人眼到底有多牛？它能看到單個光子

我們的眼睛也許遠比我們想像中的更了不起。

一項新研究發現人眼能夠在極黑的環境中檢測到光的最小單位——光子。這意味著我們的眼睛能夠感覺到單個粒子，在許多高科技儀器都很難做到的情況下，這實在是太瘋狂了。

洛克菲勒大學的Alipasha Vaziri是主要研究員，他表示：「你可以想像一下這種場景：一個光子與由數十億個身處溫暖濕潤環境的細胞構成的生物系統相互交流，在此過程中無處不在的背景噪音都被忽略了。而任何人造的探測器都需要被冷卻且隔絕噪音之後才會有同樣表現。」

我們眼睛中檢測光的細胞被稱作視桿細胞，它們在黑暗中會變得更加敏感。我們的眼睛中大約有1.2億個視桿細胞，相比之下我們眼睛中只有600萬個檢測顏色的視錐細胞。

換句話說，我們的眼睛可能會對光格外敏感，但它們通常都受到了刺激，以至於我們無法測試它們的極限。在四十年代一項標誌性研究中，研究人員們曾發現人眼能夠一次性檢測由5-7個光子構成的光束。但之前從未有人檢測過我們是否能看到單個光子，因為人類很難打造出一次只運輸一個光子的儀器。

在最新研究中，洛克菲勒大學的研究團隊與維也納大學的研究人員們一起，打造出一種一次性只運輸一個光子到人眼或者什麼也不發送出來的設備。

接著研究人員們讓三名二十多歲的男子進行了三萬多次實驗，其中一名參與者還戴著隱形眼鏡。在每次實驗中，男性參與者們需要坐在黑暗的、隔絕了聲音和光的房間長，並佩戴耳機。他們的頭被固定在靠枕上，右眼則一直盯著柔和的紅光。

接著他們的兩隻眼睛都會接受機器給予的光刺激。其中一隻眼睛視桿細胞最多的地方將接收單個光子，另外一隻眼睛看到的則是一片黑暗。參與者需要判斷他們的哪隻眼睛感受(而非看到)了光子。判斷之後，這三名男性參與者會從耳機裡面聽到他們的判斷是否正確，並再次接受測試，按此循環往複。

在這三萬多次測試中，這些男子檢測到光子的正確率為百分之五十一點六。這樣的準確率並不高，但從統計學的角度來看，它是一種較高的準確率而非偶然。該團隊還發現如果第二個光子能提早幾秒發送，那麼這些男子感覺到這個光子的可能性更大。如果一個光子能比之前的光子提早十秒發送，那麼這些男子檢測到光子的成功率將變成百分之五十六。

這個結果很迷人，研究人員們現在需要在更大的樣本中證實他們的發現。另外，這些男子在反覆試驗過程中可能學會辨別光子是否被發送，未來研究人員們需要改變他們的試驗方法。此外，研究人員們還需要在女性參與者身上做實驗，才能確切地知道人類是否能檢測到單個光子。

如果這一發現能得到證實，那麼科學家們將面臨一系列新問題。即人眼如何檢測光子，我們能從人眼結構中學到些什麼才能讓人造檢測器更加準確？

該研究被發表在《自然通訊》期刊上。

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