眼睛的主要成分是水
人的眼球大致可以分為兩部分——大球和大球前麵微微凸起的部分。凸起的這部分主要是角膜和晶狀體,它們一起負責“聚焦”功能,讓眼睛能夠把東西看清楚。而後麵那個大球裏麵主要是玻璃體,占到了整個眼球的80%。玻璃體後方的眼球壁上是視網膜。角膜、晶狀體、玻璃體、視網膜,這些名詞聽起來很熟悉,比如我們經常會聽到捐獻角膜、晶狀體混濁、玻璃體混濁、視網膜脫落等。
如果玻璃體出現問題,液化、變性,就會導致視網膜脫落,因為玻璃體的一個重要作用就是支撐視網膜。玻璃體,聽名字就知道,應該是一個透明的球體,或者準確地說,是一個透明的凝膠體。如果玻璃體內出現了一些不透明的東西,就是玻璃體混濁,也叫“飛蚊症”。這時就會感覺眼前總有一個小飛蟲,抓也抓不到,揉眼睛也沒用。
玻璃體裏麵沒有血管,它的主要成分就是水,我們可以把它想象成一個漂亮的水晶球。在這個水晶球前方有一個凹麵,正好能夠容納晶狀體。晶狀體也是一個有彈性的透明體,它的彈性比玻璃體大很多,形狀和玻璃體也不一樣。玻璃體幾乎是個圓球狀,而晶狀體是扁圓形,直徑大約是9~10毫米,厚度是4~5毫米。這麽一個很“Q”的東西就躲在瞳孔後麵,如果不好好愛惜它,讓它變得混濁了,就會得白內障。隨著年齡的增長,它的彈性越來越差,就變成了我們熟悉的老花眼。晶狀體是負責聚焦的,如果彈性不足,不能夠很好地自我調節,得了老花眼,就需要戴眼鏡,人為幫助聚焦。
說到眼睛,有一個很好的比喻,就是照相機。瞳孔好比光圈,可以放大或縮小來控製進光量。晶狀體相當於鏡頭伸縮。視網膜就是光學照相機的膠卷底片、數碼照相機的CCD感光元件。如果拿拍過的膠片對著光看,會發現上麵的人都是倒過來的。在視網膜上,像也是倒著的。因為照相機和眼睛的原理是一樣的,都是小孔成像。所以視網膜隻是收集視覺信息,我們最終看到的,是經過大腦處理後構建出來的、被還原過的圖像。就像照片衝印出來,人又變成正的了,所以大腦的處理就跟洗照片差不多。
但是,大腦的工作原理要比洗照片複雜。因為洗照片隻得到一個單純的影像,而大腦還需要告訴我們,這到底是個什麽東西。要了解大腦的工作原理,我們可以做幾個小小的實驗。
實驗一 眼球移動
第一個實驗非常簡單,沒有時間地點的限製,一個人就可以做,當然,有朋友或家人兩個人一起做,效果會更好!
實驗步驟是這樣的:在手裏拿一支筆。眼睛盯著筆看,然後慢慢地移動筆。這個時候,你的眼球應該是平穩地跟著筆在動。記住筆運動的軌跡,然後把筆放下,眼睛再跟著剛才那條軌跡走一遍。這時沒有筆來指引了,僅僅憑著想象走一遍。注意你的眼球,它是不是再也無法平穩移動,隻能跳躍式移動呢?
如果感受自己的眼球運動有困難的話,可以找個朋友做一遍,你來觀察他的眼睛。其實,這跟拍照是一樣的。當我們拿照相機拍照的時候,我們會對焦,拍完一張,拍下一張的時候,我們會把照相機移動到下一個目標,再對焦。這就相當於眼球的快速移動。如果要拍攝一段連續的視頻,我們就會拿著照相機跟著運動的物體走,這就像是我們的眼睛跟著筆動。當筆沒有了,我們的眼睛也就從“視頻”模式轉換到“拍照”模式了。在做這個實驗之前,你可能不會注意自己的眼睛到底是怎麽動的吧?
實驗二 夜間色盲
我們沒注意到的還有很多。比如,我們在夜晚看到的世界都是黑白的。仔細回想一下,半夜起來上廁所,房間裏的家具、窗簾有顏色嗎?你可以試試看,把房間的燈關掉,窗簾拉上,看看眼前的世界,是不是沒有顏色呢?
