毋庸置疑，对于感受外界信息而言，眼睛是极为重要的器官。通过这扇心灵的窗户，我们能更深刻感受到大千世界的美妙。聊过了眼镜、理疗镜之后，我们还是来看看眼睛自己的故事吧。 眼睛的进化过程 眼睛长在动物身上虽然不稀奇，但要知道，并不是所有的动物都有如人类一样复杂的眼睛，它的样子也不是一蹴而就，其发展经过了漫长的历程。 时间得推至6亿年前的寒武纪时期，大约在那个时候，眼睛开始了它的文明进化之旅――出现了能感受光的生命体。比如在眼虫藻鞭毛基部附近的红色眼点，就是一块光感受细胞，凭借着这个能够感受光的点，能顺利地找到光线充足的地方进行光合作用。 最初的眼睛非常原始，只是一个由感光细胞聚集而成的“眼点”，正是依靠它，低等动物才有了初步辨别明暗的能力。渐渐地，“眼点”开始凹陷，使得感光面积增加了。这样的变化不仅能避免感光细胞受到伤害，还能提高视准确度――从此眼睛便能辨别来自不同方向的光啦！而随着凹陷越来越深，最终形成了一个半球的形状，直观点说就是一只缩小版的“碗”。 接下来，“碗口”开始收缩，并且“碗里”装满了透明的胶状物质，其目的是防止异物进入眼睛，保护感光细胞，同时使眼睛的形状得到固定。而在随后的发展过程中，“碗口”收缩得越来越小，出现了球形的如同针孔相机一样的眼睛，光线通过小孔投射到球内壁的感光细胞上。 出于进一步防止异物进入，保护眼睛的目的，“针孔”前发展出一层透明的保护膜。而后这层膜越来越厚，形成了最初的晶状体。晶状体的出现，让眼睛视野变得更加宽阔。改变晶状体中蛋白质的比率还可以纠正视差，让视觉效果好起来。再之后，晶状体的正前方形成角膜和虹膜，前者保护眼球，而后者能改变“光圈”的大小控制进入眼睛内的光线量，防止过强的光线灼伤感光细胞。经过如此复杂的变化之后，人类这扇心灵的窗户终于诞生了。 相机型眼和复眼 人眼属于典型的相机型眼，晶状体就好比相机的镜头，而感光细胞铺成的视网膜就如同底片，接受来自同一个镜头的信息。视网膜中视杆细胞负责感受光亮度，而视锥细胞负责感受色彩。外部的视觉信息经过晶状体投射到视网膜上，感光细胞将这些刺激转变为神经信号传递给大脑，经过大脑的处理，我们便看到了这个世界！ 都说眼睛大的才是萌系生物，那么你有没有仔细近距离观察过螳螂、苍蝇那突出的大眼睛呢？类似它们的这种眼睛叫做复眼，普遍存在于昆虫的成虫、蜘蛛或者甲壳纲的节肢动物中。复眼由千百个小眼组成，每只小眼如同一个镜头独立地接收图像。对于昆虫这类体积本就不大的动物而言，弧形突出的眼睛具有相当大的优势，它能让视野变得更加广阔，获得更大的空间分辨率。并且，小眼在接受光刺激后恢复可再一次接受光刺激状态的速度很快，因此复眼对运动的物体非常敏感。 但是复眼所能看到的世界却是十分模糊的，因为单个小眼无法独立成像，只能探测光线的有无。复眼动物所看到的影像实际上是由众多单眼提供的信息组成，而拼接起来的图像如同打过马赛克一般分辨不清。 眼睛的仿生学应用 简单地说，仿生学是模仿生物器官而建造技术装置的科学。在进化的过程中，发展出了各式各样的眼睛，其特点各不相同，当然也就提供了众多的绝佳模仿对象。 蝇眼透镜――在这场模仿秀中，最耀眼的主角当属复眼。苍蝇的复眼由众多小眼组成，呈半球形。一个物体透过复眼呈现出来的是许许多多相同的倒像。根据这一特点，人们设计出了蝇眼透镜，用小的光学透镜或者更加纤细的玻璃纤维透镜这些“小眼”共同组成一个“大眼”。使用这种透镜能一次拍出成百上千张的照片，在大量重复图像的印刷制版上非常有用。 宇宙射线探测器――探寻宇宙高能射线是物理研究中的一个重大项目，但是普通的单个探测器的有效范围十分有限。