星期一, 12 8月 2024 12:03

复杂而优雅的人类眼睛

人的眼睛非常复杂,由大约40个独立的子系统组成,包括虹膜、瞳孔、视网膜、角膜、晶状体和视神经等。

通过同时检测对比度,同时捕捉微弱的细节,人眼的成像效果比现今最复杂的照相机更好!我们眼睛的设计已经最大程度地适用于我们的生活环境。

PNAS 104(20):8287–8292, 15 May 2007
图 1. 几十年来,理查德·道金斯一直嘲笑进入人眼的光线和感光细胞之间的视神经“森林”。实际上这些视神经纤维是能传导光线的,它们不但能最大限度地收集光线,而且在将光线传导到感光细胞的同时还能锐化视觉。

视网膜是眼睛最内层的感光层,相当于照相机内的胶片。视网膜上布满了很多感光细胞,每个细胞就像现在的手机显示屏上的一个像素。

视网膜中的感光细胞有两种类型:视杆细胞和视锥细胞。视杆细胞对弱光非常敏感,让我们在较黑暗的环境中能看清事物。人眼的视网膜上大约有9000万个视杆细胞。而视锥细胞能够分辨各种颜色,但灵敏度较低,需要较明亮的光线才能发挥作用,所以我们在昏暗的环境下不容易分辨颜色。

人的视网膜中大约有600万到700万个视锥细胞,它们都集中在视网膜的黄斑附近,黄斑是视网膜中央椭圆形的、叶黄素分布较多的区域(因此呈黄色,此处视觉最为敏锐)。此外,视锥细胞能感受400-700nm波长范围的电磁波(这也是人类可看见的光谱的范围)。视锥细胞分为3种,分别对不同颜色的光敏感:

• L- 视锥细胞(长波长的光)主要对可见光谱中的红色光敏感

• M- 视锥细胞(中等波长的光)对绿色光敏感

• S- 视锥细胞(短波长的光)对蓝色光敏感。

© Aetmeister | Dreamstime.com鹰
图 2. 在脊椎动物中,鹰具有最为惊人的视力。然而,知识不足的进化论者有时仍会嘲笑脊椎动物的眼睛(包括人的眼睛),宣称其为“糟糕的设计”。

视网膜中的感光细胞将它们接收到的光转化为电脉冲,通过视神经将电脉冲传递到大脑,大脑中的视觉皮层处理接收到的视觉信息,将电脉冲解释为颜色、对比度、深度和其他图像的信息。而视网膜本身也会处理很多数据,让大脑能够理解所有的电脉冲信息,从而让我们“看到”周围的事物。我们的眼睛大约可以分辨1000万种颜色( 另见右页的“特殊的色觉”)。

眼睛、视神经和视觉皮层是独立且不同的子系统。然而,它们共同捕获、传递和解释每毫秒多达150万条的脉冲信息。如果要模仿这种令人难以置信的性能,就需要数十台拥有完美程序的超级计算机同时准确无误地运行才能达到。2

 

糟糕的设计?

虽然眼睛有如此令人难以置信的神奇设计,但许多进化论者仍然声称:包括人类眼睛在内的脊椎动物的视网膜是“糟糕的设计”。3他们鼓吹眼睛不是从智能设计而来的,其理由是我们的视网膜是倒置的(意思是“安装的方向反了”),这是因为感光细胞的感光端背向着入射光。理查德·道金斯(Richard Dawkins)是一位无神论的进化生物学家、作家和演说家,他声称视网膜的问题在于“光线并非不受限制地到达感光细胞,而必须先通过很多视神经“森林”的遮挡,这样光线就至少可能会受到一些衰减和失真。”4

此外,进化论者坚持认为,在视神经穿过视网膜表面的位置会产生一个“盲点”,他们用这两个理由来否认眼睛源自智慧的设计者。

而在无脊椎动物中(如鱿鱼),它们常见的视网膜结构与人类的眼睛相反(被称为“正置”),进化论者宣称这才是视网膜的“正确方式”,因为感光细胞面对着入射光,光线没有受到神经线的遮挡。许多进化论者声称这种视网膜的结构更合理,并嘲笑人类“倒置的”视网膜结构。

然而,进化论者这些论点从一开始就是不可信的,例如鹰眼睛(图2)的视网膜也是所谓“倒置的”“糟糕”结构,却拥有极为优秀的视力——它们看远处物体的视力比人类的强4到5倍;而且视力的敏锐度(清晰度)大约是我们的8倍。所以鹰在高空翱翔时也能看到很小的猎物,然后以闪电般的速度俯冲下来捕猎。而鱿鱼的眼睛虽然被进化论者夸赞为“正置的”与“合理的”,但其实它们的视力并不好,而且其结构比人类的眼睛要简单得多,被称为“单透镜复合眼”。

