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为什么我们没有绿色头发?探讨眼睛、光线和色彩

时间:2023-11-03 理论教育 版权反馈
【摘要】:根据波长的不同,声波大致可以分为三大类:频率低于20Hz的为次声波,频率高于20000Hz的为超声波,介于两者之间的就是我们能听到的可听声波。次声波频率较低,不易被水吸收,可以轻松绕开大型障碍物,非常适合在海水中进行长距离的信息传播,所以成为鲸鱼之间进行交流的重要工具。除了次声波,超声波也是重要的声音媒介。作为人类,我们既不能利用超声波,也不能利用次声波,而主要依靠可听声波收集环境信息。

为什么我们没有绿色头发?探讨眼睛、光线和色彩

假设你有一段非常特殊的经历,不小心掉进一个黑暗的山洞,四周没有一丝光亮,无数不明物体,可能是蝙蝠,也可能是其他的什么飞虫从你的额头不断掠过,你该如何分析自己的处境,然后设法自救呢?

首先我们不推荐动用味觉,因为你未必能用舌头舔到合适的东西。就算你运气奇佳,随机舔到一些东西,且不说恶心不恶心,舌头被划破的风险总是存在的。最重要的是,无论你舔到的是什么,都未必能帮助你获取关于周围环境的重要信息。味觉很大程度上属于辅助感官,比如你看到一块年糕,然后舔一舔,就能知道:哦,年糕是这个味道!但你很难反过来,纯粹根据味道而判断出那是年糕。也就是说,味觉信息并不是认知事物的关键信息。所以,很少有人来到一个新的环境,做的第一件事就是到处舔一舔,那不符合我们认知事物的逻辑。

相对安全的做法是利用触觉,你可以伸出手,通过指尖神经末梢慢慢地感受附近的空间,收集比较具体的物理信息,了解周围环境的质地、温度等特征,比如是粗糙还是细腻,是柔软还是坚硬。尽管洞里伸手不见五指,你仍然可以做出一些基本的判断——你是掉进了烂泥坑中,还是躺在乱石堆里。

不过,触觉虽然可以获得相对直观的信息,但是需要足够接近物体才可以。如果你真的掉进了一座挂满蝙蝠的山洞,你肯定无法通过简单的触摸而了解山洞的整体情况,也无法通过触摸来判断蝙蝠的数量和山洞的深度,你甚至无法判断你摸到的是蝙蝠的粪便还是肥沃的土壤。这时,另一种感觉功能将会强化你的判断,那就是嗅觉。

嗅觉主要通过收集空气中的分子信息来分析周围的情况。只要轻轻嗅几下,你就可以立即排除许多不合理的选项,比如在荒山野岭的洞穴里,绝不可能有巧克力的气味,更不会有迷人的香水味。然而,当错误选项不断被排除之后,你只会陷入绝望,因为嗅细胞很快就会由于信息过多而变得迟钝,正所谓“入鲍鱼之肆,久而不闻其臭”。无法处理复杂而持久的信息,是嗅觉的一大弱点。除此之外,我们不能通过嗅觉来判断物体的形状和大小。嗅觉也无法远距离传递信息。更重要的是,气味分子特别容易与其他分子混合,传递出来的信息自然会变得含糊不清。要想获取全面而准确的环境信息,就必须依靠其他感官。

除了触觉和嗅觉,在黑暗中你还可以依赖另一种感官:听觉。

听觉离不开声波动物接收声波的能力不同,其听觉水平也各不相同。根据波长的不同,声波大致可以分为三大类:频率低于20Hz的为次声波,频率高于20000Hz的为超声波,介于两者之间的就是我们能听到的可听声波。不同频率的声波性质不同,功能各异。不同的动物会根据不同的环境需要而利用不同的声波,[1]三种声波就这样各自有了用武之地。

次声波频率较低,不易被水吸收,可以轻松绕开大型障碍物,非常适合在海水中进行长距离的信息传播,所以成为鲸鱼之间进行交流的重要工具。以蓝鲸为例,它们体型庞大,需要占据庞大的海域才能养活自己,所以相互之间常常相距数千公里。要想跨越如此巨大的鸿沟实现信息交流,只能利用次声波,否则每一头蓝鲸都会变成被隔离的孤岛,很难知道另一头蓝鲸在哪里,自然更谈不上交配和生育后代。(www.xing528.com)

除了次声波,超声波也是重要的声音媒介。与次声波不同,超声波能量较高,穿透力极强,是蝙蝠之间进行交流的重要工具。不过,超声波的缺陷在于传递信息的效率较低,非常容易受到杂音的干扰,也容易被物理屏障所阻隔。蝙蝠虽然可以在空中对昆虫进行精准定位后追杀,但只要与猎物隔着一片树叶,它都会感到束手无策。正因为受到各种因素的制约,蝙蝠才不得不在夜间活动,那时万籁俱寂,各种声波干扰被降到最低,超声波才能发挥最大的作用。

作为人类,我们既不能利用超声波,也不能利用次声波,而主要依靠可听声波收集环境信息。我们说话、唱歌,聆听竹林风吟,无不需要可听声波的帮助。就算是在漆黑的山洞里,你也可以借助听觉与声波的互动,实现对外界环境的基本探测。你不能哭,但可以大声叫喊几下,通过回声来判断山洞的大小与空旷程度。不过,除此之外,声波并不能提供更多的信息。

我可以保证,当你真正掉入一个黑暗的空间里时,最渴望的东西不是一滴水,也不是一声同情的叹息,而是一道明亮的光线。与其他信息媒介相比,光波具备无与伦比的优势。

首先,光波可以朝各个方向反射,从不同的方位传递不同的信息。其次,光波传递的速度特别快,对于生命来说,几乎没有时间差,基本等于即时信息。你看到了我,我也就看到了你,无论伴侣之间的眉目传情,还是狮子对羚羊的虎视眈眈,都同等重要,无法通过光波信号与对方进行实时交流的动物,基本都处于被淘汰的边缘。再次,光波可以传递相对全面的信息,包括物体的形状、质地、方位和色彩等。所以,光波是这个世界最重要的信息载体,是生命与环境之间联系的桥梁

对于生命系统来说,要想利用如此优秀的信息载体,基本的要求是进化出强大的光波探测能力,也就是视觉系统。只要拥有视觉,就可以与光波互动,通过光电效应辨别物体的明暗与色彩。尤其是色彩,将成为我们认识事物和分析事物的重要指标。

色彩需要通过视觉被感知,在视觉与色彩之间,存在典型的协同进化现象。色彩是一个系统,视觉是另一个系统,光波则是维系这两个系统的重要纽带,是推动生命从黑暗走向光明的终极力量。

那么光的本质到底是什么,它为什么能够起到如此重要的作用?

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