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生活的小谜团

为什么蓝色在自然界中如此罕见?

在毒镖青蛙中,明亮的蓝色颜色向捕食者广播警告,动物有毒。
在毒镖青蛙中,明亮的蓝色颜色向捕食者广播警告,动物有毒。 (图片信用:Lillian King / Getty Images)

当你抬头看着蓝天的开销或凝视着蓝色的海洋看似无穷无尽的凝视时,你可能认为颜色蓝色本质上很常见。

但是在岩石,植物和鲜花中发现的所有色调中,或在毛皮,羽毛,动物的鳞片和皮肤,蓝色令人惊讶的稀缺。

但是为什么蓝色如此罕见呢?答案来自于颜色是如何产生的化学和物理学,以及我们如何看待它们。

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我们可以看到颜色因为我们的每只眼睛包含六百万到七百万感光细胞,称为视锥细胞。正常人的眼睛里有三种不同类型的视锥细胞,每一种视锥细胞对特定波长的光最敏感:红、绿、蓝。来自澳门金莎网上游戏数以百万计的视锥细胞的信息以电子信号的形式到达我们的大脑,这些电子信号传达了我们所看到的所有光的类型,然后这些光被解释为不同颜色的深浅。

当我们观察一个彩色物体时,比如闪闪发光的蓝宝石或充满活力的绣球花,“这个物体会吸收一些落到它上面的白光;因为它吸收了一些光,其余反射的光有一种颜色,”科学作家Kai Kupferschmidt,蓝色:寻找自然最稀有的颜色“(实验,2021年)告诉实时科学。澳门金沙网上游戏

“当你看到一朵蓝花 - 例如,一个矢车菊 - 你看到矢车菊是蓝色的,因为它吸收了频谱的红色部分,”库斯奇米德说。或者将其另一种方式放置,花卉出现蓝色,因为这种颜色是开花被拒绝的光谱的一部分,Kupferschmidt在他的书中写道,探索了这种流行色调的科学和本质。

在《蓝色》一书中,作家凯·库普费尔施密特(Kai Kupferschmidt)探索了这种难以捉摸的颜色背后的科学。 (图片信用:由实验提供)

在可见光谱中,红色具有长波长,这意味着与其他颜色相比是非常低的。Kupferschmidt表示,对于一种花朵显得蓝色,“它需要生产可以吸收非常少量能量的分子”,以吸收光谱的红色部分。

产生这种大而复杂的分子对植物来说是很困难的,这就是为什么世界上近30万种开花植物中只有不到10%的植物能产生蓝色花朵。进化的一个可能的司机蓝色花,蓝色是高度可见的传粉者,如蜜蜂,和生产蓝色花植物在生态系统对传粉者的竞争可能好处是高,艾德里安代尔,副教授和视觉科学家在皇家墨尔本理工学院在墨尔本,澳大利亚,澳门金沙网络娱乐场告诉澳大利亚广播公司在2016年。

至于矿物质,它们的晶体结构与离子相互作用(充电原子或分子)以确定光谱的哪些部分被吸收,并且反射。Mineral Lapis Lazuli主要在阿富汗开采,并产生稀有的蓝色颜料紫外线,含有三硫化物离子 - 三在晶格中结合在一起的原子——它们可以释放或绑定单个电子。

“这种能量差异是制造蓝色的东西,”克普菲德说。

蓝铜矿是一种以其深蓝色而闻名的碳酸铜氢氧化矿。 (图片信用:Serge Briez / CapMediations / Getty Images)

蓝色动物的颜色不是来自化学颜料。相反,它们依靠物理学创造出蓝色的外观。蓝翅蝴蝶在大闪蝶属在其翼秤上具有复杂的分层纳米结构,用于操纵光层,使得一些颜色互相抵消,并且仅反射蓝色;在蓝杰羽羽羽毛中发现的结构中发生类似的效果(Cyanocitta cristata),天平蓝唐Paracanthurus hepatus)的蒸发蓝环章鱼的闪烁环(Hapalochlaena maculosa.).

哺乳动物身上的蓝色甚至比鸟类、鱼类、爬行动物和昆虫身上的蓝色还要罕见。一些鲸鱼海豚有蓝色皮肤;灵长类动物,如金色慢鼻猴(水平roxellana)有蓝色皮肤的脸;和山魈(Mandrillus狮身人面像)的脸和屁股都是蓝色的。但是大多数陆生哺乳动物的皮毛从来都不是天然的亮蓝色(至少在可见光下是这样的。研究人员最近发现鸭嘴兽毛皮在暴露于时在蓝色和绿色的生动色调中发光紫外线(紫外线,澳门金沙网上游戏现场科学以前报道).

