如何讓人眼看見(jiàn)不可見(jiàn)光

                                  2014-12-31 16:03:37　來(lái)源: 網(wǎng)易探索

自1671 年，牛頓在他的光學(xué)試驗(yàn)說(shuō)明中使用了“光譜”這個(gè)詞以來(lái)，科學(xué)的發(fā)展讓人們?cè)絹?lái)越意識(shí)到，人眼可見(jiàn)光的范圍極其有限，僅局限于波長(zhǎng)范圍390到700納米之間，屬于電磁波的一個(gè)區(qū)間。而在這個(gè)龐大家族中，還有很多是肉眼不可見(jiàn)光，比如紅外光和紫外光。

然而，近日一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)特殊的刺激，可以讓人眼在短時(shí)間內(nèi)看到超出正?？梢?jiàn)范圍的激光。這一瞬間的改變，能給人們帶來(lái)什么呢？

強(qiáng)刺激讓人看到紅外光

12月初，美國(guó)華盛頓大學(xué)圣路易斯醫(yī)學(xué)院合作帶領(lǐng)的一支國(guó)際科學(xué)家小組，利用老鼠和人類的視網(wǎng)膜細(xì)胞，以及能夠釋放紅外光脈沖的強(qiáng)大激光，發(fā)現(xiàn)當(dāng)激光高速發(fā)送脈沖時(shí)，視網(wǎng)膜里的感光細(xì)胞有時(shí)候能夠接收到紅外能量的擊打。當(dāng)這一情況發(fā)生時(shí)，人眼能夠檢測(cè)位于可見(jiàn)光范圍以外的光。

這項(xiàng)研究始于研究小組里的某些科學(xué)家報(bào)告稱在利用紅外激光工作時(shí)偶爾會(huì)看到綠色閃光。研究人員根據(jù)報(bào)告重復(fù)進(jìn)行了據(jù)稱看到紅外光的實(shí)驗(yàn)，并分析了不同激光釋放出的光，最終發(fā)現(xiàn)，脈沖越短的激光越容易被人眼捕捉。

一般來(lái)說(shuō)，光子被視網(wǎng)膜吸收后，后者會(huì)創(chuàng)造一個(gè)名為感光色素的分子，并開(kāi)始將光轉(zhuǎn)化為視覺(jué)的過(guò)程。實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程依靠的是視網(wǎng)膜中的視錐細(xì)胞?！耙暰W(wǎng)膜中包含兩種細(xì)胞，一種是視錐細(xì)胞，一種為視桿細(xì)胞。前者負(fù)責(zé)色彩，后者主管明暗?！北本┸妳^(qū)總醫(yī)院眼科主任醫(yī)師李耀宇在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者采訪時(shí)說(shuō)。

在標(biāo)準(zhǔn)視覺(jué)里，大量感光色素里的每一個(gè)色素會(huì)吸收一個(gè)光子。而脈沖頻率較高的激光的短脈沖里堆積的大量光子使得單一色素一次吸收兩個(gè)光子變?yōu)榭赡?，而兩個(gè)光子結(jié)合的能量足以激活色素從而使得研究人員能夠看到正常情況下不可見(jiàn)的光。

“這項(xiàng)研究結(jié)果還是有可能實(shí)現(xiàn)的?！崩钜畋硎?。因?yàn)樵谝曞F細(xì)胞中，又分為三類細(xì)胞，分別對(duì)長(zhǎng)、中、短波長(zhǎng)的光敏感，即紅、綠、藍(lán)三原色。當(dāng)視錐細(xì)胞中的三類細(xì)胞同等地受到刺激時(shí)，來(lái)自各方面的神經(jīng)沖動(dòng)在視皮質(zhì)的綜合下即形成白色感覺(jué)，其中任一種單獨(dú)受刺激時(shí)，人們便能看到相應(yīng)的色覺(jué)，而當(dāng)三種物質(zhì)受到不同比例的合并刺激時(shí)，通過(guò)三原色疊加比例不同，人們就能看到不同的色彩了。

此時(shí)，如果對(duì)紅色敏感的視錐細(xì)胞，捕捉到不可見(jiàn)光的刺激，達(dá)到可見(jiàn)光的范圍，那么本來(lái)無(wú)法看到的紅外光也可以暫時(shí)看到了。研究人員解釋道：“如果一對(duì)1000納米長(zhǎng)的光子快速連續(xù)擊中視網(wǎng)膜里的一個(gè)色素分子，那么這些光子傳遞的能量與一個(gè)500納米波長(zhǎng)光子一次撞擊所產(chǎn)生的能量相同，而這恰好位于可見(jiàn)光譜范圍以內(nèi)，這就是為什么人們可以看見(jiàn)不可見(jiàn)光?！?/span>

