眼睛，不僅僅是感受器

毋庸置疑，對于感受外界信息而言，眼睛是極為重要的器官。通過這扇心靈的窗戶，我們能更深刻感受到大千世界的美妙。聊過了眼鏡、理療鏡之后，我們還是來看看眼睛自己的故事吧。

眼睛的進化過程

眼睛長在動物身上雖然不稀奇，但要知道，并不是所有的動物都有如人類一樣復雜的眼睛，它的樣子也不是一蹴而就，其發展經過了漫長的歷程。

時間得推至6億年前的寒武紀時期，大約在那個時候，眼睛開始了它的文明進化之旅——出現了能感受光的生命體。比如在眼蟲藻鞭毛基部附近的紅色眼點，就是一塊光感受細胞，憑借著這個能夠感受光的點，能順利地找到光線充足的地方進行光合作用。

最初的眼睛非常原始，只是一個由感光細胞聚集而成的“眼點”，正是依靠它，低等動物才有了初步辨別明暗的能力。漸漸地，“眼點”開始凹陷，使得感光面積增加了。這樣的變化不僅能避免感光細胞受到傷害，還能提高視準確度——從此眼睛便能辨別來自不同方向的光啦！而隨著凹陷越來越深，最終形成了一個半球的形狀，直觀點說就是一只縮小版的“碗”。

接下來，“碗口”開始收縮，并且“碗里”裝滿了透明的膠狀物質，其目的是防止異物進入眼睛，保護感光細胞，同時使眼睛的形狀得到固定。而在隨后的發展過程中，“碗口”收縮得越來越小，出現了球形的如同針孔相機一樣的眼睛，光線通過小孔投射到球內壁的感光細胞上。

出于進一步防止異物進入，保護眼睛的目的，“針孔”前發展出一層透明的保護膜。而后這層膜越來越厚，形成了最初的晶狀體。晶狀體的出現，讓眼睛視野變得更加寬闊。改變晶狀體中蛋白質的比率還可以糾正視差，讓視覺效果好起來。再之后，晶狀體的正前方形成角膜和虹膜，前者保護眼球，而后者能改變“光圈”的大小控制進入眼睛內的光線量，防止過強的光線灼傷感光細胞。經過如此復雜的變化之后，人類這扇心靈的窗戶終于誕生了。

相機型眼和復眼

人眼屬于典型的相機型眼，晶狀體就好比相機的鏡頭，而感光細胞鋪成的視網膜就如同底片，接受來自同一個鏡頭的信息。視網膜中視桿細胞負責感受光亮度，而視錐細胞負責感受色彩。外部的視覺信息經過晶狀體投射到視網膜上，感光細胞將這些刺激轉變為神經信號傳遞給大腦，經過大腦的處理，我們便看到了這個世界！

都說眼睛大的才是萌系生物，那么你有沒有仔細近距離觀察過螳螂、蒼蠅那突出的大眼睛呢？類似它們的這種眼睛叫做復眼，普遍存在于昆蟲的成蟲、蜘蛛或者甲殼綱的節肢動物中。復眼由千百個小眼組成，每只小眼如同一個鏡頭獨立地接收圖像。對于昆蟲這類體積本就不大的動物而言，弧形突出的眼睛具有相當大的優勢，它能讓視野變得更加廣闊，獲得更大的空間分辨率。并且，小眼在接受光刺激后恢復可再一次接受光刺激狀態的速度很快，因此復眼對運動的物體非常敏感。

但是復眼所能看到的世界卻是十分模糊的，因為單個小眼無法獨立成像，只能探測光線的有無。復眼動物所看到的影像實際上是由眾多單眼提供的信息組成，而拼接起來的圖像如同打過馬賽克一般分辨不清。

眼睛的仿生學應用

簡單地說，仿生學是模仿生物器官而建造技術裝置的科學。在進化的過程中，發展出了各式各樣的眼睛，其特點各不相同，當然也就提供了眾多的絕佳模仿對象。

蠅眼透鏡——在這場模仿秀中，最耀眼的主角當屬復眼。蒼蠅的復眼由眾多小眼組成，呈半球形。一個物體透過復眼呈現出來的是許許多多相同的倒像。根據這一特點，人們設計出了蠅眼透鏡，用小的光學透鏡或者更加纖細的玻璃纖維透鏡這些“小眼”共同組成一個“大眼”。使用這種透鏡能一次拍出成百上千張的照片，在大量重復圖像的印刷制版上非常有用。

宇宙射線探測器——探尋宇宙高能射線是物理研究中的一個重大項目，但是普通的單個探測器的有效范圍十分有限。宇宙射線本來就難以捕捉，再加之儀器不給力，能探測到高能宇宙射線的幾率就更加小了。為了解決這一問題，1981年，一組名為“蠅眼”的高能宇宙射線探測器在美國猶他州的荒漠中落地。它模仿蒼蠅小眼的排列及連接方式，將67組共880個光電倍增管“小眼”的視野相互搭連，極大地擴大了監視范圍。有了它“看清”整個天空簡直不在話下，力求將漏網之射線減到最少。

夜視儀——夜里貓頭鷹的眼睛總是炯炯有神，所以它適合在夜間工作。事實上，它們眼睛中用于感受光線的視桿細胞所占比例非常高，即使在較弱的光線下，收集視覺信息的能力也相當強。根據這一特點，仿生學家們制造了夜視儀。這種儀器由3部分構成：光收集器、信號增強器、熒光屏。光收集器收集物體表面微弱的反射光，將其轉化為電信號。信號增強器通過增加電壓等方式放大電信號，而這些被放大的電信號最終被投射到熒光屏上形成清晰的圖像。但是，說到底夜視儀還是需要依靠物體反射的光線，受天氣等外部條件的影響比較大。為了彌補這一不足，依靠熱成像原理的夜視儀出現了。因為任何溫度高于絕對零度的物體表面都會產生紅外輻射，這種夜視儀的工作原理正是接收物體發出的紅外線輻射，從而獲得其視覺信息。

電子蛙眼——蛙眼能很快地發現運動的物體，而對靜止的物體“視而不見”。這是因為蛙眼有5類特殊的視網膜神經細胞，只對運動目標的某個特征產生反應，比如顏色、目標反差、凸起邊緣、邊緣敏感、四周邊緣等。5個“圖層”疊加出來的物體圖像，不僅具有顏色，輪廓更是突出分明。人們制造的電子蛙眼正是借鑒了這一點。在軍事作戰上，它能迅速地發現諸如導彈等高速運動的目標，以便實施攔截。

除此之外，還有電子鷹眼、偏光天文羅盤、人造視網膜等，都是眼睛仿生學的產物。