高毒性的蓝色环形章鱼。 (图片来源:相信/盖蒂图片)

“但要使它变成蓝色需要做很多工作,所以另一个问题就变成了:制造蓝色的进化原因是什么?”的动机是什么?”Kupferschmidt说。“当你潜入这些动物世界时,最吸引人的事情总是,这些信息的接收者是谁,他们能看到蓝色吗?”

例如,当人眼中有三种光敏受体类型时,鸟类具有第四个受体类型,用于感测UV光。Kupferschmidt解释说,看起来蓝于人眼的蓝色对人眼的蓝色“实际上反射了更多的UV光线。”通过这种推理,我们称之为蓝山雀的鸟(蓝山雀)他说:“可能会称自己为‘紫外线乳头’,因为这是它们看到的最多的东西。”

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由于Kupferschmidt的说法,因为蓝色的稀缺性自然,蓝色的话语是世界各地的语言的相对拉伸者,如kupferschmidt的说法出现在黑色,白色,红色和黄色之后。

“有一种理论是,只有当你能染东西的时候,你才真正需要命名一种颜色——一旦你能把颜色和物体分离开来。否则,你真的不需要用名字来表示颜色。”“在大多数文化中,把东西染成蓝色或发现蓝色色素的时间都很晚,你可以从语言学中看到这一点。”

鸟类灿烂的蓝色羽毛,如Spix的金刚鹦鹉(Cyanopsitta spixii.),它的颜色不是来自于色素,而是来自于羽毛中散射光线的结构。 (图片信用:Wera Rodsawang / Getty Images)

最早使用蓝色染料可追溯到大约6000年前的秘鲁古埃及人组合二氧化硅,研究人员在1月15日在Journal刊中创造氧化物和铜氧化铜,营造出称为欧形的夜间仪表,为装饰雕像。植物科学的边疆.群青石,一种由天青石制成的鲜艳的蓝色颜料,在中世纪的欧洲和黄金一样珍贵,主要用于说明手稿

蓝色的稀有意味着,数千年来,人们一直把它视为一种高贵的颜色。长期以来,蓝色一直与印度教的克里希纳神(Krishna)和基督教的圣母玛利亚(Virgin Mary)联系在一起,根据《植物科学前沿》(Frontiers in Plant Science)的研究,著名的艺术家包括米开朗基罗(Michelangelo)、高更(Gauguin)、毕加索(Picasso)和梵高(Van Gogh)。

科学家们写道,“天然颜料中可用的蓝色的相对稀缺性可能会推动我们的魅力。”

蓝色也是我们的表情,出现在几十个英文成语中:你可以工作一份蓝领工作,发誓蓝色条纹,沉入一个蓝色的恐惧或谈论,直到你是蓝色的脸,只有几个。蓝色有时可以根据成语方式均衡矛盾的事情:“”蓝天前方“意味着一个光明的未来,但”感到蓝色“是悲伤的,”库斯奇米德说。

蓝色的稀缺性自然可能有助于塑造我们对显得蓝色的颜色和事物的看法。“用蓝色,就像一个你仍然可以画画的整个画布,”库斯奇米德说。“也许是因为它本质上很少见,也许是因为我们与我们无法真正触摸的事情将它与之相关,就像天空和大海一样,这是对不同的协会非常开放的东西。”

编者按:这篇文章在9月7日进行了更新,反映出天青石的开采地点不在阿富汗,尽管阿富汗是这种矿物的主要来源。

最初发表在Live Science上。澳门金沙网上游戏

Mindy Weisberger.

Mindy Weisberger是一位覆盖一澳门金沙网上游戏般节拍的现场科学高级作家,包括气候变化,古生物学,奇怪的动物行为和空间。头寸持有m.f.a.来自哥伦比亚大学的电影;在生存的科学之前,澳门金沙网上游戏她为纽约市制作,写了和定向媒体为美国自然历史博物馆。她的视频,关于恐龙,天体物理学,生物多样性和进化,在全球博物馆和科学中心出现,赚取奖项,如Cine Golden Eagle和Commericator卓越奖。她的写作也出现在科学的美国人,华盛顿邮政以及它是如何工作杂志的。