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高达5.76亿像素，占用大脑65%的“内存”！人类眼睛有多强大？

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教育
3年前
313

众所周知，人类在大自然竞争中胜出很大一部分原因要归功于大脑，我们的大脑大约只占身体重量的2.5%左右，但它却消耗了人体25%左右的氧气，这意味着大脑是我们人体“能耗”最高的器官。

然而，让人感到意外的是，我们大脑大约65%的脑力是用于处理眼睛收集的信息，如果把大脑比作人体的CPU，那么我们的眼睛就占用了它65%的内存。

之所以眼睛这么占内存，其实原因也就像一些电脑软件一样——功能越强大越占用内存。

那么，我们的眼睛到底有多强大呢？

关于眼睛的奇怪事实

毫不夸张地说，人类的眼睛是人体第二强大的器官——仅次于大脑，其中一部分体现在眼睛的发育上，从我们出生那一刻起，眼球的大小就已经发育结束了。

图源：che

为了配合强大的眼睛工作，人体中最强大的肌肉就是那些移动眼球的肌肉，这些肌肉的控制能力几乎是其他肌肉的100倍。

我们平时经常会说眼睛累了需要休息，事实上，我们的眼睛从来没有休息过，无论白天还是晚上，它都在不停地工作，需要休息的只是肌肉。

关于眼睛的“硬件事实”还有很多，但是相较于它的功能，这些硬件就显得不值一提了！

眼睛的主要功能就是成像，它以图像的形式把周围的信息传入大脑，然后经过大脑的分析，并调动身体其它部分作出反应。

图注：凸透镜成像原理

眼睛如何成像的？

眼睛的成像原理有点像凸透镜成像，只是它不是简单的一面凸透镜，而是一个非常复杂的系统。

当光线进入眼睛后，会经过角膜、晶状体等一系列眼部结构的折射和调节，最终在视网膜上形成图像。

这种由实际光线汇集形成的图像被称为实像，它有一个最重要的特点就是图像是倒立的，所以我们眼睛实际上给我们大脑输入的是倒立的世界。

之所以我们不认为自己活在一个倒立的世界上，原因就在于我们的大脑适应了这种倒立。事实上如果我们把头倒过来看世界的话，要不了几周时间，我们的大脑也可以适应“倒着看世界”。

图注：凸透镜的成像规律

凸透镜成像的另一大应用是照相机，所以人们经常拿眼睛和相机做对比。

虽然两者基本没有可比性，但是为了体现眼睛的强大，我们可以简单做个像素上的对比（可能并不公平）。

一张数码图像的分辨率（Resolution-数码图像分辨率）经常会用像素数量来表示，比如现在的一些手机可以拍出分辨率为12032*9024的图像，那么这张图片就超过1亿像素（乘积），这意味着手机摄像头就是1亿像素了。

那么人的眼睛可以“拍出”多少像素图像呢？

据科学家兼摄影师——罗杰·克拉克（Roger Clark）博士的说法，人眼的数码图像分辨率为5.76亿像素[1]。

他的算法其实很简单，根据人类的视力，在光线良好的情况下我们的眼睛可以区分0.6角分的间隔，所以他给出了0.3角分（垂直方向0.3，水平方向也0.3）的等效像素。

然后，人的每只眼睛水平视野角度都在120°到180°之间，而垂直视野角度在60°左右，这意味着我们两只眼睛一起最少可以拍出分辨率为120 * 120 * 60 * 60的照片。

像素大小可以任意定义，源：小7的背包

而上面我们已经得到每个像素是0.3角分，所以两只眼睛“拍出”的图像像素数量就是120 * 120 * 60 * 60 / (0.3 * 0.3) ，它的答案是5.76亿

我们平时经常可以看到人眼达到5.76亿像素的说法，就是出自这位科学家的这个数据，但这个答案其实是有许多误导性的。

由于进化的局限性，我们的眼睛虽然看得很广，但其实它只能注意到中心部分的细节，而周围的细节其实只对运动物体有效。

这个在进化方面的解释是，这种进化有利于我们把注意力集中在中心位置——一般而言是盯紧猎物，而周围视野我们是用来防止狮子等捕食者靠近我们的，所以它不需要太清晰，能捕捉运动的物体就好了。

在国外论坛上，有一位大神根据人眼看到的视角制作了一张人眼“拍出”的照片，它大概是这样子的：

眼睛拍出的图像大概是这样，源：cambri

我们的眼睛在距离中心20°之后，图像就变得不清晰，所以实际上我们眼睛的像素要比5.76亿低得多，大约只有500万到1500万像素之间。

像素说明不了什么，重要的是我们的眼睛能分辨出0.6角分的间隔；另外我们还可以分辨出500大约种灰度，而在一些计算机屏幕上，RGB 颜色模型只可以显示256种不同的灰色阴影。

图注：两只眼睛创造了深度

两只眼睛配合的奇迹

虽然，我们的眼睛成像能力十分惊人，但是它并不是制造了3D图像，我们眼睛捕捉到的图像也是平面的，或者说是2D的。

毫无疑问，我们是生活在三维世界中的生物，但我们的眼睛确实和相机一样，只能向我们展示两个维度。

之所以我们能感受到另一个维度——“深度”，其实还是要归功于大脑，以及两只眼睛的配合使用。

对于许多捕食者而言，它们的眼睛一般都和人类一样长在前方，这种进化方向其实就是有利于创造立体视觉，我们可以通过这样两只眼睛同时向大脑传输图像来推算出距离。

由于眼睛在脸上存在一些距离，所以每个视网膜产生的图像略有不同，大脑根据这种不同推算出“深度”。

这种立体视觉对 5米以内的距离最为有效，超过这个距离，我们的大脑就开始使用相对大小和运动来确定“深度”。

欧洲野牛的眼睛，源：Michael Gäbler

大多数食草动物的眼睛是在两侧，所以现在许多人认为食草动物没有多少能力辨别“深度”，至少没法像我们这样看到丰富的世界。

不难发现，眼睛收集的许多行星都需要大脑“深加工”，所以它占“内存”也就合情合理了。

最后

对于动物来说，眼睛的进化就是个奇迹，对生物进化深信不疑，撰写了《物种起源》的达尔文也对眼睛的进化感到困惑，并且承认人眼通过自发突变和自然选择进化的说法是“荒谬的”。