新粵
我們看到的光其實(shí)是物體輻射出來(lái)的電磁波,電磁波的波長(zhǎng)范圍是0.001納米至3000米,而人眼能看到的電磁波波長(zhǎng)范圍只是380納米至780納米。舉個(gè)例子,如果我們把最長(zhǎng)的電磁波波長(zhǎng)放大到月球至地球的距離,那人類(lèi)的可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍只有5厘米至10厘米,只是極小的一段。這段電磁波通過(guò)人眼轉(zhuǎn)換信號(hào),我們就看到了七彩的世界,可是其他的動(dòng)物看到的光跟我們看到的不一樣,它們看到的世界也跟我們看到的不同。
蜜蜂和人類(lèi)一樣,對(duì)三種顏色的光線敏感,不過(guò)它們的三原色不是紅色、綠色和藍(lán)色,而是黃色、藍(lán)色和紫色,它們能看到波長(zhǎng)比可見(jiàn)光更短的電磁波。蜜蜂能看見(jiàn)紫外線的能力使得它們能夠通過(guò)辨認(rèn)花瓣上的圖案找到花蜜。蜜蜂的復(fù)眼里有成千上萬(wàn)個(gè)晶狀體,每一個(gè)晶狀體都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)“像素”,再加上它們能看到紫外線的能力,花瓣在它們眼里是閃閃發(fā)光的。不過(guò)即便如此,蜜蜂眼睛產(chǎn)生的像素還是不足以使它們將物體看清楚,它們眼中的世界是非常模糊的。
響尾蛇具有晝伏夜出的習(xí)性,它們的眼睛也與此相適應(yīng),它們白天看不清色彩,到了晚上卻能看清楚快速逃跑的老鼠,這是因?yàn)樗鼈兡鼙鎰e紅外線,即能看到波長(zhǎng)比可見(jiàn)光更長(zhǎng)的電磁波。響尾蛇擁有特殊的感知工具,叫作“窩器”——一對(duì)小孔,分別位于其眼睛與鼻孔之間的口鼻部的兩邊。窩器可以感應(yīng)物體的溫度和輻射出來(lái)的紅外線,再將感應(yīng)到的紅外線轉(zhuǎn)化為神經(jīng)信號(hào)。因?yàn)槔鲜蟛煌瑴囟鹊牟课惠椛涑龅募t外線波長(zhǎng)不同,響尾蛇就能在黑暗中看到一只只“五彩斑斕”的老鼠。
烏賊只具有兩種感光器,一種使它們眼中的世界呈現(xiàn)灰色,另外一種感光器感應(yīng)的是偏振光。平時(shí)我們接收的自然光會(huì)從四面八方射來(lái),而偏振光指的是其中一束束傳播方向確定的光線,人類(lèi)只有帶上偏振光眼鏡,過(guò)濾掉其他方向傳播的光線才能看清???D電影時(shí)戴的專(zhuān)用眼鏡就是看偏振光的,左眼和右眼接收的偏振光方向恰好垂直,這樣左眼和右眼就會(huì)分別接收到不同的圖像,使畫(huà)面產(chǎn)生強(qiáng)烈的立體感。烏賊不需要戴專(zhuān)用眼鏡就能看清偏振光,它們與其他烏賊交流時(shí)會(huì)在體表產(chǎn)生偏振光圖案,這些圖案別的動(dòng)物是看不到的,它們是烏賊獨(dú)有的交流方式。
狗能夠分辨深淺不同的藍(lán)色、靛色和紫色,雖然識(shí)別色彩的能力比不上人類(lèi),但是它們對(duì)移動(dòng)的物體具有特別的偵察能力。貓跟紅綠色盲相似,分不清紅色或綠色的東西,但是,貓?jiān)谕砩峡梢员热祟?lèi)看得更清楚。
如果以能看到電磁波的范圍大小來(lái)作為眼睛視物能力強(qiáng)弱的一個(gè)指標(biāo)的話,有的動(dòng)物的視物能力比人類(lèi)的強(qiáng),有的則弱于人類(lèi)。但其實(shí)所有的動(dòng)物現(xiàn)在擁有的眼睛都是最好的,因?yàn)樗鼈兡芸吹降倪@一部分電磁波就是對(duì)生存最有用的。如果它們能看到全部的電磁波可不是一件好事,也是不可能的,因?yàn)椴煌ㄩL(zhǎng)的電磁波所攜帶的能量不一樣。電磁波的波長(zhǎng)越短,能量越高,就會(huì)對(duì)人有傷害,即使是紫外線,長(zhǎng)時(shí)間照射也會(huì)對(duì)人產(chǎn)生傷害,更不要說(shuō)X射線及能量更高的γ射線了,所以我們的眼睛受不了。相反,電磁波的波長(zhǎng)越長(zhǎng),能量越低,無(wú)法刺激人眼中的視覺(jué)細(xì)胞,所以人眼看不到,只有特殊的儀器能測(cè)到。
如果我們想要看到更多的電磁波還要保證其清晰度的話,除了需要一雙非常大的眼睛,還需要一個(gè)大腦袋,因?yàn)橹挥写笱劬Σ拍鼙WC有足夠多的像素去處理接收到的電磁波。大腦袋則可以?xún)?chǔ)存轉(zhuǎn)換的光信號(hào)并做出分析,也許這就是人們想象未來(lái)人類(lèi)會(huì)擁有大眼睛、大腦袋的原因。
如果我們除了現(xiàn)在能看見(jiàn)的可見(jiàn)光,還能看見(jiàn)物體輻射的紅外線、太陽(yáng)射出來(lái)的紫外線、遍布整個(gè)世界的Wi-Fi信號(hào),那么,宇宙將不再是一片漆黑,其中充滿了各種高能射線。所有有溫度的物體,都會(huì)發(fā)出紅外線,溫度越高,紅外線越亮,我們可以一眼看出物體的溫度。也許我們會(huì)這樣交流:“小心燙,你看它‘顏色那么深!”“今天凍死我了,凍得我都沒(méi)色兒了?!倍芸吹阶贤饩€,我們就不再需要驗(yàn)鈔機(jī)驗(yàn)鈔,還可以在走路時(shí)避開(kāi)紫外線輻射的地方。
可惜這一切只是美好的想象,事實(shí)是,如果我們能看到所有的這些電磁波,我們的眼睛只會(huì)被“亮瞎”!
