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世界上有没有「看不见摸得着」的东西?

padrinan / CC0

为什么能被人类摸到的东西都能被人类看到?

王凯强,做一点光学成像和深度学习的交叉

题主问了三个问题,逐一回答 (我觉得:能引人思索的问题就是好问题):

1 为什么能被人类摸到的东西都能被人类看到?

答:“能摸到”和“能看到”两者并没有必然联系。 也即是说,“能摸到”既不是“能看到”的充分条件,也不是“能看到”的必要条件。

PS:你能看见,不是因为它能被你摸到,而是因为它和环境有对比度,也就是说,它反射或透射到你眼睛的光场和它周围的物体反射或透射到你眼睛的光场的对比度足以被你区分开来。

反例 1:右边玻璃瓶的折射率和烧杯中液体的折射率几乎相等,这时,烧杯中的玻璃瓶“能摸到”但“不能看到”。

PS:严格讲,烧杯的液体和玻璃瓶的折射率不可能百分之百一样,所以还是有对比度的,只是人眼无法区分罢了。

反例 2:镜子中的你自己,“能看到”但“不能摸到”。

第一个例子是 “能摸到是能看到的充分条件” 的反例,第二个例子 是 “能摸到是能看到的必要条件”的反例。

2 为什么不存在一种物体能够吸收可见光或者吸收可见光反射不可见光?

答:不但存在吸收可见光的物体,而且绝大多数物体都会吸收光(不止可见波段)。没有被吸收的就被反射了。

非常简单易懂的例子: 生活中,环境光是白色的,但当环境光从物体表面反射(或穿过物体)的过程中很多颜色的光被吸收了,所以你看到了五颜六色的世界(就这个颜色的光没被吸收,从而跑到你的眼睛中)。

ps: 颜色是一个生物概念,并不是物理概念。物理中的概念只有波长或者说频率,这些波长的光被你感知到了,才有了颜色。

3 为什么太阳光又恰好在我们可见范围内?

答:人眼能感知的波长范围只是太阳光谱中的一小段。大概的波长范围是 390nm-780nm。

至于为什么其他波长的光人类看不到? 视网膜上的视觉细胞只能感知这个范围的光。为什么没有感知其他波长的细胞?我只知道是进化的结果(生物系的同学可以在评论区告诉大家,我置顶你)
PS: 有的动物可以感知红外或紫外, 比如,蛇可以看到红外波段,蜜蜂可以看到紫外波段。

------------------------ 补充回答 ------------------------

问题 3 的附加: 为什么人类的可视波长是 390nm-780nm?

答: 应该和生物进化有关,陆地动物的祖先都是生活在海里的鱼,而水的吸收谱线如下图, 人类的可视波段就位于弱吸收的区域。(要感谢评论区的这位同学,是他给大家提供了思路,去评论说找他玩吧。 @Kevinzzz )