貓的瞳孔為什麼豎著 | 混亂博物館

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生物現象總是要被物理和化學詮釋，而動物的眼睛就是一個光學原理大集錦，我們從第一期混亂博物館開始就在體會這一點。

貓長著豎縫似的瞳孔，我們從小就知道，它是我們認識動物時的第一批知識。然而與其它第一批知識一樣，我們又理所當然地忘了思考它。

小孔成像、衍射圖案、透鏡球差，都曾被用來解釋這種現象，在這一期混亂博物館裡，我們將會了解那種最直接的原因。

－文字稿－

貓的瞳孔會變化，早晨和傍晚是杏仁，中午是細線，晚上圓圓的像滿月，這是因為脊椎動物的瞳孔是虹膜在眼球正前方的開孔，是光線進入眼球的入口。為了更加清晰的成像，瞳孔周圍附著了兩種肌肉，一種是瞳孔括約肌，收縮時令瞳孔縮小，降低通光量，避免強光下的過度曝光，也保護視網膜不被灼傷；另一種是瞳孔放大肌，它收縮時令瞳孔擴大，增加通光量，讓眼睛在黑暗處也能看清物體。

人類瞳孔從明亮處轉移到黑暗處，通光量可放大到15倍；而貓的瞳孔從收緊的狹縫到飽滿的圓形，通光量可以變化135倍之多，這顯然是在適應光強變化劇烈的環境——但這是在解釋瞳孔面積的變化問題，並沒有回答形狀的問題。

人類瞳孔的形狀在整個脊椎動物亞門相當主流，但由於具體的環境和習性，某些動物長著很獨特的瞳孔。比如許多大型食草動物進化出了橫向的瞳孔，這可以獲得開闊的視野，警惕潛在的威脅；在這個基礎上，一些駱駝科的物種還長出了有豎百褶的瞳孔，可以屏蔽一部分側面來的光線，在暴晒下保護視力。

對於偽裝起來伏擊獵物動物來說，圓溜溜的大眼睛似乎是唯一一處破綻，它們的虹膜邊緣會長出一塊上皮，把瞳孔的輪廓遮蔽起來。

鱂形目的四眼魚更特別，它們在水面附近生活，角膜中央有一道色素，虹膜中央有一對橫瓣，構造出了上下兩對功能獨立的瞳孔，一對觀察水面上，一對觀察水面下，非常警覺。

回到貓身上，它們的作息很不規律，隨時可能埋伏在地面上耐心地觀察動靜。這種豎直的瞳孔在光學上就派上了用場——可以縮小水平方向的彌散斑，使獵物的運動更明顯。

近視患者的情況有助於我們理解這種效應：當他們看不清遠處是什麼的時候，總會不由自主地把眼睛眯成一條縫，有些人以為這是在利用小孔成像，其實完全不然。

理想情況下，點光源經過眼睛的折射，應該重新在視網膜上聚焦成點，這意味著物體上的光不會互相疊加，能夠清晰成像。但實際上眼睛聚焦不會這麼完美，總有一些點光源經過折射後會在視網膜上形成一個擴散的斑，稱為「彌散斑」，這意味著物體發出的光互相疊加，成像模糊。

當我們眯起眼睛，彌散斑就會跟著改變形狀，從圓形變成橢圓形，減小了面積，彷彿聚焦更清楚了——我們總覺得白天看東西更清楚，除了光照更充足，瞳孔更小也是一個重要的原因。

而貓的眼睛長出豎直的瞳孔，就可以儘可能地幫助它們縮小彌散斑的水平直徑，讓小動物在水平方向上的竄動更加顯著。與之類似的，壁虎和蛇也是小體型的伏擊者，它們也有貓一樣的豎直瞳孔，尤其是前者，狹縫縮緊時能將通光量降低到350分之一。

相比之下，貓科動物的大型掠食者就不需要這種結構，它們的獵物本來就非常巨大，所以獅子老虎的瞳孔雖然也能在烈日下縮得很小，但也只是圓形的基礎款，和人類一樣。

最後，貓的視覺非常差勁，相比人類，它們同時是近視、遠視和色盲，所以總是在空氣里亂看，自己都不知道自己在看什麼。 

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