■科學月刊
■祁甡（交通大學光電系退休教授）
唐代詩人孟浩然自武昌遠行赴揚州；他的好友「詩仙」李白特來送行，兩人在黃鶴樓道別，李白目送孟浩然搭船東行，寫下了有名的七言絕句：
故人西辭黃鶴樓，
煙花三月下揚州；
孤帆遠影碧空盡，
惟見長江天際流。
其中，「孤帆遠影碧空盡」一句中的「碧空」二字，另有版本寫為「碧山」。近讀張雙英教授的文章（張雙英、沈秋雄等編撰，《中國古典詩歌欣賞系列》初級第四冊，國立編譯館，2004年），他認為「碧空」在內容上顯得比較空泛，不如「碧山」具體。他說：「船越去越遠，最後只剩下一點帆影，終於消失在碧綠的山影下。」但是，如果從物理現象來看，應該是「碧空」較為合理。
以下，我們可以從光在大氣中的散射現象，來判讀這個詩句。在睛朗的天氣，天空是碧藍的；科學家們仔細觀察研究了其中的原因。
1871年，英國物理學家瑞利爵士（Lord Rayleigh）在一篇論文中提到：當光波被遠小於光波長的粒子（如空氣分子）散射時，散射光的強度與其波長的四次方成反比，這就是有名的「瑞利散射原理」（Rayleigh scattering）。短波長的紫、藍色光比長波長的橙、紅色光更容易受到散射；結果，散射光以短波長為主，整體看起來就呈現藍色。經過二十多年的研究驗證，瑞利在1899年，確立了他的推論：「日光經空氣分子的散射，可充分解釋天空是藍的。」
但是在1900年空氣密度被測定後，瑞利的推論產生了矛盾。因為，大氣層的中、下層，密度變高，空氣分子間的距離亦也遠小於光波長。在高密度均勻介質中，只有前向散射光因建設性干涉而繼續前進，其他橫向、後向的散射，均因破壞性干涉，而變得很小，甚至消失不見。因此，日光穿過中、下層空氣時，便不會產生橫向散射光，這時，天空看起來應該是黑的。
不過，後來在1908年至1910年之間，波蘭物理家史摩勒丘司基（Marian Smoluchowski）及物理學家愛因斯坦（Albert Einstein）先後都考慮到空氣分子密度變動對光散射的影響。經過他們的研究，發現分子間橫向散射光破壞性干涉不完全，剩下了部份散射光。這修正了瑞利的理論，也解決了這個矛盾，說明了「碧空」的原因。
我們再來探討「碧山」的問題。如果山近看是碧綠的，根據上述的理論，距離愈遠，綠光逐漸被散射掉，留下青黑色的暗影，遠山如黛是也。所以，遠山不可能是碧綠的。有詩為證：「遠山如黛近巒翠，嵐煙氤氳霧飄飛。孤亭佇立觀自在，萬古長空雲陶醉」。
所以，細究物理現象，李白送孟浩然的這句詩應該是：孤帆遠影碧空盡。而「碧空」也可與詩中最後一句「惟見長江天際流」呵成一氣，勾勒出水天一色的景色，意境深遠，詩中有畫也。
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