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没有蓝色的老虎,没有蓝蝙蝠,没有蓝松鼠,也没有蓝色的狗,在英语中被称为“蓝威尔士”的蓝鲸也不是蓝色的,动物身上有很多颜色,但蓝色是非常罕见的。
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尽管如此,我们还是梦想着发现蓝色生物,这大概是因为它的外观非常美丽吧。大自然创造了蓝色,但是蓝色的生物却这么少,为了理解为什么会这样,让我们通过进化、化学和物理学展开探讨。 首先,我们需要理解为什么动物会有颜色,为此,我们有必要关注蝴蝶。 “蝴蝶是一种非常神奇的昆虫,蝴蝶进化成一群蛾,在白天活动。如果在白天活动,那么它有一个好处,那就是可以利用光进行交流。” 在所有的昆虫中,蝴蝶拥有最明亮和最详细的色彩图案,蝴蝶翅膀的颜色传达着“有毒”“是雄性”或者“是我的地盘”这样的信息。
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但是,并不是所有蝴蝶的颜色都是一样的。如果你放大蝴蝶的翅膀,就能在小鳞粉上看到它的颜色,这就是蛾和蝴蝶学名的由来。 橙色、红色、黄色、茶色,这些鳞粉都含有色素,色素是一种有机分子,它能吸收除了看到的颜色以外的所有颜色,黑色鳞粉可以吸收所有的颜色。 从蝴蝶到鸟,再到我们人类,动物原本不能制造这些色素,那些颜色是由吃的食物决定的。 看看火烈鸟就能知道,火烈鸟出生时是灰色的,但由于色素的作用,会变成粉红色,那个色素是他们吃的甲壳类所具有的类胡萝卜素,所以就这些颜色来说,所具有的色素取决于你吃了什么。
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但是,蓝色并非如此,蓝色和其他颜色不一样。 “如果你拍摄蓝色蝴蝶时,移动相机,你会发现颜色会随着相机的移动而变化,这和全息投影很像,这是因为蝴蝶没有蓝色色素。” 也就是说,这只蝴蝶看起来是蓝色的,其实并不是蓝色的。 将蓝色鳞粉放大观察,你会看到小小的隆起线条。 把鳞粉横着切成薄片仔细观察的话,就会发现这个隆起是像小圣诞树一样的形状,树枝的排列让灰蝶的翅膀看起来是蓝色的。 光进来之后,表面会反射出一些光,有些光会渗透到各个层,在底部反射,从上表面和底部反射的光的颜色大多会偏离相位,被抵消掉。但是,蓝光就不同了,上面和底面反射的光是同步的,到达我们的眼睛就能看到颜色。
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这个镜子大厅只会让蓝光逃到外面,基底的底部甚至还有吸收的红色和绿色光的色素,蓝色变得更加清晰。我们之所以能看到带有珍珠光泽的蓝色,是因为翅膀的微细结构本身。 之所以会发生这种现象,是因为光原本就有从空气中渗透到其他材料时弯曲的性质,因此,如果这个小间隙里充满了空气以外的东西,比如酒精,蓝色就会消失。 这在科学术语中被称为“弯曲率的变化”,也就是说,蓝色的光不能正确弯曲,微小的滤光器会损坏,直到酒精蒸发后颜色恢复。
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但是,这些蝴蝶生活在热带雨林中,这样的话,蝴蝶被淋湿后颜色会消失吗? 其实,蝴蝶翅膀的鳞粉是用自然的防水性材料制成的,在任何气候下都能保持蓝色。 那么,青松鸦的羽毛呢?如果透过羽毛看的话,颜色会完全消失。 因为它的翅膀没有蓝色色素,羽毛的毛中含有能散射光的微小颗粒,好像会将蓝色以外的光掩盖掉一样,将空间填满。
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和蝴蝶翅膀上排列整齐的结构不同,这个翅膀的结构杂乱无章,像泡沫一样,因此,颜色不会随着运动而变化,从任何方向都能看到颜色。 孔雀尾巴上的羽毛又如何呢?这也不是色素,而是羽毛的构造造成的,但是,反射光的结构更有规律,像结晶一样。因此,从某些角度看,会显得熠熠生辉。 猴子的睾丸里也有。
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那个蓝色是根据皮肤中的构造加上或减去波长而形成的,这也不是色素,蓝眼睛的人眼睛的颜色也不是色素而是结构。 虽然方法略有不同,但在海洋之外,蓝色生物的颜色不是由色素而是由其构造形成的。鸟类、哺乳类和爬虫类等我们所知道的脊椎动物中,没有产生蓝色色素的,实际上,在已知的蝴蝶中,只有一种蝴蝶能够制造出蓝色色素,颠覆了这一常识。 在自然中使用蓝色色素的,目前只发现一个例外,这个例外就是橄榄翼。 但这些都不是常见的东西,所以也不是很明确,而且,我们也不知道是否还有其他的蓝色色素。
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这只蝴蝶真的很特别,为什么自然界中几乎所有的蓝色都是由结构而非色素形成的呢?我向几个研究颜色的研究者询问了这个问题,然后,得到了现在最好的理论,让我们回溯一下时间,看看鸟和蝴蝶进化到能看到蓝光的阶段。 当时,身体的颜色还没有进化成蓝色。 如果进化到能够表现蓝色的阶段,就会变得非常显眼。 这意味着我们获得了交流和生存的新机会,要想从蓝色以外的物质中生成蓝色色素,就必须发明新的化学反应,目前还没有将这种反应添加到基因上的方法。 从进化的角度来说,将身体的构造在显微镜下的尺寸上做细微的改变,要简单得多,然后,用物理定律来代替,创造蓝色,用工程学解决了生物学上的问题。
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