玲子

我們一直驕傲地認為，只有我們做到了讓光隨心所欲地為我所用，似乎對于光的控制是一項獨一無二的人類壯舉。然而動物才是自然界的光學(xué)大師。

操縱光本領(lǐng)強的動物

動物對光線的理解與應(yīng)用一點不比我們差，客觀地說，它們才是自然界的光學(xué)大師，它們早就懂得如何控制色彩和光的運動。比如，孔雀開屏，炫耀尾羽，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——最為原始的動物之一，也擁有一套復(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。

這些應(yīng)對手段說明，動物對光線的理解與應(yīng)用完全是漫長的進化使然，是嚴酷的、優(yōu)勝劣汰的自然規(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，它就不能繁殖后代，延續(xù)基因；有著強烈領(lǐng)地意識的也許是通過閃耀其色彩來警告它的同類離遠點兒，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，有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。

光學(xué)家向動物學(xué)習

面對這些生物操縱光的本領(lǐng)，就是造詣頗深的光學(xué)家也會肅然起敬。如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)家制造出了現(xiàn)代光纖；研究南美大閃蝶，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)家設(shè)計出了可與之相比的材料——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，取得了超乎預(yù)想的神奇效果。

目前，權(quán)威的光學(xué)家把研究的焦點集中在模仿南美洲大閃蝶的翅膀上，這是個非常棘手的難題，科學(xué)家們尚未搞清光學(xué)結(jié)構(gòu)如此復(fù)雜的東西。南美洲大閃蝶的翅膀呈絢麗的藍色，但是，近距離觀察顯示，其內(nèi)在的色彩其實呈黯淡的灰褐色。這種雙重性表明，大閃蝶的顏色并非像玫瑰所含的那種化學(xué)色素形成的那樣，因為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人類的眼睛。南美大閃蝶的藍色則產(chǎn)生于一套完全不同的機制，它的翅膀有著可以發(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。飛翔在陽光下的南美大閃蝶是那么明亮奪目，以至于1公里以外的人都能看到它。但科學(xué)家還不知道它為什么需要那么艷麗的藍色，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)家也制造不出的顏色。