难怪脊椎动物视网膜所谓“糟糕的倒置”论点早已被科学的发现所否定,很多证据表明各种动物眼睛的结构实际上是最适合其生活环境的。现在已经发现“倒置”视网膜的设计极为合理,正如creation.com网站上的文章所介绍的理据(例如极好地保护了感光细胞免受损伤,并提供了充足的营养)。5,6,7而道金斯所谓的“合理”视网膜设计还需要在视网膜之前增加血管来保护感光细胞,这样反而会阻挡大部分的光线。8

此外,道金斯嘲讽视神经“森林”会“遮挡”光线,但近期研究表明,其中部分视神经(被称为“水平神经细胞”)其实是一套复杂反馈系统的一部分,该系统实际上可以在不降低物体阴影细节的情况下提高视觉的对比度和清晰度。9因此,与照相机相比,人眼在保证视觉高对比度的同时也能更好地捕捉到微小的细节(图 1)。

我们的眼睛设计确实已经按照我们生活的环境进行了设计和优化,因此人眼理所当然地在水下等其他环境中并不一定优于其他生物。此外,研究已经证实“盲点”根本不会降低视觉的效果。5 

 

眼睛彰显奇妙的创造主

“优化”一词是指让设计、系统或决策等尽可能地完美、实用或有效的行为、过程或方法。10

人眼的设计毫无疑问地符合了“优化”的定义,人的眼睛根本不是“糟糕的设计”,更不是进化论者鼓吹的通过偶然瞎碰所产生的。人眼以其智慧精妙的设计、优雅和完美地彰显了荣耀大能的创造主。

正如诗 111:2-3 所宣告的,

耶和华的作为本为大;凡喜爱的都必考察。他所行的是尊荣和威严;他的公义存到永远。 

额外的彩色视觉?

© Darren Baker | Dreamstime.com超色视觉

据信,多达 12% 的女性是“四色视觉者”,即拥有第四种(橙色)视锥细胞感知。1被认为是由于视锥细胞类型之一中使用的视觉色素的遗传突变造成的。然而,这在实践中对个人感知颜色的方式几乎没有影响。这可能是因为她仍然只有三个颜色“通道”来解释来自眼睛的信号。

不过,很少有患有这种疾病的人能够感知比大多数人多很多倍的颜色。这在实践中是一种优势还是一种干扰尚不清楚。一位女士描述说,她把暗灰色看作“橙色、黄色、绿色、蓝色和粉色”  。2


参考文献和注释

  1. Mukamai, R.,人类如何看见颜色,美国眼科学会,2017 年 6 月 8 日;aao.org,2022 年 9 月 11 日访问。
  2. 四色视觉(“超级视觉”),healthline.com,最后一次医学审查是在 2022 年 5 月 13 日。

 


参考文献和注释

1. Human visual response, section 6.2 in Olsen, R., Remote Sensing from Air and Space, 2nd Edn., Spie Press, Bellingham,WA, pp. 120–121, 2016.
2. Richards, L., It couldn’t just happen:knowing the truth about God’s awesome creation, Thomas Nelson, Nashville, pp.139–140, 2011.
3. Wieland, C., Seeing back to front, Creation 18(2):38–40, 1996; creation.com/seeing.
4. Dawkins, R., The blind watchmaker, W. W.Norton, New York, 1986.
5. Gurney, P., Is our ‘inverted’ retina really ‘bad design’? J. Creation 13(1):37–44,1999; creation.com/retina.
6. Sarfati, J., Backwardly wired retina “an optimal structure”: New eye discovery further demolishes Dawkins, creation.com/mueller-v-dawkins, 27 May 2010. See bottom of article for refutation of P.Z. Myers’ critique.
7. Sarfati, J., Fine tuning of ‘backward’ eye is vital for colour vision, Creation 38(1):17,2016; creation.com/eye-optimization.
8. Marshall, G. (ophthalmologist interviewee),An eye for creation, Creation 18(4):19–21,1996; creation.com/marshall.
9. Jackman, S., and 4 others, A positive feed-back synapse from retinal horizontal cells to cone photoreceptors. PLOS Biology 9(5):e1001057, 2011.
10. Merriam-Webster’s Collegiate Dictionary,11th edn., Merriam-Webster, Springfield,MA, 2003.

 

 本文原英文链接见:https://creation.com/complex-human-eye.    

乔纳森·科拉多(JONATHAN CORRADO)
理学学士、理学硕士、理学硕士(荣誉)、神学硕士、博士

科拉多博士拥有核能、机械、系统工程和神学方面的学位。他在管理、研究和核工程方面拥有丰富的经验,包括与美国军方合作的经验。

作者更多信息,参见:https://creation.com/corrado.

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