Koje su granice ljudskog vida?

sadržaj

• Video: Što može zapravo joga? granica ljudskih sposobnosti
• Kako vidimo boju?
• Koliko fotona barem moramo vidjeti?
• Koja je granica malih i daleko da možemo vidjeti?
• Što se tiče može biti akutni vizija?
• Video: prostor: put u brzini prostor svjetlosti 1080-hd

Iz promatranja udaljenih galaksija svjetlosnih godina daleko od nas na percepciju nevidljivih boja, Adam Hedheyzi na BBC objašnjava zašto vaše oči mogu učiniti nevjerojatne stvari. Pogledajte oko sebe. Što vidiš? Sve ove boje, zidovi, prozori, sve izgleda očito, kao da bi trebao biti ovdje. Ideja da ga možemo vidjeti kroz čestica svjetlosti - fotoni - da odbijaju od predmeta i spadaju u našim očima, čini se nevjerojatno.

Ovaj foton bombardiranje apsorbira oko 126 milijuna stanica svjetlo osjetljive. Drugom smjeru i energija fotona se emitiraju u našem mozgu u različitim oblicima, bojama, svjetlina, ispunjenih slikama našeg šarenom svijetu.

Naš izvanredan vid očito ima nekoliko ograničenja. Mi ne možemo vidjeti radio valova koji potječu iz naše elektroničke uređaje, ne vidim bakterije pod nos. No s napretkom u fizici i biologiji, možemo odrediti temeljne granice prirodnog. „Sve što možete napraviti razliku između praga, što je najniža razina iznad i ispod koje se ne može vidjeti,” - kaže Michael Landy, profesor neurologije na Sveučilištu New York.

Početi gleda na vizualne pragova u svjetlu - oprosti dosjetka - da su mnogi povezuju s vizijom prvi: boje.

Zašto vidimo ljubičasta, a ne smeđe, to ovisi o energiji, odnosno valne duljine, fotoni incidenta na mrežnici se nalazi na stražnjem dijelu naših očiju. Postoje dvije vrste fotoreceptora, šipke i kukova. Češeri su odgovorni za boju i palicama nam omogućiti da vide nijanse sive u uvjetima slabog osvjetljenja, primjerice noću. Opsine, ili pigmenta molekula u stanicama mrežnice apsorbiraju elektromagnetsku energiju od incidenta fotona, generira električni impuls. Ovaj signal prolazi kroz očni živac do mozga, gdje se rađa svjesno percepciju boja i slika.

Imamo tri vrste čunjića i odgovarajući opsin svaki osjetljivi na fotona određene valne dužine. Te stošca su označeni slovima S, M i L (kratkih, srednjih i dugih valnih duljina, respektivno). Kratki val opažamo plavu, dugu - crveno. Valne duljine između njih i njihovih kombinacija pretvaraju u potpuni duga. „Sve je svjetlo koje vidimo, osim stvorena umjetno pomoću prizme ili pametne uređaje kao što su laseri, je mješavina različitih valnih duljina - rekao je Landy.”

Od svih mogućih foton valne duljine čunjeva otkriti svoj mali bend od 380 do 720 nanometara - ono što zovemo vidljivi spektar. Iza naš asortiman percepcije, infracrveni i radio spektra, potonji valne duljine u rasponu od milimetara do km.

Tijekom našeg vidljivog spektra na višim energijama i kraćim valnim duljinama, nalazimo ultraljubičastog spektra, onda je X-zrake, a na vrhu - gama zraka spektar, gdje je valna duljina doprijeti do trilijuntinke metra.

Dok se većina nas ograničena na vidljivom spektru, osobe s afakija (odsutnost leća) su vidljivi u ultraljubičastom spektru. Afakija obično nastaje kao posljedica kirurškog uklanjanja katarakte ili prirođenih mana. Obično, UV svjetlo leće blokiraju, tako da bez nje, ljudi mogu vidjeti izvan vidljivog spektra i da vidim valnih duljina do 300 nm u modrim primjesa.

Istraživanje u 2014. pokazalo je da, relativno govoreći, svi mi možemo vidjeti infracrvene fotone. Ako dva infracrvena foton slučajno padne u mrežnice stanica gotovo istovremeno, njihova kombinirana energija, pretvarajući ga iz nevidljivog valne duljine (npr 1000 nm) u vidljivom 500 nm (hladna zelena za većinu oka).

Kako vidimo boju?

Zdrava ljudsko oko ima tri vrste čunjića, od kojih svaki može razlikovati oko 100 različitih boja, tako da većina istraživača slaže da naše oči mogu općenito razlikovati oko milijun nijansi. Međutim, percepcija boja - prilično subjektivna sposobnost da se razlikuje od osobe do osobe, dakle, utvrditi točne brojke je teško.

„To je vrlo teško pomak na brojeve, - kaže Kimberly Jamieson, istraživač na Sveučilištu California u Irvineu. - Što jedna osoba vidi, to može biti samo dio boje vide druge osobe ".

Jamison zna što govori, jer se radi s „tetrachromacy” - ljudi koji imaju „nadljudske” vizije. Ti rijetki pojedinci, uglavnom žena, imaju genetsku mutaciju koja im je dao dodatnih četvrti kukova. Grubo govoreći, zbog četvrtog seta čunjeva, tetrachromacy može vidjeti 100 milijuna boja. (Osobe s daltonizam, dichromates, imaju samo dvije vrste kukova i mogu vidjeti oko 10 000 boja).

Koliko fotona barem moramo vidjeti?

