資料圖片

資料圖片

　　紅綠黃三色交通指示燈、城市街道上斑斕的霓虹燈、宴會上珠光寶氣的奪目光彩……這一切都顯示出人類控制光的高超技術(shù)。其實，在自然界中，動物對光線的理解與應(yīng)用早就走在了人類的前面。

　　動物是自然界的光學(xué)大師，它們早就懂得如何控制色彩和光，對于光線的分層、棱塊以及扭曲的了解比人類更多。

　　比如，孔雀開屏?xí)r炫目的尾羽，是通過其羽毛上的一些細微的溝槽結(jié)構(gòu)把太陽的光波逐一分解，并分類成各種色帶。南美洲大閃蝶發(fā)出的絢爛的藍光是源于一種相應(yīng)的光學(xué)設(shè)計。這種昆蟲翅膀上的鱗片間隔有致，使得紅色光波消失；通過這樣的過濾，我們眼睛所能見到的光波呈現(xiàn)出鐵藍色。甚至連維納斯花籃——一種海綿、也是最為原始的動物之一，擁有一套復(fù)雜的控制光的本領(lǐng)。它的骨架就是一個光導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，將其身體核心部位的光散射到其身體的表面。

　　動物對光線理解與應(yīng)用完全是漫長的進化結(jié)果，是嚴酷的優(yōu)勝劣汰自然規(guī)律在起作用。雄孔雀靠精美的羽毛來突出自己并贏得配偶，如果它不能夠引起雌孔雀的注意，就不能繁殖后代、延續(xù)基因。有著強烈的領(lǐng)地意識的南美洲大閃蝶也許是通過閃耀其色彩來警告同類離遠點兒，并以此來守衛(wèi)自己的食物和配偶。生物學(xué)家們對于維納斯花籃所擁有的獨特的活體光纖系統(tǒng)的作用，仍然迷惑不解。一種理論認為這種海綿的透明結(jié)構(gòu)是吸收發(fā)光的共生微生物所發(fā)出的光亮，并且將收集到的光亮集中到一套微型的聚光燈網(wǎng)，以此來吸引其獵物。

　　有的時候，自然界的一些光學(xué)小花招是作為其他進化革新活動的副產(chǎn)品而偶然產(chǎn)生的。水中的軟體動物由于有了保護殼而受益匪淺——它們的保護殼必須堅硬結(jié)實，并且只需要利用海水中可獲得的營養(yǎng)物質(zhì)即可形成。這些軟體生物通過交替使用碳酸鈣層和膠樣蛋白質(zhì)層來建構(gòu)它們的殼。意外的是，這些輪換層起到了微型棱鏡的作用，使得它們反射的光有了彩虹一樣的色彩，結(jié)果就產(chǎn)生了色彩柔和的、乳白珍珠母的光輝。

　　面對這些生物操縱光的本領(lǐng)，即使造詣頗深的光學(xué)家也會肅然起敬的。從動物身上，人類受益匪淺。利用孔雀羽毛上的溝槽結(jié)構(gòu)分離光的原理，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了衍射光柵——一種由19世紀的物理學(xué)家約瑟夫·馮·弗隆霍亞發(fā)明的，用來分辨太陽光屬性的工具；受維納斯花籃的骨架傳導(dǎo)光的啟迪，科學(xué)家制造出現(xiàn)代光纖。

　　目前，科學(xué)家把研究的焦點集中在模仿南美洲大閃蝶的翅膀上。南美洲大閃蝶的翅膀呈絢麗的藍色，以至于一公里以外的人都能看到它。在某種機制的作用下，這種明快的藍色不但不會隨著時間的推移而褪色，相反會越來越鮮明——這是再高明的科學(xué)家也造不出的顏色。但是，近距離觀察顯示，南美洲大閃蝶翅膀內(nèi)在的色彩其實呈黯淡的灰褐色。這種雙重性表明，大閃蝶并非像玫瑰的顏色那樣是因其所含有的化學(xué)色素而形成的。玫瑰的花瓣完全吸收了藍色和綠色的光，只留下紅色成分反饋給眼睛。而南美洲大閃蝶的翅膀有著可以發(fā)揮衍射光柵作用的結(jié)構(gòu)，其表面排列著整齊的溝槽，溝槽間隔的大小和可見光的波長一致。

　　研究南美洲大閃蝶通過有選擇地添加或減少某些光的波長來生成色彩的原理，物理學(xué)家最近設(shè)計出了一種材料——光子能帶隙晶體，并且正在嘗試把它們用于電話交換機、太陽能電池和天線，希望能取得超乎預(yù)想的神奇效果。