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高達5.76億像素，占用大腦65%的“内存”！人類眼睛有多強大？

啟示号
教育
3年前
311

衆所周知，人類在大自然競争中勝出很大一部分原因要歸功于大腦，我們的大腦大約隻占身體重量的2.5%左右，但它卻消耗了人體25%左右的氧氣，這意味着大腦是我們人體“能耗”最高的器官。

然而，讓人感到意外的是，我們大腦大約65%的腦力是用于處理眼睛收集的信息，如果把大腦比作人體的CPU，那麼我們的眼睛就占用了它65%的内存。

之所以眼睛這麼占内存，其實原因也就像一些電腦軟件一樣——功能越強大越占用内存。

那麼，我們的眼睛到底有多強大呢？

關于眼睛的奇怪事實

毫不誇張地說，人類的眼睛是人體第二強大的器官——僅次于大腦，其中一部分體現在眼睛的發育上，從我們出生那一刻起，眼球的大小就已經發育結束了。

圖源：che

為了配合強大的眼睛工作，人體中最強大的肌肉就是那些移動眼球的肌肉，這些肌肉的控制能力幾乎是其他肌肉的100倍。

我們平時經常會說眼睛累了需要休息，事實上，我們的眼睛從來沒有休息過，無論白天還是晚上，它都在不停地工作，需要休息的隻是肌肉。

關于眼睛的“硬件事實”還有很多，但是相較于它的功能，這些硬件就顯得不值一提了！

眼睛的主要功能就是成像，它以圖像的形式把周圍的信息傳入大腦，然後經過大腦的分析，并調動身體其它部分作出反應。

圖注：凸透鏡成像原理

眼睛如何成像的？

眼睛的成像原理有點像凸透鏡成像，隻是它不是簡單的一面凸透鏡，而是一個非常複雜的系統。

當光線進入眼睛後，會經過角膜、晶狀體等一系列眼部結構的折射和調節，最終在視網膜上形成圖像。

這種由實際光線彙集形成的圖像被稱為實像，它有一個最重要的特點就是圖像是倒立的，所以我們眼睛實際上給我們大腦輸入的是倒立的世界。

之所以我們不認為自己活在一個倒立的世界上，原因就在于我們的大腦适應了這種倒立。事實上如果我們把頭倒過來看世界的話，要不了幾周時間，我們的大腦也可以适應“倒着看世界”。

圖注：凸透鏡的成像規律

凸透鏡成像的另一大應用是照相機，所以人們經常拿眼睛和相機做對比。

雖然兩者基本沒有可比性，但是為了體現眼睛的強大，我們可以簡單做個像素上的對比（可能并不公平）。

一張數碼圖像的分辨率（Resolution-數碼圖像分辨率）經常會用像素數量來表示，比如現在的一些手機可以拍出分辨率為12032*9024的圖像，那麼這張圖片就超過1億像素（乘積），這意味着手機攝像頭就是1億像素了。

那麼人的眼睛可以“拍出”多少像素圖像呢？

據科學家兼攝影師——羅傑·克拉克（Roger Clark）博士的說法，人眼的數碼圖像分辨率為5.76億像素[1]。

他的算法其實很簡單，根據人類的視力，在光線良好的情況下我們的眼睛可以區分0.6角分的間隔，所以他給出了0.3角分（垂直方向0.3，水平方向也0.3）的等效像素。

然後，人的每隻眼睛水平視野角度都在120°到180°之間，而垂直視野角度在60°左右，這意味着我們兩隻眼睛一起最少可以拍出分辨率為120 * 120 * 60 * 60的照片。

像素大小可以任意定義，源：小7的背包

而上面我們已經得到每個像素是0.3角分，所以兩隻眼睛“拍出”的圖像像素數量就是120 * 120 * 60 * 60 / (0.3 * 0.3) ，它的答案是5.76億

我們平時經常可以看到人眼達到5.76億像素的說法，就是出自這位科學家的這個數據，但這個答案其實是有許多誤導性的。

由于進化的局限性，我們的眼睛雖然看得很廣，但其實它隻能注意到中心部分的細節，而周圍的細節其實隻對運動物體有效。

這個在進化方面的解釋是，這種進化有利于我們把注意力集中在中心位置——一般而言是盯緊獵物，而周圍視野我們是用來防止獅子等捕食者靠近我們的，所以它不需要太清晰，能捕捉運動的物體就好了。

在國外論壇上，有一位大神根據人眼看到的視角制作了一張人眼“拍出”的照片，它大概是這樣子的：

眼睛拍出的圖像大概是這樣，源：cambri

我們的眼睛在距離中心20°之後，圖像就變得不清晰，所以實際上我們眼睛的像素要比5.76億低得多，大約隻有500萬到1500萬像素之間。

像素說明不了什麼，重要的是我們的眼睛能分辨出0.6角分的間隔；另外我們還可以分辨出500大約種灰度，而在一些計算機屏幕上，RGB 顔色模型隻可以顯示256種不同的灰色陰影。

圖注：兩隻眼睛創造了深度

兩隻眼睛配合的奇迹

雖然，我們的眼睛成像能力十分驚人，但是它并不是制造了3D圖像，我們眼睛捕捉到的圖像也是平面的，或者說是2D的。

毫無疑問，我們是生活在三維世界中的生物，但我們的眼睛确實和相機一樣，隻能向我們展示兩個維度。

之所以我們能感受到另一個維度——“深度”，其實還是要歸功于大腦，以及兩隻眼睛的配合使用。

對于許多捕食者而言，它們的眼睛一般都和人類一樣長在前方，這種進化方向其實就是有利于創造立體視覺，我們可以通過這樣兩隻眼睛同時向大腦傳輸圖像來推算出距離。

由于眼睛在臉上存在一些距離，所以每個視網膜産生的圖像略有不同，大腦根據這種不同推算出“深度”。

這種立體視覺對 5米以内的距離最為有效，超過這個距離，我們的大腦就開始使用相對大小和運動來确定“深度”。

歐洲野牛的眼睛，源：Michael Gäbler

大多數食草動物的眼睛是在兩側，所以現在許多人認為食草動物沒有多少能力辨别“深度”，至少沒法像我們這樣看到豐富的世界。

不難發現，眼睛收集的許多行星都需要大腦“深加工”，所以它占“内存”也就合情合理了。

最後

對于動物來說，眼睛的進化就是個奇迹，對生物進化深信不疑，撰寫了《物種起源》的達爾文也對眼睛的進化感到困惑，并且承認人眼通過自發突變和自然選擇進化的說法是“荒謬的”。