为什么有的云看起来比别的云更立体？

这个问题其实也困扰我好久了，我都已经不知道自己开始过几次这样的对话了。尤其是夏天傍晚天空上总是有很多非常好看的云，于是就会导致如下的对话：

“哎你有没有觉得有的云比其他的云看起来更立体啊？为啥啊？”

“啊好像是有啊？我也不知道。”

“一会儿吃啥啊？？”

不过虽然我看起来像是随口一问，但如果没有得到答复的话我是会一直记在心上的，那么今天就让我来一探究竟吧！！

首先，在回答为什么有的云看起来比别的云更立体之外，让我们后退一步，冷静地问问自己：为什么云会看起来很立体？

我们都知道，我们能看见任何事物，都归功于我们的视觉系统。而所有的视觉信息，在进入大脑之前，都要先经过视网膜（retinal)。可是视网膜是“膜”，是一片极薄的组织，外界事物投影到视网膜上，难道不都应该是二维的吗？其实我们能看到任何立体的事物都可以说是像魔法一样神奇，而这个魔法在认知科学里面有个学名：深度知觉（depth perception)。

要知道，深度知觉可以说是对任何一种动物来说都极端重要的。比方说你要找吃的，你得知道吃的离你有多远。你想跳到对岸，你得知道你要跳多远。总之意识到这个世界是立体的是一个比较优雅的动物的基本个人修养之一。也正因为深度知觉如此重要，我们自己的脑子非常善于利用各种各样的线索来提示自己：喔那是个立体的！

但是有一些线索在随着物体离我们的距离越来越远会越来越没用。比方说你看月亮和太阳，虽然我们都知道他们是立体的，但还是内心非常难以接受这样的事实：他们看起来多像一片儿啊？所以，同样远在天边的云给我们提供了什么样的线索呢？云同样也远，而且并没有在快速地离我们而去提供什么有效的运动视差，为什么云会看起来是立体的呢？

对于云来说，我猜最重要的线索就是阴影了。

利用阴影来完成深度知觉的魔法可以说是进化史上比较古老的成就了。很多动物就进化出了反荫蔽的保护色（Countershading)，让背上的毛比肚子上的毛颜色更深。这样一来，因为光源基本上都是从上打倒下的，这种“乌云盖雪”似的毛色有助于使小动物们和背景混为一体。

如下图所示，太隐蔽了，完全看不见。

那么人的脑子是如何利用阴影来判断一个物体是不是立体的呢？上个世纪末的心理学家们已经发明了很多非常有意思的实验范式，试图去探究人脑对于这些线索的应用。其中很经典的一个范式是Ramachandran设计的这些奇怪的图：

图 | Perceiving Shape from Shading

在图上这些圆中，哪些是凸的，哪些是凹的？右边的那个奇怪的麻花状的管子上，哪个是坑？哪个是隆起来的？Ramachandran就发现，这些问题其实根本没有正确答案，你看到的凹凸，完全取决于你认为光源是从哪里来的。盯着A看，你先假设光源在左边，然后慢慢地，慢慢地在脑海中移动光源——有没有觉得这些圆形的深度发生了变化？而B同样也展示了相同的效果：你可以认为一排是凹的，另一排是凸的，但你没有办法看到这两排的深度是一样的。Ramachandran从这一现象提出了一个猜想：我们的大脑很懒，会默认只有一个从上方投射下来的光源。

那回到我们的云的问题上，为什么有的云看起来比别的云更立体呢？因为一些云比另外一些云的阴影更明显。

我们常见的有立体感的云主要是积云（Cumulus)。积云有三种，分别是淡积云、浓积云和碎积云。而在立体感方面，浓积云看起来要比淡积云和碎积云都更立体。

这就是一朵浓积云。因为浓积云的云体要比淡积云更密实，更不容易透过光，所以也就更容易形成阴影，给人非常有立体感的感觉。因为浓积云形成于大气对流运动更旺盛的时候，所以如果清晨天空中就出现了这样非常有立体感的云，那就预示着大气状态不稳定，稍晚时候很有可能发展出积雨云，产生降雨。不过，虽然直观上来说，积雨云一定要比浓积云更厚更不透光也更容易产生阴影，但事实上，由于积雨云的内部开始冻结，再加上大气状态更加不稳定，所以积雨云的结构和边缘都会看起来稍稍有些模糊，反而更不如浓积云看起来立体。

这是一片积雨云（Cumulonibus Clouds)

今天的案件大概就这样侦破啦！说起来我原来还好奇过为什么有占星的没有占云的，结果刚才一搜还真有，学名是Nephelomancy，据说被古德鲁伊教（Druids）的人用的很多。这可真是太神奇啦！！！