Kako bi se vizija boja radio, češeri imaju tendenciju da je potrebno puno više svjetla nego njihove kolege palicama. Dakle, u uvjetima slabog osvjetljenja i boje se „ugasio”, kako izražaja monokromatskim coli.

U idealnim laboratorijskim uvjetima i na područjima mrežnice gdje štapovi su uglavnom odsutni, kukova može se aktivirati samo nekoliko fotona. Ipak, drži bolje u odnosu na raspršene svjetlosti. Eksperimenti su pokazali da je 40-ih godina, jedna kvantna svjetla je dovoljno da bi našu pažnju. „Ljudi mogu odgovoriti na jedan foton, - rekao je Brian Wandell, profesor psihologije i elektrotehnike na Stanfordu. - Nema smisla u još veću osjetljivost. "

Godine 1941., istraživači Sveučilišta Columbia sjede ljudi u mračnoj sobi i dao im oči prilagoditi. On drži da je nekoliko minuta do postizanja pune osjetljivosti - to je razlog zašto imamo problema s vidom, kad odjednom se svjetla ugase.

Istraživači su zatim zapalili plavo-zelena svjetlost ispred ispitanika. Na razini prelazi statističku slučajnost, sudionici su mogli popraviti svjetlo, kada je prvi foton 54 dosegla svoje oči.

Nakon gubitka plaćanje fotona kroz apsorpciju ostalih sastojaka oka, istraživači su otkrili da je za pet od fotona aktivirati pet pojedinačni štapići koji daju sudionicima osjećaj na svijetu.

Koja je granica malih i daleko da možemo vidjeti?

Ova činjenica može vas iznenaditi: nema unutarnje ograničenja najmanji ili najudaljeniji što možemo vidjeti. Sve dok objekti bilo koje veličine, na bilo kojoj udaljenosti prenose fotoni stanice mrežnice, možemo ih vidjeti.

„Sve što uzbuđuje oko, je količina svjetlosti koja dopire do oka, - kaže Landy. - Ukupan broj fotona. Možete napraviti izvor svjetla je smiješno mala i neznatna, ali ako se emitira fotone moćan, ti ga vidjeti. "

Na primjer, konvencionalna mudrost kaže da možemo vidjeti plamen svijece na udaljenosti od 48 kilometara, tamno jasna noć. U praksi, naravno, naše oči će samo plivati ​​u fotona, pa zalutala zrake svjetlosti iz daljine jednostavno izgubiti u gužvi. „Kada se poveća intenzitet pozadini, količina svjetla koje morate vidjeti nešto povećan”, - rekao je Landy.

Noćno nebo s tamnom pozadinom za zvijezde, eklatantan primjer rasponu od naše vizije. zvijezda ogromny- mnogi od onih koji vidimo na noćnom nebu, zaraditi milijune kilometara u promjeru. No, čak i najbliže zvijezde su najmanje 24 bilijuna kilometara daleko od nas, ali zbog tako male za naše oči, da se ne može reći. Pa ipak, mi ih vidimo kao jaka točka koja emitira svjetlost kao fotoni prijeći kozmičke udaljenosti i ući u našim očima.

Svi pojedinačni zvijezda koje vidimo na noćnom nebu, u našoj galaksiji - Mliječnom putu. Najudaljeniji objekt možemo vidjeti golim okom, je izvan naše galaksije: galaxy Andromedi, koji se nalazi 2,5 milijuna svjetlosnih godina od nas. (Iako je to sporno, neki pojedinci tvrde da oni mogu vidjeti galaksiju u trokutu u izrazito tamnom noćnom nebu, ali je tri milijuna svjetlosnih godina daleko, samo uzeti svoju riječ za to).

Bilijuna zvijezda u Andromeda galaksiji, s obzirom na udaljenost, raširena u nejasne komad sjajnom nebu. Ipak, njegova veličina je ogromna. U smislu prividne veličine, čak se u daleko kvintilijun kilometara, ova galaksija je šest puta širi od punog Mjeseca. Međutim, naše oči tako nekoliko fotona da je ovaj nebeski čudovište je gotovo neprimjetan.

Što se tiče može biti akutni vizija?

Zašto ne razlikuju pojedine zvijezde u Andromede Galaxy? Granice naše vizualne rezolucije ili oštrine vida, ograničavajući. Vidna oštrina - je sposobnost razlikovanja detalja kao što su točke ili linije, odvojeni jedni od drugih, tako da oni nisu spojene. Dakle, moguće je uzeti u obzir granice na broj „bodova”, što možemo razabrati.

Granice vidne oštrine uspostaviti nekoliko čimbenika kao što su udaljenost između kukova i šipke, pakirane u mrežnici. Također je važno optici očne jabučice, koja je, kao što smo rekli, to sprečava sve moguće fotone stanice osjetljive na svjetlo.

Teoretski, istraživanja su pokazala da je najbolje što možemo vidjeti, to je otprilike 120 piksela po stupnju luka, jedinica kutnog mjerenja. Možete ga zamisliti kao crno-bijele tabla za igranje dama 60 od 60 stanice koje odgovaraju na nokat ruku. „Ovo je jasan uzorak koji vidite,” - rekao je Landy.

Vizija probira, kao stol s malim slovima, vođen istim principima. Te granice vizualne objasniti zašto ne možemo razlikovati i usredotočiti se na jedan glup širine biološka stanica od nekoliko mikrometara.

No, ne otpis same račune. Milijuna boja, pojedinačne fotone, galaktička svjetovi izvan kvantilliony kilometrima daleko - nije loše za mjehur želea u našim utičnicama spojenih na 1,4 funti spužvom u našim glavama.