假如我们有四色视觉,将会看到怎样的世界?

我们将看到一个与平日里大相径庭的炫彩世界。
假如你是女孩,或许你就会明白,因为一些女性拥有一种超能力,她们能够看到的颜色比常人多出百倍!

一只漂亮的鸟!

早上,你看到窗台上站着一只绚丽的鸟儿。然而你发现,除了它那狂欢节盛装般的缤纷羽色,它很像常见的麻雀。但麻雀不是褐色的吗?怎么回事?

卧室墙壁上曾经长久被一张明星海报覆盖的位置,往常颜色显得比周围区域稍暗,今天却轻易地亮瞎了你的双眼:它的色彩——一种“酱红色”——看上去和周边的“紫橙色”区别明显……

等一下!这些颜色怎么那么奇怪?瞧,不仅墙上、地毯上的污渍清晰可见——就好像有人刚在你家进行了一场彩弹射击大战,甚至你的周围到处都充斥着鲜艳的褐紫绿色和蓝粉红色。莫不是你成了幻觉的俘虏?


三色世界

冷静地思考一下。物体的颜色既是一种真实的物理属性,源自物体投向你眼睛的光线,同时也是一种由大脑制造出的幻像:视网膜上的一种特殊细胞——视锥细胞——采集信息,大脑灰质则借助那些信息制造出色觉。

大部分人拥有三种视锥细胞,分别主要负责感知红光、绿光和蓝光,大体上就是测量到达光线中红光、绿光和蓝光的量。

因此,你能够感知的所有颜色都将位于一个“立方体”中,其长、宽、高就是红、绿、蓝这三种“维度”。那么,假如你拥有不止三种,而是四种视锥细胞,那又会发生什么呢?

这种情况下,你的大脑不就会获得额外的素材,创造出更多样化的色觉了吗?事实上,它们将占据一个四维的、远大于先前的“超体”。你将能看到另外数十种、甚至数百种常人无法想象的颜色。所以,看到五彩的麻雀和绚烂的墙壁也就不足为奇了!

更夸张的。要知道,大部分昆虫拥有五六种视锥细胞,一些甲壳类动物甚至拥有12种!在一只蝴蝶眼里,一大片洁白的雏菊就好似一幅彩色镶嵌画,由各种颜色、各种花纹(有些甚至是紫外光)的花朵组成,这些显眼的颜色和花纹将会告诉蝴蝶哪一些花朵新鲜、哪一些花朵多蜜……

如果你获得了第四种视锥细胞,那你就会像小鸟一样,成为四色视觉动物。那一定很疯狂!


物体上的一道荧光

事实上,几乎所有陆生脊椎动物的祖先、能够远离大海产卵的早期“爬行动物”已经是四色视觉动物了。派什么用呢?它们的大脑借助四色视觉对视野中的物体进行“荧光标记”,从而发现并区分这些物体。

当老师用朱笔批改考卷的时候,或当我们看书划出一段有趣文字的时候,人类用的也是这种古老的方法。颜色当然多多益善!

但为什么在各方面都异常出色的人类在这方面却先天不足呢?为什么我们只有三种视锥细胞,而其他动物却有四种呢?那是一个令人忧伤的长篇故事……

早期“爬行动物”(羊膜动物)很快就可按头骨中着生颌部肌肉的孔洞数量分成三类:无孔亚纲(乌龟属于这一类)、合弓纲(所有哺乳动物的祖先都属于这一类)、双孔亚纲(蜥蜴、鬣蜥、鳄鱼,以及后来演变为鸟类的一些恐龙都属于这一类),它们都是四色视觉动物。


我们的祖先不需要细腻的视觉!

