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蓝色:自然界罕见的存在

2021-12-20明迪·魏斯贝格尔

风流一代·经典文摘 2021年12期
关键词:视锥施密特自然界

【美】明迪·魏斯贝格尔

当仰望头顶上的蓝天或凝视似乎无穷无尽的蓝色海洋时,你可能会认为蓝色在自然界中很常见。

但是,在岩石、植物和花朵,或者动物的皮毛、羽毛、鳞片和皮肤中,蓝色却出人意料地稀少。

异常稀少

为什么蓝色如此少见?答案源自颜色如何产生以及我们是如何看到颜色等化学和物理过程。

我们能够看到颜色,是因为我们的每只眼睛都包含600万至700万个用来感光的视锥细胞。一个拥有正常色觉的人眼睛里有三种不同类型的视锥细胞,每种视锥细胞对特定波长的光最为敏感,依次是红色、绿色和蓝色。来自数百万视锥细胞的信息会以电子信号的形式到达我们的大脑,这些电子信号会传递我们所看到的所有类型的光线,然后在大脑中被解读为不同的颜色。

当我们看到一个五颜六色的物体,比如闪闪发光的蓝宝石或鲜艳的绣球花时,“这个物体吸收了落到它上面的一些白光,因为它吸收了一些光,反射的其他光就有了颜色”。科普作家、《蓝色:寻找自然界中最稀有的颜色》一书的作者凯·库普费尔施密特对趣味科学网站说。

“当你看到一朵蓝色的花,例如矢车菊,它在你眼中呈蓝色是因为它吸收了光谱中的红色部分。”库普费尔施密特说。

在可见光谱中,红色的波长较长,这意味着与其他颜色相比,它的能量非常低。库普费尔施密特说,一朵花要呈现蓝色,“需要产生一种能够吸收非常少量能量的分子”,以便吸收光谱中的红色部分。

这种分子又大又复杂,产生这种分子对植物来说很难,这就是为什么全世界近30万个开花植物物种中只有不到10%能开出蓝色的花。

难以显现

蓝色花卉进化的一个可能驱动因素是,蓝色对蜜蜂等授粉昆虫来说非常显眼。在激烈争夺授粉昆虫的生态系统中,开出蓝色花朵可能对植物是有利的,澳大利亚皇家墨尔本理工大学副教授、视觉科学家阿德里安·戴尔此前对澳大利亚广播公司说。

至于矿物质的晶体结构会与离子(带电的原子或分子)相互作用,以确定光谱的哪些部分被吸收、哪些被反射。仅在阿富汗出产的青金石能够产生罕见的群青色色素,这种矿物中含有三硫化物离子(在一个晶格中有三个附着在一起的硫原子),这种离子能够释放或结合单个电子。

“这种能量差异就是产生蓝色的原因。”库普费尔施密特说。

蓝色动物的颜色并非来自化学色素,它们依靠物理学来产生蓝色外观。大蓝闪蝶的翅鳞上有复杂的多层纳米结构,可以操纵光层,因此一些颜色就会相互抵消,最后只有蓝色反射出来。冠蓝鸦的羽毛、蓝色刺猬鱼的鳞片以及蓝环章鱼的闪光环也有产生类似效果的结构。

哺乳动物身上的蓝色甚至比鸟类、鱼类、爬行动物和昆虫更加罕见。一些鲸和海豚的皮肤偏蓝色,像川金丝猴这样的灵长类动物的脸是蓝色的,山魈的脸和屁股是蓝色的。但是,毛皮——大多数陆地哺乳动物都具有的一种特征——从没有天然的鲜艳蓝色,至少在可见光下没有。

“形成蓝色需要费很多工夫,因此就有了另一个问题:形成蓝色的进化原因是什么,驱动因素是什么?”库普费尔施密特说,“当你深入这些动物世界时,让人好奇的就是,谁是这一讯息的接收方,他们能看到这种蓝色吗?”

有何意味

库普费尔施密特说,由于蓝色在自然界中的稀缺性,“蓝色”这个词对世界各地的语言来说都是出现相对较晚的词,排在黑、白、红、黄之后。

“对此的一种说法是,只有在能够染色、能将一种颜色与其所在物体分离时,才会真正需要去命名一种颜色。否则的话,并不真正需要给颜色命名,”他解释说,“在大多数文化中,把东西染成蓝色或发现蓝色染料的时间都很晚,这一点在语言学中就可以看出来。”

研究人员在《植物科学前沿》杂志上发表报告称,蓝色染料的最早使用追溯到大约6000年前的秘鲁。而古埃及人将硅土、生石灰和氧化铜混合在一起,制造出一种持久的蓝色颜料,用于装饰雕像。源自群青色青金石的鲜艳蓝色颜料在中世纪的欧洲像金子一样昂贵,主要用于彩色手稿的绘制。

蓝色的稀缺性意味着,几千年来人们一直将它视为一种地位很高的颜色。《植物科学前沿》杂志上的研究称,蓝色长期以来被人们与印度教的克利须那神以及基督教的圣母玛利亚联系起来。以使用蓝色而著称的艺术家包括米开朗基罗、高更、毕加索和梵高。

蓝色还丰富了我们的语言表达,在很多英语习语中都有蓝这个词,比如“蓝领”等。

蓝色在自然界中的稀缺性可能影响了我们对这种颜色以及藍色物体的认识。库普费尔施密特说:“蓝色就像一大块画布,等着你去描绘呢。”

(李恒克摘自2021年9月10日《参考消息》)

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