呂傳彬

超敏感的手

機器人雖然憑借電流控制能“握住”杯子，但人的手卻要比它更高明。以觸覺為例，人的指尖能感知只有5微米高的突起，而這個數(shù)字僅僅是一根頭發(fā)絲直徑的1/50。至于舌頭和嘴唇的敏感度就更高了，當(dāng)你試著把一根頭發(fā)放到嘴里時，立刻就會感覺到有一個大東西在嘴里。

當(dāng)接觸到一個物體時，觸覺同時會表現(xiàn)出三種能力，即感知物體的壓力、區(qū)別物體兩點間距離的“空間分辨力”和捕捉物體振動時間變化的“時間分辨力”。這三種能力與指紋有很大關(guān)系。如果指尖是光溜溜的和橡皮膜一樣，那么碰到物體的指尖皮膚就會全部凹陷下去，觸覺也很差。但如果有指紋，每條指紋會被兩側(cè)的“溝”所隔，難于碰到相鄰的“溝”，因而會有很靈敏的觸覺。不同部位的皮膚對兩點間距離的分辨力也是有區(qū)別的，指頭就比腕部的分辨力高。

其實，這種能感受觸覺的結(jié)構(gòu)很簡單，而且不論它們分布在全身任何部位的皮膚內(nèi)，結(jié)構(gòu)都一樣。為什么如此簡單的構(gòu)造能夠感受各種各樣的刺激呢？關(guān)于這一點目前還不清楚。有人認(rèn)為與它們在皮膚內(nèi)所處的深度有關(guān)，靠近皮膚表層的結(jié)構(gòu)對引起皮膚形狀變化如歪斜等刺激敏感，而位于深層的結(jié)構(gòu)對受壓的時間和壓力強弱較敏感。

人類的觸覺盡管已經(jīng)很靈敏，但如果加以訓(xùn)練，將能得到更顯著的提高。如能觸知5微米突起的普通人，經(jīng)過訓(xùn)練能觸知1微米；兩點間距離分辨力為3毫米的普通人，通過摸盲文（點字）訓(xùn)練能夠提高到1毫米，這樣盲文就使手變成了“眼”。經(jīng)過進一步訓(xùn)練，還能把手變成“耳”。美國盲啞女教師、作家海倫·凱勒就是一個典型。她兩歲時因患猩紅熱而致盲聾啞，但她仍以頑強毅力讀完了大學(xué)，成為聞名于世的戰(zhàn)勝盲聾啞三重殘疾的“神女”。她還首創(chuàng)了用手“聽”話的方法：“聽”對方講話時，伸出三指，把拇指放在對方的喉頭上感受振動、用食指感受嘴唇運動、用中指感受鼻根的聲音。這種方法是很有道理的。

“原子級”的聽力

也許你不會相信，但這卻是確鑿無疑的事實：人的耳朵能聽到相當(dāng)于原子直徑（約一千萬分之一毫米）那樣極微小幅度的振動。能聽到這種極微振動的結(jié)構(gòu)藏在內(nèi)耳的蝸管里。它是一層薄膜，薄膜上有數(shù)以百萬計排列整齊的纖毛，它們能隨著聲波而發(fā)生彎曲變形，進而發(fā)生電效應(yīng)，形成神經(jīng)沖動，傳入大腦產(chǎn)生聽覺。

雖然重力波測定儀也能測出極微小的重力波，但它需要在很高的環(huán)境條件下才能工作，如超低溫、無振動等。而人耳卻能在充滿震動的人體內(nèi)，排除各種干擾，維持聽力的“原子級”感知度。更出色的是，人耳具有識別和選聽所需聲音的能力，這是儀器所不能比擬的。如有的儀器有極高的感知度，但它只是單純地判斷聲音有無；助聽器雖然有益，但它把不必要的雜音也放大了。

