拥有反射镜眼睛的怪鱼

在中学物理课上大家或许已学过,有两种光学器件可以让物体的光线在适当位置成一实像:一种是凸透镜,利用透

在中学物理课上大家或许已学过,有两种光学器件可以让物体的光线在适当位置成一实像:一种是凸透镜,利用透过透镜的折射光线成像;另一种是凹面镜,利用凹面镜反射的光线成像。大自然看来似乎偏爱凸透镜,你看所有动物的眼睛都是用凸透镜来成像的,谁见过用凹面镜成像的动物眼睛呢?

但有些事情总是出乎我们的意料。2009年,一位德国科学家在太平洋上的岛国汤加捕获一条怪鱼,这条鱼拥有四只眼睛,其中一对跟普通的鱼眼没什么区别,也是用凸透镜来成像的,可是另一对眼睛呢,说来真是不可思议,竟是用凹面镜来成像的!

这种怪鱼生活在水下1000多米深的、光线黯淡的海域。怪鱼几乎通体透明,头上长着两对眼睛。一对主要用于收集来自身体上方的光线,比如有什么食物沉降下来,它就靠这对眼睛发现;这是一对普通的鱼眼,也就是说是靠玻璃球状的凸透镜来成像的。但在头部,还长有另一对眼睛,这对眼睛的瞳孔朝下开,用于收集来自身体下方的光线,比如水下发光生物发出的微弱的光等等;当光线射入瞳孔后,在一块凹面镜形的晶体表面反射,反射光聚焦在另一块独立的视网膜上,于是也会成一个像。

在5亿年的脊椎动物进化史上,无数的脊椎动物生生死死,但眼睛利用反射镜来成像却是头一回听说。

为什么怪鱼的这对眼睛要采用这么特别的成像方式呢?科学家说,用凹面镜成像有这样两点好处:一是通过凸透镜,一部分光线会被凸透镜吸收,而凹面镜就没有这个毛病,在深海,光线本来就非常“宝贵”,假如能不被吸收就成像,那当然更好;二是,光线通过像鱼眼这么球形的凸透镜,成的像会有些畸变、失真,而凹面镜成像也不存在这个问题。也许正是这两点,让怪鱼进化出了这种怪本领。

其实,从物理学的角度看,凹面镜的确要比凸透镜成像效率更高,质量更好,那为什么现在几乎所有动物的眼睛都采用了凸透镜成像,使得怪鱼的反射镜眼睛倒成了另类?也许这只是进化史上的偶然因素在作怪。最初,脊椎动物因为偶然,获得了凸透镜成像的眼睛,虽然比起凹面镜成像来,这种眼睛有着上述的种种缺点,但对于它们的生存基本上已经够用,所以就没必要中途更换,“重敲锣鼓另开张”了。而对于这种生活在深海的怪鱼,不“另起炉灶”也许就会危及它的生存,于是它就进化出了如此古怪的眼睛。

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