尼古拉斯·克里斯塔基斯（Nicholas A.Christakis）
耶魯大學社會學教授
我所心儀的闡釋與當我還是個小男孩時所尋找的那個問題有關，即天空為什麼是藍色的？
這幾乎是每個蹣跚學步的小孩都會問到的問題，但也是從亞里士多德時代起，幾乎每個最偉大的科學家，包括達·芬奇、艾薩克·牛頓、約翰尼斯·開普勒、勒內·笛卡爾、萊昂哈德·歐拉，甚至是阿爾伯特·愛因斯坦，都曾問過的問題。
對於這個問題的闡釋，我最心儀的一點是，它超越了問題本身的簡單性；它是歷經漫長世紀的努力，才得以出現的，並且有許多的科學分支都因它而得以發展。
與其他日常現象不同，譬如說日出和日落，天空的顏色沒有引發太多的神話聯想，即便是希臘人或中國人也是一樣。對於天空的顏色這個問題很少有非科學的闡釋。在過了很長一段時間，直到引起我們科學的注意之後，蔚藍色的天空才被問題化。如果大氣層有顏色，我們呼吸的空氣怎麼是無色的呢？
據我們所知，亞里士多德是第一個提問天空為什麼是藍色的人。在《論顏色》（On Colors）這篇文章中，他的回答是：空氣近在眼前時呈現透明，但深邃天空看起來是藍色的，就如同水淺時看起來很清澈，但水深是看起來是黑色一樣。這一觀點到了13世紀，仍然得到了羅傑·培根（Roger Bacon）的贊同。開普勒也重複了與之類似的闡釋，他認為空氣看起來無色，是因為空氣稀薄的時候，色調相當微弱。但他們卻沒有一人，針對大氣為什麼是藍色的，給出一個解釋。
在16 世紀早期的《萊切斯特手稿》（Codex Leicester）中，達·芬奇寫道：“我認為大氣中所被看見的藍色，不是其本身的顏色，而是加熱的溼氣經過蒸發，最終成為最微小、不易覺察的微粒，這些微粒被太陽光所吸引，因而相對於上面包圍著它們的深沉與強烈的褐色，看起來更為明亮。”唉，就連達·芬奇也沒給出一個確切的解釋，為什麼這些微粒呈現出藍色。牛頓通過提出天空為什麼是藍色的問題，以及通過具有開創性的折射實驗，證明了白光可以分解成其組成的各種顏色，對回答這個問題做出了一番貢獻。
自牛頓以後，還有許多被遺忘和被記住的科學家紛紛加入到探索的行列中來。究竟是什麼會使天空折射出更多的藍色光線進入我們的眼簾呢？1760年，數學家萊昂哈德·歐拉推測，光的波動論或許有助於解釋天空為什麼呈現藍色。19世紀，有著各種各樣的實驗和觀察，從冒險到山頂觀測，到煞費苦心在瓶子裡重塑藍天，這些都被記錄在彼得· 佩西奇（Peter Pesic）的絕妙之書《瓶子裡的天空》（Sky in a Bottle）裡。在不同位置、不同高度和不同時間，在人們所完成的數不勝數的仔細觀察中，有一個為實驗精心打造的設備：天空藍度測定儀。奧拉斯·貝內迪克特·德索緒爾（Horace-Bénédict de Saussure）在1789年率先發明瞭第一個天空藍度測定儀，在他的設計版本里，共有排成圓形的53個層次的藍色調。德索緒爾的觀點是，某種懸浮在空氣中的事物一定與藍色有關聯。
事實上，在相當長的一段時間裡，人們懷疑是空氣中的某種事物改變了光，使其看上去呈現藍色。最終，人們才意識到，是空氣本身造成了這一結果。構成空氣的氣體分子，本質上就會使其本身顯現為藍色。如此一來，天空的藍色和原子物理的現實發現有了聯繫。天空的顏色與原子理論息息相關，甚而與阿伏伽德羅常數有關。這一點，在1905—1910年期間，引起了愛因斯坦的注意。
因此，天空之所以呈現藍色，是因為入射光與空氣中的氣體分子相互作用，從而使光譜中更多藍色部分的光被散射，最終進入到在地球表面上生活的人類眼中。入射光的所有頻率都是以這樣的方式散射的，但高頻（短波）藍色光比低頻率散射得更多，這種過程被稱為“瑞利散射”（Rayleigh scattering），該解釋於19世紀70年代被首次提出。約翰·威廉·斯特拉特（John William Strutt）——瑞利勳爵，因發現氬而在1904年獲得了諾貝爾物理學獎。他證明了，當光的波長與氣體分子大小相等時，散射光的強度與其波長的4次方成反比。波長較短的藍色和紫色光，比波長較長的光，會散射更多。所以看上去空氣中所有分子都會發出藍光，於是我們身邊的藍色無時無刻都隨處可見。
然而，天空看上去應該是紫色的才對，因為紫色光的散射比藍色光還要多。但天空看起來不是紫色，原因就在於這個難題的最後一道關卡：生物因素，即我們人類眼睛的設計方式：我們的肉眼對藍光比對紫光更為敏感。
天空為什麼呈現藍色？對此的解釋涉及了眾多自然科學：可見光譜的顏色、光波的性質、陽光照射大氣層的角度、散射的數學模式、氮和氧分子的大小，甚至是人類眼睛感知顏色的方式。童言稚語中的一個問題，蘊含了絕大部分的科學。
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