我们很容易忘记,但世界的大部分对我们来说是看不见的。我说的不是东西很小,也不是任何比喻意义上的。不,世界的大部分是字面意义上的看不见的。
那是因为我们称之为可见光的东西实际上是更广阔的电磁光谱中的一小部分。我们看到的彩虹位于波长连续体的中间,包括从高能伽马射线和紫外线辐射到低得多的红外线和无线电波的一切。
有很多东西我们错过了。但是,美国和中国的一组研究人员已经找到了一种方法,可以让眼睛看到这些原本看不见的近红外光,而无需护目镜或笨重的设备。他们说,通过将纳米颗粒注射到眼睛中,将红外光子转化为可见光子,他们赋予了小鼠超越我们其余人所限制的可见光谱的能力。
超越彩虹
这个概念相当简单。科学家们使用了经过工程设计的纳米颗粒,将两个红外光子合并成一个哺乳动物的眼睛可以接收到的光子。结果是,波长(即能量)为 980 纳米的入射红外光子被转化为波长为 535 纳米的光子,这正好位于可见光谱的绿色部分。它有效地将红外光变成了他们眼睛中的可见光。确实是让地球绿化。
纳米颗粒被一层有助于它们与感光细胞结合的蛋白质覆盖,并被注射到小鼠的视网膜下方,在那里它们附着在视杆细胞和视锥细胞上,这些细胞将光子转化为我们眼睛中的神经信号。
一旦小鼠被升级,研究人员就对它们进行了一系列测试,以了解它们将如何应对它们对世界的新视角和扩展视角。第一个测试是简单地监测它们在红外光照射下的瞳孔收缩情况,这证实了它们的感光细胞确实能够接收到纳米颗粒发出的信号。
然后,他们将它们放在一个简单的装置中,该装置由两个通过门道连接的盒子组成。一个盒子是黑暗的,另一个盒子被红外光照亮。正如小鼠的正常偏好一样,有纳米颗粒的小鼠一致选择黑暗的盒子。但是,没有纳米颗粒的小鼠并不在乎它们呆在哪个盒子里——因为当时唯一的光是红外线,对它们来说两个盒子看起来都是黑色的。
进一步的测试发现,小鼠不仅能看到红外光,而且它们的感知能力足以区分红外光照亮的形状。为此,研究人员依赖一个简单的水迷宫测试,该测试挑战小鼠找到一个隐藏的平台站立。平台的位置由红外线照明的圆形或三角形给出,小鼠能够辨别特定形状来找到它。
他们还证实,纳米颗粒不会干扰小鼠看到正常光的能力,并且它们可以在正常照明条件下与红外线一同看到。此外,研究人员未发现纳米颗粒注射有任何不良副作用。小鼠的视力不受影响,炎症可忽略不计,而且纳米颗粒在几周后会逐渐从它们眼中排出。
红外滤镜眼镜
所以,我们现在可能都在想同样的事情。他们制造了“终结者”小鼠!
电影中的外星人拥有热视能力,而热视能力就是红外线,对吧?嗯,差不多。马萨诸塞大学医学院的论文合著者 Gang Han 表示,这个比较是准确的,但有一个功能问题。实际上有两个。一,研究人员注射的纳米颗粒只能捕捉特定波长的红外光子,即非常近的红外线。热信号会发出能量低得多的光子,远低于纳米颗粒的捕捉能力。Han 说,能够捕捉热信号的纳米颗粒在技术上是可能的,但他们还没有开发出来。
热视力的另一个问题是,我们是温血哺乳动物。即使我们有能力捕捉这些波长的红外光子,我们的眼睛也会被我们自身体温发出的光子淹没。由此产生的噪音意味着我们可能根本看不到任何东西,被红外线的干扰淹没。抱歉了,身体黑客们。
Han 说,抛开科幻梦想不谈,这种技术实际上有一些实际应用。他表示,能够粘附在我们感光细胞上的纳米颗粒有一天可以用于治疗视力问题,以及在眼内输送药物。他认为,类似的技巧也可能适用于我们看不到的能量更高的光子,从而赋予看到紫外线光谱光的能力。
他说,小鼠和人类的眼睛非常相似,因此纳米颗粒很可能无需修改就能在人类身上发挥作用。当然,该程序尚未获得 FDA 批准,但他们使用的注射类型已经很普遍,而且纳米颗粒本身似乎对小鼠没有造成任何伤害。(Han 自己说,如果“我妻子同意”,他会做的……)
具有近红外功能的增强视觉不会让我们在树林里追踪猎物,但它有可能以其他方式为我们的世界打开新的可能性。例如,看到新的光波长可以为常见的景象增加细微差别,或者它可以揭示以前隐藏在看不见波长中的事物。
例如,观星将不再一样。星星一直在向我们发送红外光子——事实上,天文学家 经常使用红外线来观测宇宙。
将我们的目光转向夜空将是一次全新的体验。以前看不见的恒星和星系将闪耀,它们的电磁信号将暴露在我们的肉眼下。这将是对宇宙的新视角,是超越我们生物感官局限性的一步,尽管微小。














