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紅色會激怒公牛嗎?公牛:不,我討厭的是你


2018年6月07日07時 今日科學 果殼網
果殼網流言當牛看見紅色東西的時候,立刻會生氣地衝上去——這樣的觀念來自鬥牛場,早已深入人心,甚至成了卡通漫畫作品愛用的素材之一。真相牛雖然能感受到紅色和綠色有一些差別,但分辨能力不敏銳。在鬥牛場上,讓牛激動的並不是旗子的顏色,而是旗子的運動。

世界為什麼是彩色的

世界在我們眼裡為什麼是彩色的?這是因為我們的眼睛感受到了不同波長的光。

為什麼不同波長的光線可以讓人感受到不同的顏色呢?原來在視網膜上,有一類非常重要的感光細胞,叫做視錐細胞。這類細胞不僅可以接收光子,讓人看見東西,還負責分辨不同的顏色。在人類的眼睛裡,視錐細胞分為三種,可以被不同波長的光線激活。當這三種視錐細胞被激活以後就會給大腦傳遞信號。

圖:fineartamerica.com在大腦皮層里,來自三種視錐細胞的信號被接收,隨後又被通過合適的方式整合起來。只有這樣,我們才能「看」到某種顏色。當所有類型的細胞以相同的程度被激活,我們就能「看」見白色,如果只有紅色敏感視錐細胞和綠色敏感視錐細胞被以相同的程度激活,我們就能「看」見黃色。如果用稍微抽象一點的語言來說,三種視錐細胞的功能是把光的波長這個一維的直線轉換成了三維的視覺空間,三維空間裡的每個點對應了一個顏色。就這樣,光線的世界在我們面前變得多彩起來。

雖然不同的人對同一個波長可能有不同的感覺,但基本上是大同小異。如果差異超出了正常範圍,那麼這個人在色覺感知能力上可能會出現問題。色盲就屬於這樣的問題。在視錐細胞里,負責感受光線波長的是色素蛋白質。在很多色盲患者的體內,編碼色素的基因發生了變異。舉個例子,如果一個人的綠敏色素髮生了變異,那麼綠敏視錐細胞就不會被相應的綠光激活。綠色色盲患者在那個波長的光的辨色能力就會下降。從圖1中我們可以發現,在短波區,因為只有一種視錐細胞會被明顯激活,所以在400-480納米的地方我們都只能看到藍色,只是深淺不同而已;而在520-600納米的中長光區里,有2種視錐細胞被激活,於是我們就能看到綠色、青色、黃色、橙色和紅色等不同的顏色。對於那些紅色視錐或綠色視錐失效的色盲患者來說,紅色和綠色也變成了深淺不同的同一種顏色,所以紅綠色盲很難分辨這兩種顏色。

正常人眼中的彩虹和紅綠色盲眼中的彩虹。圖片來自:wikipedia.com

牛是「准紅綠色盲」

人類是一種幸運的哺乳動物,因為大多數哺乳動物在進化的過程中,丟失了不同種類的光敏色素。只有少數靈長目動物通過了基因重複(gene

duplication)的作用獲得了第三種光敏色素。大多數哺乳動物只有兩種光敏色素,這些動物被稱為二色性視覺(dichromacy)動物。還有一些動物只有一種感光色素,這些動物是單色性視覺(monochromacy)動物。比如,很多海洋哺乳動物只有紅色光敏色素。對於這些動物來說,這個世界沒有顏色,只有亮度,就像我們看黑白電影的感覺一樣(遺憾的是,有些人類個體也屬於這種情況)。

那麼,牛有幾種光敏色素呢?科學家發現,牛的視網膜上有兩種視錐細胞,一種牛視錐細胞接收的光的波長介於紅色光和綠色光之間,與人的紅色感光色素極其接近,只是敏感的波長要稍短一些(555納米);另一種視錐細胞可以感受藍色光(451納米),比人的藍色視錐感受光的波長要長一些。

粗略地說,因為先天缺失了感受綠光的視錐細胞,牛的視覺和患有綠色光敏色素突變導致的紅綠色盲患者有點類似,可以區分長波長的紅光和短波長的藍光,但是對長波區內部的光卻缺乏分辨能力,因此紅色、橙色、黃色以及綠色對牛來說只是不同深淺的一種顏色。不過,因為牛的藍色視錐細胞可以感受波長較長的藍光,所以,牛對長波光的辨別能力得到了一定程度上的補償。在2001年的一篇論文中,研究人員設計了一種算法,模擬馬的顏色視覺。雖然馬的色素系統和牛有些不同(馬的兩種視錐細胞活性在428nm和、539nm波長的光下達到峰值m),但是同為二色性視覺動物,可以為牛的顏色視覺提供參考。上面一行(AB)是人類看見的景象,下面一行的圖(CD)是計算機模擬出的馬看見的景象。除了生理學的方法之外,還可以用行為學的方法來研究牛的視覺。2002年的一項行為學研究表明,牛可以辨認出長波長和中波長的光(紅色和綠色),卻不能很好地分辨中波長和短波長的光(綠光和藍光),這個結果看起來和生理學的研究有一些矛盾<6>。但是雅各布教授表示,這項研究中使用的光源波長較寬,中波長的綠光和短波長的藍光有較大的重疊,可以同時激活牛的綠色視錐和藍色視錐,使得牛可以分辨出紅綠。

其實,依靠人類的色覺認知來對牛進行行為學研究並不容易得出清晰的結果。此外,行為學研究和生理學的研究相比,存在很多人為干擾和變量因素,也就存在很多固有的不確定性。不過可以肯定的是,作為二色性視覺動物,只有兩種視錐細胞的牛眼中的世界顯然不像人類那樣豐富多彩,尤其是就從綠到紅這段區域內的光的分辨能力而言,牛和人類的能力相差很遠。

公牛被鬥牛士激怒的原因

圖:berdnird.tumblr.com

早在1923年,加州大學的喬治•M•斯特拉頓(George. M. Stratton)就研究過這個問題。他找到40頭牛,然後用白黑紅綠四種顏色的旗子進行實驗。斯特拉頓發現,引起公牛注意的,主要不是旗子的顏色,而是旗子的亮度以及揮動程度。這大概就是鬥牛士需要穿著閃亮的服裝登場,大幅度揮舞著手中的紅布和斗篷的原因吧。

因為人類已經習慣了三種顏色組成的世界,所以「牛眼中的世界是什麼樣」對一般人來說很難想像。簡單類比的話,牛的視覺大致介於普通人和紅綠色盲之間——雖然能感受到紅色和綠色有一些差別,但分辨能力不敏銳。總之,在鬥牛場上,讓牛激動的並不是旗子的顏色,而是旗子的運動。

想像一下:莫名其妙的被圍在一個圓圈圈裡,中間幾個傻X挺胸夾腚地沖你嘚瑟他那幾塊兒布片,外頭還有一大群傻X在嗷嗷叫好……

擱你你也生氣。

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果殼整天都在科普些啥啊!

嚇得我二維碼都歪了!

為啥這樣的二維碼也能掃?

掃碼發送二維碼告訴你原理~

圖片來自:davewhite


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