我們的眼睛到了晚上,基本就是色盲,或者更準確地說,我們在黑暗的環境中就變成了色盲。為什麽會這樣呢?這就要說到眼睛裏的感光細胞了。眼睛裏主要有兩種感光細胞,一種是錐狀細胞,另一種是杆狀細胞。錐狀細胞專門處理比較強的光,而暗光則由杆狀細胞處理。因此,我們白天看東西,是錐狀細胞在工作,到了晚上,就是杆狀細胞在活動了。
錐狀細胞和杆狀細胞的分工相當明確。一個正常人,他的錐狀細胞比較多、杆狀細胞比較少;如果有人杆狀細胞特別多,那麽他的夜視能力就會非常強。杆狀細胞雖然感光能力極強,卻有一個致命的弱點,那就是它感覺不到色彩。所以我們在黑暗的地方看東西,雖然能夠辨別出形狀,但看不到顏色。因為這時上班的杆狀細胞是個色盲!很多需要夜行的動物,比如貓、狗、狼、貓頭鷹等,眼睛裏的杆狀細胞非常發達,所以它們不是色盲就是色弱。
我們不是動物,不了解它們的感受。或許它們的世界也沒有我們想象得單調。就拿小狗來說,你可能聽過這樣一種說法,說狗的世界是黑白的,隻認識黑、白、灰三種顏色。事實上,有研究發現,狗可以看到的顏色很多。雖然它們隻能分辨部分波長範圍內的顏色,比如藍色、黃色、灰色等,但是,它們可以感知每一種顏色的明暗變化,能分辨淺藍色、亮藍色、土黃色……不過,對於紅色和綠色,它們是真的分不清。因為“汪星人”缺乏感知紅色和綠色的錐狀細胞,所以,它們看到的紅色和綠色很可能是一種顏色,隻不過有深淺的變化罷了。
雖然狗是紅綠色盲,但是它們超強的嗅覺和聽覺完全可以彌補視覺的不足。更何況,狗狗的視野範圍、夜視能力、分辨色澤明暗的能力,都比我們人類強太多,在我們看來相同的黃色,在它們看來卻是十種不同的黃色。不僅如此,它們的適應能力也很強,即使眼睛看不見,依然可以在熟悉的環境中生活得很好。所以,用紅綠色盲的狗狗做導盲犬,是安全的。
實驗三 暗適應
在黑暗中,我們除了看不到顏色外,視覺也非常滯後。當我們從明亮的地方進入黑暗中,大約會有4秒鍾的時間完全看不見東西。因為一旦進入黑暗的環境,錐狀細胞就不工作了,而這時杆狀細胞還沒做好準備,等到它完全準備好,大概需要30分鍾。
這個“準備”的過程其實是在合成一種叫“視紫紅質”的物質,它存在於杆狀細胞中,對弱光非常敏感。一旦到了黑暗的地方,視紫紅質就會逐漸合成,大約在暗處待5分鍾,可以生成60%的視紫紅質,待30分鍾,就可以全部生成。不過,如果在這個過程中受到幹擾,比如突然有強光閃過,那麽之前所有的準備都會前功盡棄,隻能從頭再來。而相比於“暗適應”,“亮適應”的過程就要快得多。所以在黑暗中,如果有強光一閃一閃,我們就會特別難受。晚上開車時看到對麵駛來車輛的遠光燈,也會覺得特別晃眼,很容易造成車禍。
伴隨著“暗適應”,眼睛瞳孔的大小也會發生變化。當我們從明亮進入黑暗,瞳孔會在5秒內擴大到最大直徑的2/3,完全擴大,大約需要5分鍾。在這個過程中,瞳孔的直徑可以由2毫米擴大到8毫米,使得進入眼球的光線增加10到20倍。
因為“暗適應”需要過程,在戰爭時期,對於需要隨時待命的士兵來說,就非常不利了。尤其是飛行員,他們至少需要20分鍾,才能夠達到飛行所需的“夜視”水平。可是打仗的時候,怎麽等得起20分鍾呢?於是,在第二次世界大戰期間,美國心理學家邁爾斯發明了一種特製的紅光護目鏡。戴上這種護目鏡,即便是在明亮的室內,飛行員看到的也是偏暗的紅色,這樣一旦接到任務,就可以馬上進入作戰狀態了。現在一些暗室裏用紅光照明,也是同樣的道理。
實驗四 用餘光看星星
現在城市的光汙染非常嚴重,抬頭幾乎看不到星星了。但是在遠離市中心的地方,還是可以看到星星的。隻要你仔細看,用眼睛的餘光看,就會發現天空中其實隱藏著好多小星星。
為什麽要用眼睛的“餘光”看呢?因為在視線的正中心,你是看不到星星的!