我們知道耳廓有聚集聲音的功能，那么有人會問，位于耳孔前的小突起（耳屏）又有什么作用呢？有一種解釋認(rèn)為，這是進化中生物在水中生活時防水入耳的蓋子殘留下來的“遺跡”。但在陸地生活后，它是辨別聲音方向的重要結(jié)構(gòu)。如從前面來的聲音被耳廓反射回來，碰到耳屏后才進入耳孔，而從側(cè)后方來的聲音卻可由耳屏反射后，直接進入耳孔，這樣由各個方向傳來的聲音就會出現(xiàn)時間差，借此可以辨別方向。蝙蝠主要靠聽覺進行活動，因此它那相當(dāng)于人類耳屏的部分就長得特別長而發(fā)達(dá)，這樣很容易獲得方向感。

人耳在辨別聲音的方向感方面是相當(dāng)靈敏的。據(jù)研究，人能分辨出2米前方相距只有10厘米（即3度）的兩個聲源；但如果把左右距離換為上下距離，那么分辨力下降，只有當(dāng)聲源間距離加大到15度時才能獲得與原來同樣的感覺。這個差別可以從生物進化上得到說明：兔子等動物的食物在下，而天敵在上，所以對上下方向比較敏感；而馬、鹿等只對左右方向比較敏感，人也是如此。

此外，耳在辨別聲音高低方面也是相當(dāng)出色的。據(jù)研究，一個普通人可以區(qū)別2000種聲音的高低。

5.0的視力

按照國際常用的小數(shù)記錄視力法，一般人的視力可以達(dá)到1.5～2.0，但視力的極限是多少呢？據(jù)目前所知，最好的視力是5.0。

眾所周知，視力好壞是以能區(qū)別兩點間的最近距離為標(biāo)準(zhǔn)的。所謂 1.0指的是：當(dāng)連接眼與兩點間的直線所形成的夾角小到1分角（六十分之一度）時，仍能將兩點分清。如果該角度減少1/2后，也能將兩點區(qū)別開，就謂之2.0，角度減少到1/3后為3.0，減少到1/5后即為5.0。換句話說，視力5.0的人在500米處看到的東西，與視力1.0的人在100米處所看到的一樣清晰。

人在沒有月光的夜間，眼睛是看不見的，而那些在夜間活動的動物卻能在漆黑的夜里信步而行，這是為什么？原來人的瞳孔大小是隨亮度變化的，瞳孔的調(diào)節(jié)范圍只有50倍，其余要靠視網(wǎng)膜進行調(diào)節(jié)，但到達(dá)我們視網(wǎng)膜的光線有4/5白白從視網(wǎng)膜后溜掉了。而對那些動物來說，它們的視網(wǎng)膜后面還有一層反射層，可以把穿過的光“擋”回去。當(dāng)那些反射光再次被反射到視網(wǎng)膜時，視網(wǎng)膜的感光度就會增加。有人認(rèn)為，貓和狗的眼睛在夜里爍爍閃輝而顯得特別明亮，可能就與此有關(guān)。

充滿未知數(shù)的嗅覺

嗅功能也是一種感覺。在鼻孔上部的兩側(cè)各有一塊1.3平方厘米大小的黃褐色黏膜，這里分布著大約5000萬個嗅細(xì)胞，當(dāng)物質(zhì)的分子被黏附在嗅細(xì)胞上時，嗅細(xì)胞便感受到刺激。普通人能區(qū)分2000種氣味，那么嗅細(xì)胞是怎么把它們分開的呢？目前已有30余種假說，但其中得到支持的是“鍵”和“鍵孔”學(xué)說。這種學(xué)說認(rèn)為嗅細(xì)胞是“鍵孔”，有氣味的物質(zhì)分子是“鍵”，只有當(dāng)“鍵”的形狀完全與“鍵孔”相吻合時，氣味的信息才能通過神經(jīng)傳向大腦，產(chǎn)生嗅覺。從目前研究的結(jié)果來看，物質(zhì)分子的大小和形狀肯定與氣味有關(guān)，但僅此還不足以說明全部事實。因此，嗅覺至今還是一種充滿未知數(shù)的感覺。

（知秋摘自《科學(xué)大眾·中學(xué)》2018年1、2期合刊）