宇宙射线本来就难以捕捉，再加之仪器不给力，能探测到高能宇宙射线的几率就更加小了。为了解决这一问题，1981年，一组名为“蝇眼”的高能宇宙射线探测器在美国犹他州的荒漠中落地。它模仿苍蝇小眼的排列及连接方式，将67组共880个光电倍增管“小眼”的视野相互搭连，极大地扩大了监视范围。有了它“看清”整个天空简直不在话下，力求将漏网之射线减到最少。 夜视仪――夜里猫头鹰的眼睛总是炯炯有神，所以它适合在夜间工作。事实上，它们眼睛中用于感受光线的视杆细胞所占比例非常高，即使在较弱的光线下，收集视觉信息的能力也相当强。根据这一特点，仿生学家们制造了夜视仪。这种仪器由3部分构成：光收集器、信号增强器、荧光屏。光收集器收集物体表面微弱的反射光，将其转化为电信号。信号增强器通过增加电压等方式放大电信号，而这些被放大的电信号最终被投射到荧光屏上形成清晰的图像。但是，说到底夜视仪还是需要依靠物体反射的光线，受天气等外部条件的影响比较大。为了弥补这一不足，依靠热成像原理的夜视仪出现了。因为任何温度高于绝对零度的物体表面都会产生红外辐射，这种夜视仪的工作原理正是接收物体发出的红外线辐射，从而获得其视觉信息。 电子蛙眼――蛙眼能很快地发现运动的物体，而对静止的物体“视而不见”。这是因为蛙眼有5类特殊的视网膜神经细胞，只对运动目标的某个特征产生反应，比如颜色、目标反差、凸起边缘、边缘敏感、四周边缘等。5个“图层”叠加出来的物体图像，不仅具有颜色，轮廓更是突出分明。人们制造的电子蛙眼正是借鉴了这一点。在军事作战上，它能迅速地发现诸如导弹等高速运动的目标，以便实施拦截。 除此之外，还有电子鹰眼、偏光天文罗盘、人造视网膜等，都是眼睛仿生学的产物。
毋庸置疑，对于感受外界信息而言，眼睛是极为重要的器官。通过这扇心灵的窗户，我们能更深刻感受到大千世界的美妙。聊过了眼镜、理疗镜之后，我们还是来看看眼睛自己的故事吧。 眼睛的进化过程 眼睛长在动物身上虽然不稀奇，但要知道，并不是所有的动物都有如人类一样复杂的眼睛，它的样子也不是一蹴而就，其发展经过了漫长的历程。 时间得推至6亿年前的寒武纪时期，大约在那个时候，眼睛开始了它的文明进化之旅――出现了能感受光的生命体。比如在眼虫藻鞭毛基部附近的红色眼点，就是一块光感受细胞，凭借着这个能够感受光的点，能顺利地找到光线充足的地方进行光合作用。 最初的眼睛非常原始，只是一个由感光细胞聚集而成的“眼点”，正是依靠它，低等动物才有了初步辨别明暗的能力。渐渐地，“眼点”开始凹陷，使得感光面积增加了。这样的变化不仅能避免感光细胞受到伤害，还能提高视准确度――从此眼睛便能辨别来自不同方向的光啦！而随着凹陷越来越深，最终形成了一个半球的形状，直观点说就是一只缩小版的“碗”。 接下来，“碗口”开始收缩，并且“碗里”装满了透明的胶状物质，其目的是防止异物进入眼睛，保护感光细胞，同时使眼睛的形状得到固定。而在随后的发展过程中，“碗口”收缩得越来越小，出现了球形的如同针孔相机一样的眼睛，光线通过小孔投射到球内壁的感光细胞上。 出于进一步防止异物进入，保护眼睛的目的，“针孔”前发展出一层透明的保护膜。而后这层膜越来越厚，形成了最初的晶状体。晶状体的出现，让眼睛视野变得更加宽阔。改变晶状体中蛋白质的比率还可以纠正视差，让视觉效果好起来。再之后，晶状体的正前方形成角膜和虹膜，前者保护眼球，而后者能改变“光圈”的大小控制进入眼睛内的光线量，防止过强的光线灼伤感光细胞。