螳螂虾眼中的宇宙什么样?

  甲壳动物令人惊叹的视觉系统提醒我们,每种动物只能感知物理世界的某些方面。

  作者 Frank Wilczek(2004年诺贝尔物理学奖得主,麻省理工学院教授)

  让我们做一次有趣的脑力练习:尝试换个角度,甚至不是人类的角度,来看看这个世界。

  我们和我们的动物朋友共同拥有这个物理世界,但每种动物只能感知世界的某些方面。在这个意义上,我们其实生活在不同的世界里,这也可算是一种平行宇宙。狗的宇宙充满了各种微妙而充满诱惑力的气味;蝙蝠的宇宙里用回射超声波的模式来解读空间;蜘蛛工程师制造了一个比自身大很多的网,这是个巨大的触感器,通过它的振动可以准确定位被困的猎物。

  我们人类可以看到许多动物看不到的东西,当然它们也能感知很多我们感受不到的现实。但是我们可以科学地探索动物的感知,用想象重建它们。大脑是终极的感受器,它让我们尽情地了解现实世界。

  我们特别有兴趣去探索一种“神秘的”动物感知觉:它和我们自己的感知足够相似,这样我们也许可以凭直觉去理解它;同时它与我们的感知又有相当的差异,足以激发我们的好奇,放飞我们的思绪。例如,螳螂虾的视觉就是这样一种“神秘的视觉”。

  螳螂虾广泛分布于各种水体,是非常成功的甲壳类动物。目前已知螳螂虾大约有四百多个不同的种类,有的只有几英寸长,有的则超过一英尺。

  螳螂虾也是非常残暴的小生物。他们用倒刺和锤节杀死并吃掉比它们大的猎物。尽管螳螂虾很常见,但研究起来却很困难,因为它们善于隐藏,性情凶猛。即使小螳螂虾也能击穿普通水箱的玻璃壁——这对科学家的经费预算来说可不是个好消息,当然对螳螂虾本身会有更大的伤害。

  虽然关于螳螂虾还有很多未知的东西,但我们已经知道,它们有非常神奇的视觉系统。

  正常人的视觉是三色的——我们有三种颜色感受器,分别处理可见光的不同频段。它们通常被称为红色、绿色和蓝色感受器,但实际上每个感受器接收的频段都能覆盖一个区间,并且这三个区间是有重叠的。这样一来,只要能恰当地组合三种感受器,我们就能得到任何可感知的颜色。彩色打印机也是基于这个原理,除黑色墨盒以外,通常配备三种颜色的墨盒;计算机显示屏也采用三种发光元件计算机向你展示的万紫千红其实只是三种颜色不同强度的组合。你的眼睛能分辨三维颜色空间里的几百万种不同的颜色。

  许多鸟类、爬行动物以及昆虫有四种颜色感受器。有些可能有五种,比如鸽子。但螳螂虾让所有的动物都相形见绌——它们有16种颜色感受器,甚至能看到紫外光谱和光的极化。

  那么,螳螂虾眼中的世界是怎样的?是不是充满了绚烂的花火和缤纷的彩虹,一览无余尽收眼底?

  我猜确实有那么一点。就像雄性孔雀夸张而美丽的尾屏或者爱尔兰驼鹿夸张而威武的鹿角,螳螂虾夸张的视觉能力也可能和性展示有关。即使对于人类来说,许多螳螂虾看起来也异常五彩斑斓。真是无法想象它们相互看起来是什么样。

  另外一方面,螳螂虾的脑实在很小。知觉并不只是获取信息,更重要的是如何处理信息。人类综合三个颜色通道传来的信号,可以清楚地分辨三维颜色空间里的各种颜色。螳螂虾能够感知一个16维的颜色空间,但它们可能不怎么“综合”信息。所以,它们的视功能尽管异于人类、阵容豪华,却不见得比我们的视觉更丰富。

  现代技术将为人类或机器人开启崭新的由仪器协助的观看方式。充满想象的脑力拓展则会为我们带来实际的智力进步。

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