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擁有反射鏡眼睛的怪魚

在中學物理課上大家或許已學過,有兩種光學器件可以讓物體的光線在適當位置成一實像:一種是凸透鏡,利用透過透鏡的折射光線成像;另一種是凹面鏡,利用凹面鏡反射的光線成像。大自然看來似乎偏愛凸透鏡,你看所有動物的眼睛都是用凸透鏡來成像的,誰見過用凹面鏡成像的動物眼睛呢?

但有些事情總是出乎我們的意料。2009年,一位德國科學家在太平洋上的島國東加捕獲一條怪魚,這條魚擁有四隻眼睛,其中一對跟普通的魚眼沒什麽區別,也是用凸透鏡來成像的,可是另一對眼睛呢,說來真是不可思議,竟是用凹面鏡來成像的!

這種怪魚生活在水下1000多米深的、光線黯淡的海域。怪魚幾乎通體透明,頭上長著兩對眼睛。一對主要用於收集來自身體上方的光線,比如有什麽食物沉降下來,它就靠這對眼睛發現;這是一對普通的魚眼,也就是說是靠玻璃球狀的凸透鏡來成像的。但在頭部,還長有另一對眼睛,這對眼睛的瞳孔朝下開,用於收集來自身體下方的光線,比如水下發光生物發出的微弱的光等等;當光線射入瞳孔後,在一塊凹面鏡形的晶體表面反射,反射光聚焦在另一塊獨立的視網膜上,於是也會成一個像。

在5億年的脊椎動物進化史上,無數的脊椎動物生生死死,但眼睛利用反射鏡來成像卻是頭一回聽說。

為什麽怪魚的這對眼睛要採用這麽特別的成像方式呢?科學家說,用凹面鏡成像有這樣兩點好處:一是通過凸透鏡,一部分光線會被凸透鏡吸收,而凹面鏡就沒有這個毛病,在深海,光線本來就非常“寶貴”,假如能不被吸收就成像,那當然更好;二是,光線通過像魚眼這麽球形的凸透鏡,成的像會有些畸變、失真,而凹面鏡成像也不存在這個問題。也許正是這兩點,讓怪魚進化出了這種怪本領。

其實,從物理學的角度看,凹面鏡的確要比凸透鏡成像效率更高,質量更好,那為什麽現在幾乎所有動物的眼睛都採用了凸透鏡成像,使得怪魚的反射鏡眼睛倒成了另類?也許這只是進化史上的偶然因素在作怪。最初,脊椎動物因為偶然,獲得了凸透鏡成像的眼睛,雖然比起凹面鏡成像來,這種眼睛有著上述的種種缺點,但對於它們的生存基本上已經夠用,所以就沒必要中途更換,“重敲鑼鼓另開張”了。而對於這種生活在深海的怪魚,不“另起爐灶”也許就會危及它的生存,於是它就進化出了如此古怪的眼睛。

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