要解釋這個現象,就要說到中央凹(fovea),它是視網膜正中間的一個凹陷,裏麵聚集了非常多的錐狀細胞。中央凹本身其實很小,它的視野範圍大概隻有2°,這是什麽概念呢?就是把我們的手臂伸直,視線到拇指寬度的夾角,大概就是2°的範圍。然而,就是在這麽一個“小坑”裏,竟然藏了14萬個錐狀細胞。因此,在這中央2°的範圍內,是我們的視野最清晰的地方。
大家可能會覺得,我們眼睛能看到的範圍很大。的確,如果保持頭不動,我們最多能看到向外95°、向內60°、向上60°、向下75°的範圍。但是,如果要求眼球保持不動,那麽我們能看清楚的大概也就隻有2°了。在這2°之外,都是非常模糊的,所以,我們需要讓眼球不斷地轉動——當要看清某樣東西的時候,我們會把眼球轉過去,這樣,中央凹就正對著這樣東西,我們就能看清楚了。所以,眼睛就像一盞追光燈,想看哪裏就轉過去。
在中央凹,也就是中央2°的範圍內,要塞下非常多的錐狀細胞,如此一來,杆狀細胞就隻能讓位了。所以,在這2°範圍內,是沒有杆狀細胞的。那麽杆狀細胞在哪裏呢?杆狀細胞最密集的地方,是在距離中央5°的位置。還記得嗎,杆狀細胞是負責夜間視覺的,所以,看星星的時候,要用5°角的餘光去看哦。事實上,喜歡看星星的朋友應該有這樣的經曆,當你在找星星的時候,往往會“無意間”發現一顆,仔細去看,卻又不見了。這並不是偶然,而是5°角的奧秘。
實驗五 尋找“盲點”
你可能還不知道,在我們的視網膜上有兩個窟窿,因此,當影像落到這兩個窟窿裏,我們其實是瞎的。
平時我們不會覺得眼前有兩個窟窿,因為兩隻眼睛的視野重疊部分,剛好能把這兩個盲點覆蓋了。可是你還是會問,即便我隻閉上一隻眼睛,也不會發現有窟窿啊!這是因為,我們的大腦會編造出一些信息,並且根據周圍事物的線索,把這個窟窿填上。
雖然“腦補”很強大,但我們還是可以看到“盲點”的。方法很簡單:看著下麵這張圖,把目光集中在左邊的圓點上,輕輕閉上左眼、右眼保持睜開的狀態,稍微前後移動一下,你會發現,在某一時刻,右邊的十字不見了!然後,睜開左眼,把目光轉向右邊的十字,再輕輕閉上右眼,這下,左邊的圓點不見了!
恭喜你找到了自己的“盲點”!可是,為什麽我沒有看到“大窟窿”呢?原來,大腦根據周圍的信息(這裏的信息就是“白色”),自動填補了“窟窿”的空缺,於是我們就看到了突然消失的十字和圓點。如果下一次,我們換一張紅色的紙,那麽大腦就會把紅色填在那個窟窿裏。
為什麽眼睛會有盲點呢?答案就在於我們眼睛的構造。眼睛裏有一層感光細胞,把眼睛比做一台數碼相機,這層感光細胞就相當於照相機中的CCD感光元件,或者膠片。感光細胞對照射進來的光產生反應,把信息傳給神經元,神經元就開始處理這些信息,就好比數碼相機裏的數據線。光有數據線還不夠,元件工作要消耗能量,相機裏有電線,眼睛裏就要有血管來維持這些細胞的生存。如果說讓你來設計這台眼睛相機,你覺得應該把這些線路放在感光元件的前麵還是後麵呢?應該是後麵吧?
現在的攝像機也是這樣設計的。但是很奇怪,在脊椎動物的眼睛裏,數據線血管之類的線路安裝在感光元件前麵,光線穿過這些線路到達感光元件。
遺憾的是,人們現在還不知道視網膜的構造為什麽前後顛倒,或許這種構造本身有優勢。我們現在已經知道了,按照正常邏輯設計,感光元件在前,線路在後,並不是不可能的,因為世界上就有這種動物,頭足綱動物烏賊的眼睛構造就是這樣的,它們的眼睛裏不存在生理盲點。
為什麽這樣的結構會產生盲點呢?你想,感光細胞處理過的信息最終還是要送到大腦,是不是?因為數據線在前,大腦在後,這些信息送到腦部就要穿過膠片或感光元件。在膠片也就是我們的視網膜上有一個點,所有信息都從這裏通過,這個點被稱為視神經盤,通過其中的自然就是視神經。所有的血管也都是從這裏產生的,這也就是盲點產生的原因。
實驗六 看到眼睛裏的血管
按照眼睛的結構推測,這些線路肯定會在我們的視野裏留下影子。我們平時看到的一切事物都應該密布血管的影像才對。為什麽我們看不到呢?就是因為人類的大腦自動屏蔽了它們。
