為什麼虻瞧不見白馬，蜻蜓卻愛上黑石？

Sheldon

松鼠名片

理論物理學博士，科學松鼠會成員，「菠蘿科學獎」策劃人。利用業餘時間嘗試各種形式的科學傳播活動，譯有《宇宙之書》、《隱藏的現實：平行宇宙是什麼》和《宇宙的奇蹟》。目前在創作科學漫畫，個人公眾號：sheldon42。

戰國時期著名的辯手公孫龍曾指出，白馬不是馬。這個命題的真偽雖然在智人圈引起很大爭議，但在吸馬血的虻看來，結論再明顯不過了：白馬當然不是馬！而且，虻還會瞪著一雙圓鼓鼓的複眼天真地問：「什麼是白馬？」

大概是中國人民最熟悉的一匹白馬。

白馬在自然界非常罕見，這是因為缺少了顏色偽裝之後，白馬很容易被大型捕食動物發現。而且，白馬的皮膚比較敏感，紫外線照太多容易得皮膚癌。所以白馬一生下來就活在hard模式中，簡直是天妒白顏。但是，相比黑馬和棗紅馬，白馬卻擁有一個神奇的光環：吸血的虻見到白馬就跟「瞎」了一樣，不怎麼愛往上湊。這又是為什麼呢？難道虻天生就是平面設計師，對顏色特別敏感嗎？

深色馬受到虻的困擾，白馬卻逃過一劫。圖片來自：wikipedia

為了搞清楚虻為什麼見到白馬就「瞎」，2008年，匈牙利的7個科學家做了幾個小實驗。首先，他們在陽光直射的草地鋪上兩塊毛面的布，一塊是棕色，一塊是白色，結果兩塊布都無虻問津。（虻：你當我真的瞎啊？！）看來，虻喜歡叮深色的馬並不是因為喜歡深色。

科學家並沒有灰心，他們又搞來一塊亮閃閃的透明塑料布，鋪在棕色的毛面布上。奇蹟發生了， 40多隻虻先後像餓狼一樣撲上來，猴急猴急地發現沒地方下嘴，於是又飛起來再看一看，再一次撲下來，反覆撲了170多次，看得一旁的科學家目瞪口呆。剛才不是沒瞎嗎？怎麼同樣一塊深色的布，蓋上塑料布就不認識了呢？

原來，光面的塑料布蓋在深色的毛面布上，雖然沒有改變布的顏色，但卻改變了它的反光特性。太陽光照在一個物體的表面時，一部分光會被亂七八糟地反彈了回來，形成散射光。而另一部分光彷彿認真聽老師講課了，會按照「反射角等於入射角」的光學定律整整齊齊地反射出去，形成反射光。

也許是虻都需要喝水，也許是因為雌虻需要在水邊產卵，也許是因為雄虻需要在水邊泡妞，總之，虻能根據亮閃閃的反射光認出哪裡有水。

在物理學中，反射光和散射光有著本質的不同。因為光是一種橫向振動的電磁波。比如，當一束太陽光直射你的眼睛時，有的光在讓電磁場左右振，有的光在讓電磁場上下振，還有的光在讓電磁場斜著振，反正太陽對所有的光一視同仁，三百六十度，度度都能振。一旦太陽光照在物體的表面上，情況就截然不同了。在反射光出射的方向上看，反射光絕大部分是左右振的（叫做水平偏振）。而散射光的振動方向仍然是魚龍混雜，只是上下振的比例略多一些（叫做弱偏振）。

虻的眼睛也許是在演化中適應了水的反射光，總是喜歡往水平偏振光多的地方跑。一塊毛面布攤在草地上，虻看到的大部分是弱偏振光，自然就沒什麼興趣。一塊塑料布鋪在毛面布上，水平偏振的光的比例增加了，虻定睛一看，「花姑娘滴、米西米西滴大大滴有」，便會屁顛屁顛地撲上來。

於是，白馬非馬的難題也就迎刃而解了。7個科學家弄來幾隻不同顏色的馬和牛，還弄來幾座不同顏色的馬的雕像，放在測量偏振光的儀器下一看，果然，你看你也瞎！黑色和棕色的馬（以及牛和雕像）吸收的光多，散射的光少，相比之下，反射的偏振光就很顯眼。它們在儀器中明暗相映輪廓清晰，不咬它咬誰？而白色的馬（以及牛和雕像）吸收的光少，散射的光多，相比之下，反射的偏振光就不明顯了。它們在儀器中茫茫一片，分不清哪裡是草哪裡是馬，難怪虻要瞪著圓鼓鼓的複眼天真地問「什麼是白馬」，因為它們根本看不見好嗎！

所以，虻是因為愛水，才愛上了水反射的水平偏振光，因此愛上了通過水平偏振光尋找嗷嗷待咬的冤大頭。你可能會問了，別的昆蟲也愛水啊，別的昆蟲會不會也有這個毛病呢？其實，在這7位科學家中，有一位加博爾·霍瓦特（Gábor Horváth）老師，早在他們忽悠虻撲咬塑料布之前就干過類似的缺德事了。

早在2005年的時候，Horváth就和另外3位科學家研究過匈牙利的一種重口味的赤蜻蜓（Sympetrum depressiusculum）。跟匈牙利的其他蜻蜓不同，這些赤蜻蜓特別喜歡往墓碑上爬，而且還是黑色的墓碑。它們自然不是庫布里克的粉絲，也沒見過《2001：太空漫遊》里的黑色石碑。這些赤蜻蜓跟虻一樣，可能是被亮閃閃的水平偏振光吸引而來，誤把方方正正的墓碑表面當成了水面。有些雄性赤蜻蜓把黑色墓碑當成自己買的商品房，誰過來就揍誰。不過飛來的若是漂亮妹子，它們還會主動上前要求啪啪啪呢。

蜻蜓，以及它們鍾愛的黑色墓碑。圖片來自：GáBOR HORVáTH et al.

最終，這兩撥關注點獨特的研究者獲得了2016年搞笑諾貝爾物理學獎。雖然在白馬黑石的問題上，這兩種蟲兒有點兒瞎，貽笑於智人。但請各位智人仔細想一想，人家虻和蜻蜓自帶偏振光檢測儀，能識別水平偏振光，不young不simple，雖然sometime naive，但在物理學方面可比你們人類不知道高到哪兒去了啊！

（編輯：窗敲雨）

本文來自果殼網，謝絕轉載

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