为何我们在黑暗中看不清颜色？

2024-06-15

据美国趣味科学网站6月12日报道，如果你曾经在黑暗中穿衣服，后来发现你所穿衬衫的颜色不是你想要的，那么不止你一个人有这样的经历。在黑暗中识别颜色可能是个挑战。即使在微弱光线下，不同的颜色看起来也会非常相似。

为什么在黑暗中比在明亮光线下更难辨别颜色呢？

人类感知颜色的能力因我们在不同光照条件下看东西的方式而异。人类的眼睛包含两种光感受器，也就是探测光线的神经细胞：视杆细胞和视锥细胞。每一种光感受器都含有吸收光的分子，它们被称为感光色素。在受到光的照射时，感光色素会发生化学变化。这会在光感受器中触发一系列事件，促使其向大脑发送信号。

视杆细胞负责黑暗中的视觉，即暗视觉。它由一层又一层的感光色素构成。即使在黑暗中，视杆细胞也尤其擅长吸收光线，因为“每一堆视杆细胞都是光子被吸收的机会”。光子是电磁辐射——这里指可见光——的粒子，而视杆细胞在暴露于相对较少的光子时能够被激活。

视锥细胞负责明亮光线下的视觉，即明视觉。大多数人有3种视锥细胞，这3种视锥细胞分别对不同波长的可见光(对应不同的颜色)敏感。不同视锥细胞内吸收光的分子的微小变化，使它们能够专门探测红色、绿色或蓝色的光。单个视锥细胞无法区分颜色。当视锥细胞内的一个分子吸收一个光子时，它只是激活视锥细胞；此时，没有关于光的颜色或强度的信息被处理。当大脑将眼睛里全部3种视锥细胞的反应结合在一起时，色觉才会产生——微小的生物回路将这些反应转化为我们看到的颜色。

视锥细胞主导明亮光线下的视觉。这是因为视杆细胞很快就会饱和，或者说被光子淹没，大脑基本上会屏蔽视杆细胞的活动。这就是我们能在明亮光线下轻松看到颜色的原因。但随着光线变暗，例如太阳下山或者你关掉房间里的灯，视杆细胞就开始接管，因为它们比视锥细胞对光更敏感。

视杆细胞主导夜间视觉，此时视锥细胞仅被轻度激活。与视锥细胞不同，视杆细胞只有一种类型。色觉来自比较3种视锥细胞反应的过程，这在视杆细胞主导的视觉中是不可能实现的。所以，在黑暗中，我们不能很好地分辨颜色。

然而，在某些条件下，视杆细胞仍然可能影响颜色感知。在昏暗的光线下，我们的眼睛在介于明亮和黑暗之间的条件下工作，这被称为中间视觉。在这种情况下，视杆细胞和视锥细胞都参与视觉的生成，但两者都不占主导地位。