自1671 年，牛頓在他的光學試驗說明中使用了「光譜」這個詞以來，科學的發展讓人們越來越意識到，人眼可見光的範圍極其有限，僅局限于波長範圍390到700納米之間，屬於電磁波的一個區間。而在這個龐大家族中，還有很多是肉眼不可見光，比如紅外光和紫外光。
然而，近日一項研究發現，通過特殊的刺激，可以讓人眼在短時間內看到超出正常可見範圍的雷射。這一瞬間的改變，能給人們帶來什麼呢？
強刺激讓人看到紅外光
12月初，美國華盛頓大學聖路易斯醫學院合作帶領的一支國際科學家小組，利用老鼠和人類的視網膜細胞，以及能夠釋放紅外光脈衝的強大雷射，發現當雷射高速發送脈衝時，視網膜裡的感光細胞有時候能夠接收到紅外能量的擊打。當這一情況發生時，人眼能夠檢測位於可見光範圍以外的光。
這項研究始於研究小組裡的某些科學家報告稱在利用紅外雷射工作時偶爾會看到綠色閃光。研究人員根據報告重複進行了據稱看到紅外光的實驗，並分析了不同雷射釋放出的光，最終發現，脈衝越短的雷射越容易被人眼捕捉。
一般來說，光子被視網膜吸收後，後者會創造一個名為感光色素的分子，並開始將光轉化為視覺的過程。實現這一過程依靠的是視網膜中的視錐細胞。「視網膜中包含兩種細胞，一種是視錐細胞，一種為視杆細胞。前者負責色彩，後者主管明暗。」北京軍區總醫院眼科主任醫師李耀宇在接受《中國科學報》記者採訪時說。
在標準視覺裡，大量感光色素裡的每一個色素會吸收一個光子。而脈衝頻率較高的雷射的短脈衝裡堆積的大量光子使得單一色素一次吸收兩個光子變為可能，而兩個光子結合的能量足以激活色素從而使得研究人員能夠看到正常情況下不可見的光。
「這項研究結果還是有可能實現的。」李耀宇表示。因為在視錐細胞中，又分為三類細胞，分別對長、中、短波長的光敏感，即紅、綠、藍三原色。當視錐細胞中的三類細胞同等地受到刺激時，來自各方面的神經衝動在視皮質的綜合下即形成白色感覺，其中任一種單獨受刺激時，人們便能看到相應的色覺，而當三種物質受到不同比例的合併刺激時，通過三原色疊加比例不同，人們就能看到不同的色彩了。
此時，如果對紅色敏感的視錐細胞，捕捉到不可見光的刺激，達到可見光的範圍，那麼本來無法看到的紅外光也可以暫時看到了。研究人員解釋道：「如果一對1000納米長的光子快速連續擊中視網膜裡的一個色素分子，那麼這些光子傳遞的能量與一個500納米波長光子一次撞擊所產生的能量相同，而這恰好位於可見光譜範圍以內，這就是為什麼人們可以看見不可見光。」
或可為眼科檢查所用
這項被發表在《美國國家科學院院刊》上的文章稱，研究人員已經在研究如何將兩分子方法應用於新型檢眼鏡，它將幫助醫師檢查病人眼睛內部情況。醫生可以通過向病人眼睛照射紅外脈衝雷射，刺激視網膜部分以了解健康眼睛和患有視網膜疾病，例如黃斑變性的病患眼睛的結構和功能。
對於雷射用於眼科檢查，李耀宇表示贊同：「在進行眼底檢查時，一般使用黃光。但是眼底的某些病變，可能在紅色或者綠色雷射中更明顯，而如果只通過黃光一種手段進行檢查，該病變則可能被忽略了。按照這一原理，如果使用紅外光進行檢查，也可能會查出其他病變。」
「比如在某種眼科疾病狀況下，某類細胞異常活躍，如果通過特定的光，讓這種細胞變得容易辨識，那麼醫生就能認為某種疾病就對此類光線敏感。」李耀宇說，「再比如，青光眼確診時需要進行視野檢查，這一檢查過程往往使用藍光進行。」
無法在某一範圍內看到藍光的人，便說明其視野窄，相對應的便是視網膜中的對於藍光敏感的細胞減弱，而不是總的視錐細胞功能減弱。以此類推，有些疾病可能就會對紅光比較不敏感，那麼確診的就將是另外的疾病了。」
不可見光的世界
人類對於不可見光的研究始於1800年。天文學家威廉·赫歇爾藉由溫度計溫度的上升，發現有一種看不到的輻射，其頻率低於紅色光，進而發現了紅外光的存在。一年後，德國的一位物理學家發現了紫外線。之後，科學家們絞盡腦汁期望捕捉更多人眼不可見的光波。
如今，人們已經可以通過儀器觀察到超出可見光譜的存在。「利用紅外圖像，軍事上可以根據飛彈的尾焰進行熱追蹤。」北京理工大學光電信息技術與顏色科學研究所副研究員翁冬冬告訴《中國科學報》記者，「而且，紅外光的儀器針對某些特殊目標識別更有效，其在可見光裡不明顯，但在紅外光下，就像是白雪皚皚的環境中有人穿了紅衣服一樣容易被找到。同樣，在溫度低的地方，紅外光儀器也能很容易就捕捉到熱源，而且特殊金屬對於紅外光的反射也不一樣。」
當然，科學家們也並不滿足於儀器輔助。去年，曾有科研團隊發表論文，闡述了一種與上述科學家們利用雷射刺激眼睛以看到紅外光異曲同工的方法。有個名為「Science for the Masses」的團隊開展了利用改變營養吸收的方式提升人類的視力界限，達到近紅外線的水平。
這個團隊在實驗對象的飲食中限制維他命A1 攝取量，同時增加維他命A2的吸收，結果實驗對象的眼睛開始對850nm和950nm的LED燈閃爍產生反應，也就是說他們的眼睛開始對近紅外線有感覺。
在那個肉眼不可見的世界，「未必人們會覺得美好。但是有些生物可能本身發出的是紅外光，如果眼睛可以捕捉到紅外光，那麼世界可能會大不一樣。」李耀宇說。（來源：中國科學報）