经过如此复杂的变化之后，人类这扇心灵的窗户终于诞生了。 相机型眼和复眼 人眼属于典型的相机型眼，晶状体就好比相机的镜头，而感光细胞铺成的视网膜就如同底片，接受来自同一个镜头的信息。视网膜中视杆细胞负责感受光亮度，而视锥细胞负责感受色彩。外部的视觉信息经过晶状体投射到视网膜上，感光细胞将这些刺激转变为神经信号传递给大脑，经过大脑的处理，我们便看到了这个世界！ 都说眼睛大的才是萌系生物，那么你有没有仔细近距离观察过螳螂、苍蝇那突出的大眼睛呢？类似它们的这种眼睛叫做复眼，普遍存在于昆虫的成虫、蜘蛛或者甲壳纲的节肢动物中。复眼由千百个小眼组成，每只小眼如同一个镜头独立地接收图像。对于昆虫这类体积本就不大的动物而言，弧形突出的眼睛具有相当大的优势，它能让视野变得更加广阔，获得更大的空间分辨率。并且，小眼在接受光刺激后恢复可再一次接受光刺激状态的速度很快，因此复眼对运动的物体非常敏感。 但是复眼所能看到的世界却是十分模糊的，因为单个小眼无法独立成像，只能探测光线的有无。复眼动物所看到的影像实际上是由众多单眼提供的信息组成，而拼接起来的图像如同打过马赛克一般分辨不清。 眼睛的仿生学应用 简单地说，仿生学是模仿生物器官而建造技术装置的科学。在进化的过程中，发展出了各式各样的眼睛，其特点各不相同，当然也就提供了众多的绝佳模仿对象。 蝇眼透镜――在这场模仿秀中，最耀眼的主角当属复眼。苍蝇的复眼由众多小眼组成，呈半球形。一个物体透过复眼呈现出来的是许许多多相同的倒像。根据这一特点，人们设计出了蝇眼透镜，用小的光学透镜或者更加纤细的玻璃纤维透镜这些“小眼”共同组成一个“大眼”。使用这种透镜能一次拍出成百上千张的照片，在大量重复图像的印刷制版上非常有用。 宇宙射线探测器――探寻宇宙高能射线是物理研究中的一个重大项目，但是普通的单个探测器的有效范围十分有限。宇宙射线本来就难以捕捉，再加之仪器不给力，能探测到高能宇宙射线的几率就更加小了。为了解决这一问题，1981年，一组名为“蝇眼”的高能宇宙射线探测器在美国犹他州的荒漠中落地。它模仿苍蝇小眼的排列及连接方式，将67组共880个光电倍增管“小眼”的视野相互搭连，极大地扩大了监视范围。有了它“看清”整个天空简直不在话下，力求将漏网之射线减到最少。 夜视仪――夜里猫头鹰的眼睛总是炯炯有神，所以它适合在夜间工作。事实上，它们眼睛中用于感受光线的视杆细胞所占比例非常高，即使在较弱的光线下，收集视觉信息的能力也相当强。根据这一特点，仿生学家们制造了夜视仪。这种仪器由3部分构成：光收集器、信号增强器、荧光屏。光收集器收集物体表面微弱的反射光，将其转化为电信号。信号增强器通过增加电压等方式放大电信号，而这些被放大的电信号最终被投射到荧光屏上形成清晰的图像。但是，说到底夜视仪还是需要依靠物体反射的光线，受天气等外部条件的影响比较大。为了弥补这一不足，依靠热成像原理的夜视仪出现了。因为任何温度高于绝对零度的物体表面都会产生红外辐射，这种夜视仪的工作原理正是接收物体发出的红外线辐射，从而获得其视觉信息。 电子蛙眼――蛙眼能很快地发现运动的物体，而对静止的物体“视而不见”。这是因为蛙眼有5类特殊的视网膜神经细胞，只对运动目标的某个特征产生反应，比如颜色、目标反差、凸起边缘、边缘敏感、四周边缘等。5个“图层”叠加出来的物体图像，不仅具有颜色，轮廓更是突出分明。人们制造的电子蛙眼正是借鉴了这一点。在军事作战上，它能迅速地发现诸如导弹等高速运动的目标，以便实施拦截。 除此之外，还有电子鹰眼、偏光天文罗盘、人造视网膜等，都是眼睛仿生学的产物。