几周前，我因此错过了半天的工作，被电脑屏幕上看起来像两个透明的 Gummy Bears 的东西迷住了。这不是下午血糖过低；我正在思考一张小鼠大脑和胚胎在浸入 Scale（一种廉价的“澄清剂”，可用于观察正常不透明的生物组织）后变成透明的照片。
去年由日本理化学研究所（Riken Brain Science Institute）的研究人员 发现 的 Scale，由生物实验室中常见的化合物制成，例如 尿素 和洗涤剂 Triton X。Scale 成本低廉，意味着它可以比以前开发的样品澄清剂更广泛地使用，并且它能让科学家比以往任何时候都更深入地观察组织。这项发现使理研团队能够绘制出迄今为止最详细的大脑神经元图谱。
而这一切都归功于透明，这是果汁瓶、光纤线以及周围所有空气都具有的、令人惊叹但实际上被忽视的特性。透明度对从现代电信到海洋生物的生物学的一切都很重要，但当我盯着屏幕时，我意识到我不知道它是如何工作的。为什么我能看穿玻璃，却不能看穿构成它的硅砂？为什么我妻子的角膜是透明的，而她那双大大的蓝眼睛虹膜却不是？为什么粉色的小鼠大脑浸入一罐 Scale 后会变透明？
事实证明，卧室窗户和奇特的、透明的老鼠背后的物理原理是相同的。当一束光能，或者说一个光子，撞击一个固体物体时，会发生三件事。光会消失：如果光子具有与它撞击的材料中的电子相同的振动频率，那些电子就会吸收它的能量，将光子从光能变成热能。光也可能被散射：表面电子可以抓住光子的能量，然后释放出具有相同波长的光子，这就是为什么我们能看到几乎所有不自己发光的物体。但是，如果光子没有合适的振动能量进行吸收，并且材料中的原子排列方式会阻止反射（例如玻璃或空气中分子的随机堆积），那么光子的能量就会从一个原子传递到另一个原子，从另一侧出来时仍然明亮而闪耀。这就是透明。
至少这些是基础知识。一旦从亚原子层面放大，其他因素就会干扰透明度，比如均匀材料中的缺陷——想想玻璃中的气泡。生物组织使情况更加复杂。像水母这样的生物内部结构很少，所以它们天生就是透明的，但对于像小鼠胚胎这样复杂的生物来说，需要付出额外的努力才能让光子通过。
杜克大学生物学家 Sönke Johnsen 说：“为了透明，你必须消除散射。”在 研究透明海洋生物 15 年后，他承认科学家们仍然不知道某些动物究竟是如何让光线穿过它们的。但他确实知道什么会破坏透明度：“当我们观察光线从一个折射率移动到另一个折射率时。它移动的折射率越多，散射就越多。”皮肤、肌肉和骨骼不断变化的折射率使得大多数动物不透明。Scale 通过渗透到细胞中并产生光子可以通过的均匀折射率来起作用。
Scale 只是不断增长的透明度掌握能力正在改变科学的众多方法之一。研究人员可以使用激光将电子从铝和铁中推出，使其对某些频率的光透明——这一进步可能对基于光的计算很重要。革命性的 新型透明陶瓷 为工程师提供了比用于核物理研究的高功率激光器中的合成晶体放大器更坚固的替代品。而 Scale 无疑将带来对其他不透明生物更非凡的内部观察。
但请不要发图片——我已经没有时间再盯着看了。
Jason Daley 是居住在威斯康星州麦迪逊的一名自由撰稿人。
