此完成單一次公轉就要花個幾億年。

（譯：考慮一年＝525600分鐘（＜吉屋出租＞數），把銀河系公轉換一個完全不相稱的單位：2E-15 rpm）

於是乎，前述近端／遠端光程造成的幾萬年差距，跟星系內部物質的「超高速超遲緩移動」所需時間的幾億年相比，微不足道，棋盤即使有轉卻也和沒轉無異。

假如你真要對天文望遠鏡看仙女座星系的圖像進行修正

以彌補這轉動加上時間差的「星際果凍效應」。

整個星系最極端的點也只需位移全圖寬度的萬分之一，

在本圖中，比一個像素還小，

根本無法察覺，因此沒什麼大不了。

但，不重要不代表不存在，它是真實的
（譯吐：好啦，隨便啦XDDD）

嚴格來講我們所見萬事萬物都因「光速是個有限的值」，此一物理事實而「扭曲」。

像你的腳！離你的眼睛大約 5-6 奈光秒。

也就意謂著你盯著你的腳，其實是在你看5-6奈秒以前的腳所在的位置。

5-6奈秒以前的過去（的腳）。
（普朗克時間單位約是 5.4E -44 秒，因此我們可以認定眼腳延遲有意義且忽略不得XDDDD）

當然，這麼短的延遲幾乎沒有儀器能測得出其存在。
（其實可以，截至2010年，人類測出最小的時間間距為 1.2E-17秒。或 12 attosecond，atto = 10^ -18）

測不到，但至少可以推論並計算。
（精神勝利，耶）

（招牌的冒出來）若剛才說的讓你感到有些落寞，
即使以最銳利的心智、最好的儀器

外物的樣貌仍然依「你在哪裡」而變，

這根本性的光學現象保證，表像永遠是相對而言的。
（譯者剛好是個「絕對相對主義份子」）

別感到難過。英文中不也稱和你最親近的一群人作
親戚（relatives, 相對）嗎？

我們其實都是一家人。
（我已經崩潰不知如何吐槽了 ╮(╯▽╰)╭ ）

一整族的參考系（相對論概念，此處是 family 的物理名詞雙關）就像真正的家族一樣有時難以湊合，

但總是有些新奇事情可以探究。

這一集中，我要特別感謝我的影像編輯者。

「蓋伊老兄」他完成了本片中各種果凍「扭曲」效果。

(°□°;)

我也要感謝各位觀眾，因為

一如往常，感謝收看。

Ｊ殺毀啦 Σ（╬￣皿￣"） 啊啊啊此集崩壞!!

（譯：秦紀維@fb, subbed via amara.org）

（千萬不要給伊藤潤二看到這個啊。）

（招牌的回馬槍）嘿，超酷新消息。

我 Michael 將會參加 在孟買舉辦的 YouTube FanFest with 惠普。相關情報見影片敘述。

如果你能來參與，我期望在那頭見到你。

（招牌的縮頭）