2.5亿年前,合弓纲动物是地球上的老大,它们奇特的身影到处可见:哺乳动物或近似门类的动物就好像长着海象脑袋的大河马(比如布拉塞龙),或像长着尖牙利齿和浓密毛发的鬣蜥(比如犬齿兽)。

布拉塞龙

地球稀树草原上的动物就像外星生物一样诡谲、多样。但是“咔嚓”!一场恐怖的灾难降临了。我们不知道具体发生了什么,反正它横扫了一切。双孔亚纲动物于是趁机取代了我们的祖先,恐龙开始了它们的霸权。

幸免于难的哺乳动物(类似小型啮齿动物)只能在全新的地球上干起了脏活:它们生活在阴暗的角落里,啃食碎片,捣腾恐龙君主留下的垃圾。为了不被发现,它们只好趁夜色行动。

然而就像当时一句谚语所说,“夜里,所有霸王龙都是灰色的”!因为你或许注意到了,视锥细胞在弱光中的发挥会打折扣,尤其对黄-橙-红色系的感知。所以我们在黑暗中只能看到灰色和蓝色,或者干脆只能看到黑色和白色。

光是一种在空间运动的能量波。两个波峰或两个波谷之间距离被称为波长,正是它定义了光波的“颜色”。白光是一种混合波,包含了彩虹的所有颜色,可由棱镜分离 1 。紫光的波长为 400 纳米,位于可见光谱的一端 2 ,红光位于另一端,波长为 700纳米 3 。
但我们还能看到其他颜色,比如棕色,因为能够感知颜色的视网膜上拥有三种视锥细胞:分别可以感知红色、绿色和蓝色。当一个棕色物体把混合光波导向我们的眼球 4
视锥细胞会受到不同程度的刺激 5
绿色和蓝色视锥细胞受到的刺激是最大敏感度的 10%,红色视锥细胞则是 30%。在这些成分的基础上,我们的大脑会制造出一种单一色觉,本例中就是棕色 6 。我们看到的所有颜色都是这样由不同波长的光波混合而成的。

于是在演化中,哺乳动物逐渐失去了那些无用的视锥细胞,只留下了感知蓝、绿的视锥细胞。由于今天的哺乳动物全是当年那些夜行动物的后代,所以一般只能做双色视觉动物,当个色盲。

风水轮流转。又过了很久,直到6600万年前,轮到恐龙被陨石打脸,哺乳动物再次掌控了世界。受一次基因变异影响,生活在树上的猿猴拥有了能看到红色的视锥细胞;借助它们,猿猴得以更好地辨别之前只有鸟类才能轻易发现的成熟果实(每一个园丁都会告诉你,这场食物竞争一直都在延续)。

这是你能看到的一朵漂亮紫色小花。右图为鸟类看到的同一朵花。“白色”区域是我们看不到的紫外线。它们看到的深色线条将把它们引向花心的花蜜!

作为它们的后代,我们今天大多数人拥有三色视觉,比其他哺乳动物出色,但还是比不上绝大部分其他动物。故事还没有说完。

我们之前说过,由于基因缺陷,一些人成为了色盲:他们缺少一种视锥细胞(也有缺少多种视锥细胞的案例,但很少见),通常是感知红色的视锥细胞。这种缺陷有时候程度较弱:这些人的红色视锥细胞一直都在,只是有些病怏怏,只能感知橙色。

色盲测试图,色盲患者眼中是看不清这些数字的

数百种颜色的彩虹

这一变异总是存在于X染色体上,所以拥有两条X染色体的人(女性),如果一条染色体“正常”,另一条“不正常”,就会同时拥有普通的红色、绿色、蓝色视锥细胞和一种可以称为“橙色”视锥细胞的变异视锥细胞。

这些女性拥有四色视觉,她们能够看到数百种常人无法看到的颜色!难以置信?是的,但科学家确信,那是真的。他们找到了多位女性,并通过测试证明她们看到的颜色比常人多出百倍。

如果你钻进她们的脑袋,你将会看到一个万花筒一样斑斓的全新世界。你根本无法描述它,就好像你也无法向先天盲人解释“红色”到底是什么东西……

一些基因学家甚至已经算出,世界上共有几百万人拥有四色视觉,每一千个女性中就有一个!

所以小伙子,如果你问女朋友“为什么要买这双鞋,你不是已经有了”,而她回答“你疯了,它们的颜色完全不一样”,请你不要取笑她,因为那或许表明她的眼睛更加高级!

撰文 René Cuillierier

编译 苏迪

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来源:知乎 www.zhihu.com

作者:新发现

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