「科学放大镜」醒来发现自己变成了蚊子,你眼里的世界将是……

中国科学技术馆

发布时间:05-0818:51

某一天,你睡得正香时,

忽然一阵狂风呼啸而来,

感觉不太对劲,你睁开双眼,

世界发生了一些奇妙的转变。

发现自己居然缩小了,

周围的一切都变得很大,

并且拥有了注射器一样的“嘴”,

细长的四肢,一对黑灰的翅膀,

以及一双几乎将整个头部包裹的大眼睛。

01

你竟然变身成一只“千眼蚊子”

拥有了双由许多小眼组合而成的“复眼”

这里的每个小眼都能独立看东西,

但小眼实在太小了,

只能看到物体的一小部分,

要把所有小眼看到的部分,

像拼图似地拼在一起,

才能拼成一幅完整的图像。

这双眼睛没有眼窝,

没有眼皮,也没有眼球,

角膜直接与头部表面连在一起。

但也多亏于此,

可以全方位的观察周围,

得到更多角度的视觉信息

并快速作出反应,

做到真正的“眼观六路”。

这样的变化会比以前更好吗?

这是你现在看世界的景象 ↓

VR 模拟出的蚊子在森林中的视觉动图

来源Marshmallow Laser Feast官方视频

此时你可能会一脸问号,

这如何能看清?

放心,

蚊子不是靠视觉来“看世界”的,

主要是通过对二氧化碳和气流的感知

辨识周围的环境。

夜色渐渐弥漫,

在你想要不要体验一下怎么填饱肚子时,

世界再次发生了变化。

02

你现在是“飞行夜视仪”——猫头鹰

拥有了双堪比“夜视仪”的眼睛

这双大眼占了脸部一半以上的面积。

拥有超一流的夜视能力,

敏锐程度是人的100倍。

如果把鸟眼比做照相机的话,

大多数白天活动的鸟,

眼睛是小光圈的标准镜头,

猫头鹰的眼睛就是大光圈、

长焦距的望远镜头,

1500米以外一根火柴发出的

微弱亮光也能看见。

不过,

这非凡的夜视能力

却是以牺牲彩色视觉换取的。

在视网膜上,分布着两种感觉细胞:

视杆细胞和视锥细胞。

视杆细胞对光线有很大的敏感性,

视锥细胞有感觉颜色的能力

猫头鹰的视杆细胞特别多,

视锥细胞却特别少。

所以它的眼睛在极微弱的

光亮下也能工作,

但却是个“色盲”。

这次看见的世界比蚊子的强多了↓

VR 模拟出的猫头鹰在森林中的视觉动图

来源Marshmallow Laser Feast官方视频

一直都是球状眼睛的你,

眼睛突然有了坚硬的

巩膜环支撑而变成“管状”,

虽然眼睛不能自由转动,

但好在还有一个足够灵活的脖子,

使脸能转向后方,

头部也可旋转270度。

又一天来临,世界也又一次改变。

03

这次,你成了“千里眼之王”——老鹰

拥有了一双“千里眼”,

老鹰的视网膜上分布着

比人眼多很多的感光细胞,

茂密的丛林、蜿蜒的河流、

地上奔跑的小动物……

明明翱翔在几千米的高空,

但地下发生一切依然清晰可见。

能看到的最远距离是

人类平均水平的4~5倍。

普通人的视力在20/20

(国外描述视力的方式,相当于我国的1.0)

而猫头鹰视力可以达到20/5甚至是20/4,

也就是普通人在5米能看到的物体,

猫头鹰在20米就能看清楚。

左-人类的视觉,右-鹰的视觉

老鹰的眼睛还有一个独特的地方,

有两个中央凹。

(人类只有一个中央凹)

中央凹是视网膜中视觉(辨色力、分辨力)

最敏锐的区域

这两个中央凹的作用不同,

一个专门向前方看,

另一个专门向侧面看。

这样,老鹰的视觉范围就宽得多,

水平方向可以看到340度,

兼顾了前方和侧面。

即使在两三千米的高空飞行,

仍能看清地面上的小动物。

从高空俯冲而下,

周围的画面如倒映般掠过。

然而,

奇妙的变化又双叕叕的来临了。

你进到了海里

04

成为了超级变焦“摄像头”——乌贼

拥有了一双随时能变形的“大眼睛”。

平时瞳孔是波浪状,

但可以根据不同环境

任意改变瞳孔的形状。

更令人惊喜的是,

这双眼睛没有盲点,

为了看清不同距离的物体,

甚至可以改变

整个眼睛的形状来进行聚焦,

这让乌贼在深海昏暗、

微弱的光线下,

也能形成鲜明的颜色对比。

但是遗憾的是只能识别几种简单的颜色,

基本是色盲一枚。

左-人体视图,右-乌贼视图

05

不同动物的眼睛差别为何如此大?

不管是猫头鹰的“夜视仪”、

还是鹰的“千里眼”,

都是为了适应自然界的生存环境。

如果注意观察,

可以发现动物眼睛的瞳孔各不相同,

有的是竖瞳孔,有的是横瞳孔,

还有少见的“之”字形瞳孔。

捕食者一般都拥有竖瞳孔,

眼睛长在头部的前端。

两眼可以同时聚焦在前方的一个目标,

产生略有不同又相互重叠的视野,

这种能力称为“双眼视觉”

一方面可以让视野更全面,

弥补了视力盲区;

一方面能让图像更有立体感

被捕食者比如山羊、

鹿和马等食草动物,

眼睛多长在头部两侧,

还有能横向拉伸的瞳孔。

横瞳孔可以最大限度地拓宽水平视野,

看得更广,

在敌人扑来时能及时撒丫子跑。

动物的瞳孔形状与生存状态关系密切,

这也是物种演化和自然选择的良好体现。

06

眼睛配置虽重要,还需大脑来配合

和动物界的“顶配”眼睛相比,

人眼看得不够远,感知的色觉不够丰富,

夜视能力也很差,且有视觉盲点,

听起来就糟糕透了,

但我们人的大脑中央处理十分优秀,

直接扭转了画面结果。

大脑让呈现在眼中的画面足够丰富多彩,

也可以看到大多数动物看不到的细节。

科学家们比较了

上百个物种视野的锐利度,

他们发现,

视觉最敏锐的动物和

视觉最模糊的动物之间

有着10万倍的差异

其中,人类的视敏度名列前茅。

各种宠物和害虫视觉下的家庭场景

图片版权:Eleanor Caves

除了鹰、秃鹫和猎鹰,

多数鸟类可看见的细节少于人类的一半。

美国杜克大学(Robin Smith)

的一项研究表明:

人的视力大约比猫敏锐7倍,

比老鼠和金鱼敏锐40-60倍,

比苍蝇和蚊子敏锐上百倍。

所以咱自己的眼睛也是“上等货”

从爬行类到鸟类,从昆虫到鱼类,

动物的眼睛各不相同,

这或多或少都与其生活习性有关。

正如达尔文提出的适者生存理论一样,

各种动物的眼睛

也都随着动物的进化发生了相应的改变

进而形成了最“经济适用”的眼睛,

帮助它们在残酷的大自然中

能好地生存下去。

如果有一天你可以选择,

你会希望自己

拥有一双什么样的眼睛呢?

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创作:中国科技馆新媒体团队

审核:冉浩 新媒体团队特邀专家

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