其實(shí)我們現(xiàn)在所擁有的眼睛就是最適合的,畢竟這是千萬(wàn)年來(lái)我們適應(yīng)自然的結(jié)果。不過(guò)人類(lèi)總是希望自己能獲得更多,科學(xué)家就在研究如何讓人眼看到紅外線。
如果我們能夠擁有可以看見(jiàn)紅外線的慧眼,那該多好啊!現(xiàn)在,科學(xué)家已經(jīng)開(kāi)始朝這個(gè)方向努力了。
我們已經(jīng)知道,能在黑暗中視物是視桿細(xì)胞的功勞,視桿細(xì)胞中的感光色素就是維生素A。于是美國(guó)的科學(xué)家想到了一種反其道而行之的方法,他們不吃維生素A1,只吃維生素A2,因?yàn)樗麄冋J(rèn)為維生素A2比起維生素A1更能提高視細(xì)胞能夠吸收的波長(zhǎng),將可見(jiàn)光的范圍擴(kuò)展到紅外線的部分。參加實(shí)驗(yàn)的人將一定劑量的維生素A2與營(yíng)養(yǎng)粉混合在一起,全天就喝用這種粉沖泡的水,以確保他們沒(méi)有攝入任何維生素A1,這樣堅(jiān)持了25天,最后結(jié)果顯示,他們的眼睛真的對(duì)波長(zhǎng)950納米的紅外線有反應(yīng)。
這個(gè)實(shí)驗(yàn)雖然確實(shí)取得了成果,但是也有極大的風(fēng)險(xiǎn),因?yàn)槿梭w缺乏維生素A1會(huì)造成夜盲癥,而且這種影響可能是不可逆的。中國(guó)的科學(xué)家找到了一種更安全的方法。
對(duì)于人類(lèi)的眼睛來(lái)說(shuō),紅外線的能量比較弱,無(wú)法激發(fā)眼內(nèi)的感受器產(chǎn)生信號(hào)。為了使人類(lèi)的眼睛能感受到紅外線,科學(xué)家需要找到一種材料來(lái)提高紅外線的能量,稀土納米顆粒是他們目前找到的最適宜的材料。
科學(xué)家使用了鉺和鐿這兩種稀土元素制成納米顆粒。在這個(gè)組合中,鐿原子負(fù)責(zé)吸收紅外線,紅外線的能量會(huì)使鐿原子內(nèi)部的電子和光子不斷碰撞,產(chǎn)生一種源源不絕的波浪般高低起伏的能量波,這種能量傳遞給附近的鉺原子。鉺原子具有強(qiáng)大的牽引力,可以匯集更多的能量,然后以高能量的綠色的可見(jiàn)光光子的形式釋放出來(lái),釋放出的光子被眼內(nèi)的感受器捕捉到,就可以使人看到綠光。
為了證實(shí)這個(gè)理論,他們?cè)谛∈笊砩线M(jìn)行了實(shí)驗(yàn),小鼠的眼睛和人類(lèi)的眼睛相似,它們只能感應(yīng)波長(zhǎng)為400納米至700納米的光,看不到紅外線。當(dāng)科學(xué)家將納米顆粒注射進(jìn)小鼠的眼部,再用紅外線照射改造后的眼睛時(shí),卻發(fā)現(xiàn)小鼠們的眼睛對(duì)紅外線產(chǎn)生了縮瞳反應(yīng)!科學(xué)家還用紅線來(lái)指引小鼠們?cè)谒刂姓腋“澹懈脑煅鄣男∈髮?duì)紅外線有反應(yīng),能順利找到隱藏的浮板,沒(méi)有接受納米顆粒注射的小鼠只是在水池中漫無(wú)目的地亂撲騰。
這個(gè)實(shí)驗(yàn)在小鼠身上取得了成功,但是要實(shí)施在人類(lèi)身上還需要更多的研究,因?yàn)樗陌踩院陀行赃€需要時(shí)間來(lái)檢驗(yàn)。不過(guò)用稀土納米材料做成可視紅外線的眼鏡也許會(huì)是很好的選擇。
紅外線可以穿透人體到達(dá)可見(jiàn)光無(wú)法深入的地方并產(chǎn)生治療效應(yīng),還可以被用來(lái)研究光是如何與我們體內(nèi)的器官發(fā)生相互作用的。如果醫(yī)生能夠擁有可以看清紅外線的慧眼,那么對(duì)于病人而言不失為一個(gè)好消息。