或可為眼科檢查所用

這項(xiàng)被發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》上的文章稱，研究人員已經(jīng)在研究如何將兩分子方法應(yīng)用于新型檢眼鏡，它將幫助醫(yī)師檢查病人眼睛內(nèi)部情況。醫(yī)生可以通過(guò)向病人眼睛照射紅外脈沖激光，刺激視網(wǎng)膜部分以了解健康眼睛和患有視網(wǎng)膜疾病，例如黃斑變性的病患眼睛的結(jié)構(gòu)和功能。

對(duì)于激光用于眼科檢查，李耀宇表示贊同：“在進(jìn)行眼底檢查時(shí)，一般使用黃光。但是眼底的某些病變，可能在紅色或者綠色激光中更明顯，而如果只通過(guò)黃光一種手段進(jìn)行檢查，該病變則可能被忽略了。按照這一原理，如果使用紅外光進(jìn)行檢查，也可能會(huì)查出其他病變?！?/span>

“比如在某種眼科疾病狀況下，某類細(xì)胞異?；钴S，如果通過(guò)特定的光，讓這種細(xì)胞變得容易辨識(shí)，那么醫(yī)生就能認(rèn)為某種疾病就對(duì)此類光線敏感。”李耀宇說(shuō)，“再比如，青光眼確診時(shí)需要進(jìn)行視野檢查，這一檢查過(guò)程往往使用藍(lán)光進(jìn)行。”

無(wú)法在某一范圍內(nèi)看到藍(lán)光的人，便說(shuō)明其視野窄，相對(duì)應(yīng)的便是視網(wǎng)膜中的對(duì)于藍(lán)光敏感的細(xì)胞減弱，而不是總的視錐細(xì)胞功能減弱。以此類推，有些疾病可能就會(huì)對(duì)紅光比較不敏感，那么確診的就將是另外的疾病了?！?/span>

不可見(jiàn)光的世界

人類對(duì)于不可見(jiàn)光的研究始于1800年。天文學(xué)家威廉·赫歇爾借由溫度計(jì)溫度的上升，發(fā)現(xiàn)有一種看不到的輻射，其頻率低于紅色光，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)了紅外光的存在。一年后，德國(guó)的一位物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了紫外線。之后，科學(xué)家們絞盡腦汁期望捕捉更多人眼不可見(jiàn)的光波。

如今，人們已經(jīng)可以通過(guò)儀器觀察到超出可見(jiàn)光譜的存在?！袄眉t外圖像，軍事上可以根據(jù)導(dǎo)彈的尾焰進(jìn)行熱追蹤?！北本├砉ご髮W(xué)光電信息技術(shù)與顏色科學(xué)研究所副研究員翁冬冬告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者，“而且，紅外光的儀器針對(duì)某些特殊目標(biāo)識(shí)別更有效，其在可見(jiàn)光里不明顯，但在紅外光下，就像是白雪皚皚的環(huán)境中有人穿了紅衣服一樣容易被找到。同樣，在溫度低的地方，紅外光儀器也能很容易就捕捉到熱源，而且特殊金屬對(duì)于紅外光的反射也不一樣?！?/span>

當(dāng)然，科學(xué)家們也并不滿足于儀器輔助。去年，曾有科研團(tuán)隊(duì)發(fā)表論文，闡述了一種與上述科學(xué)家們利用激光刺激眼睛以看到紅外光異曲同工的方法。有個(gè)名為“Science for the Masses”的團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了利用改變營(yíng)養(yǎng)吸收的方式提升人類的視力界限，達(dá)到近紅外線的水平。

這個(gè)團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)對(duì)象的飲食中限制維他命A1 攝取量，同時(shí)增加維他命A2的吸收，結(jié)果實(shí)驗(yàn)對(duì)象的眼睛開(kāi)始對(duì)850nm和950nm的LED燈閃爍產(chǎn)生反應(yīng)，也就是說(shuō)他們的眼睛開(kāi)始對(duì)近紅外線有感覺(jué)。

在那個(gè)肉眼不可見(jiàn)的世界，“未必人們會(huì)覺(jué)得美好。但是有些生物可能本身發(fā)出的是紅外光，如果眼睛可以捕捉到紅外光，那么世界可能會(huì)大不一樣。”李耀宇說(shuō)。（來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)）