舉個例子,你有沒有過這種經曆:一塊手表戴了一段時間之後,會感覺不到自己戴的手表,甚至會去摸一摸,檢查手表是不是丟了。仔細去聽,會發現家裏的冰箱有“嗡嗡嗡”的噪聲,但是通常意識不到它的存在,除非是在變頻的時候。還有一個例子也和我們的眼睛有關,其實我們時刻都會看到自己的鼻子,但不覺得鼻子影響我們的視線。因為鼻子永遠存在於你的視線當中,所以大腦把鼻子自動屏蔽掉了,但是它一直是存在的。
大腦特別會“p圖”。畢竟大腦工作需要耗能,如果在很長時間裏都接收相同的信息,當這些信息無意義的時候,就會自動屏蔽,因為還有更多要緊的信息需要去分析。
因為這些血管就長在我們眼睛裏,無論眼睛怎樣轉動,這些血管總是同步轉動,基本上處在完全相同的位置,大腦就會無視它們的存在了。但是如果盯著一個靜止的東西看很久,並不會看不見它。因為眼睛其實是不可能完全靜止的。就算你努力盯著某樣東西很久很久,眼睛還是會不停地向四周輕微抖動。由於抖動刷新了映在眼底的景象,大腦就會認為這是變動著的信息,不會看不見。
我們來想象一下血管的分布大致是什麽樣的:這些血管是從前麵所說的盲點、也就是穿電線的洞出發的,眾多的血管從這個小洞裏延伸出來,會沿著兩邊走,盡量避開中間區域,避免影響視野最好的那一部分,也是感光細胞最密集的區域。血管有粗有細,如果仔細看可以看到它們不斷分叉。從理論上來講,隻要這些陰影移動了,我們就可以看見它了。因為一旦移動,大腦就會認為得到了新的情報,就能突然看見視野當中的一大堆奇怪的線條了。既然無法通過轉動眼睛的方法來看,我們換一種思路,改變進入眼睛光線的角度會怎樣呢?如果模仿眼睛平時的抖動,大腦是不是就可以識別出這些圖像了呢?
說得有點抽象,其實通過實驗就能夠理解了,這個實驗同樣很簡單。首先在紙上紮一個小洞,大頭針或筆尖紮的洞都可以。或者擺出OK的手勢,然後把手指圈出的洞縮到最小,保證透過這個洞依然能夠看到光線。閉上另一隻眼睛,然後透過小孔盯著一個明亮的表麵看,比如計算機的白色屏幕,或者台燈照射下的一張白紙。然後快速抖動手指畫小圈,幅度不要太大,在這個抖動的過程當中,要始終能夠透過這個孔看到光。你會發現,有很多密布的紋路,細細的,一根一根,就像樹枝分叉。如果左右抖動,能夠看到垂直的血管,上下抖動的話,看到的是橫向的血管,如果畫圈抖動,就能看到一個完整的像。最有趣的就是,這些血管其實一直在你眼前。而這個實驗原理,就是在眼前製造一個不停來回移動的點光源,這樣一來,血管在眼底投射下的陰影就會不斷移動。
冬天的時候,我們巴不得把整個臉遮住,隻留眼睛在外麵。可是你有沒有想過,為什麽眼睛不怕冷呢?這就先得解釋一下人為什麽能夠感覺到冷。人體表麵不均勻地分布著許多可以感受到冷暖變化的感受器,它們被稱為冷受器和熱受器。當外界溫度下降時,皮膚溫度也隨之下降,這就刺激了表皮的冷受器,使我們感覺到冷。
人的眼睛是由眼球、眼結膜和眼瞼皮膚組成的。眼球的角膜、鞏膜部分和體內的器官表麵一樣,是沒有冷熱感受器的。眼瞼的皮膚上,冷熱感受器也很少。更何況,我們的眼睛一直在動,不僅有眼球的轉動,還有不停地眨眼,所以,我們眼球表麵的溫度始終可以保持在適合的溫度,不會凍成冰柱子。
除了能夠識別色彩,我們的眼睛本身也有顏色。有的人眼睛是黑色的,比我們中國人,也有人眼睛是藍色的,比如一些外國人,還有綠色、灰色的……為什麽人的眼睛顏色會不一樣呢?
其實仔細觀察就會發現,不論什麽人,在眼珠正中間瞳孔的位置都是黑色的,而色彩不同的是外麵一圈,它叫虹膜。所謂眼睛的顏色,其實是虹膜的顏色。虹膜的顏色又是由什麽來決定的呢?是虹膜當中的色素含量。事實上,所有人種的虹膜裏,所含的色素類型幾乎是相同的,區別在於含量的多少。虹膜裏隻有黑色素,顏色較深的叫真黑素,偏黑的棕色;較淺的是褐黑素,偏黃色。這兩種黑色素的比例決定了我們眼睛的顏色。
藍綠眼睛和天空呈現藍色的原理是相似的,藍眼睛的虹膜裏麵真黑素比較少,眼珠反射的是淺色的光線,能夠進入較深層然後再被反射出來,這個過程當中,波長較短的藍色光就被眼睛裏的蛋白質散射了,所以虹膜看起來就是偏藍色的。