/直中要害& Z同学
浩瀚的太平洋上，立着一群孤岛，海盗曾在此据居，17世纪的迷航船曾在此停泊，它就是加拉帕戈斯群岛，1835年26岁的查尔斯达尔文踏上这块神奇的土地，各种生物惊人的进化过程一一在其眼前展现，向他暗示了最伟大的自然奥秘。160年后，Discovery Channel探索队再次来到这个神圣之地，于是有了2001年的那一期Discovery Beyond Darwin；有了画面上的那些黄的红的，色彩绚丽的深海鱼；有了人们无数的惊叹；也有了无数的追问。
深海里的鱼儿，为何有如此鲜艳的颜色？那灿烂的红，那耀眼的黄，大自然为何要给它们抹上这么明亮的色彩？这般的光彩夺目，是为谁而表演？莫非是要吸引敌人的注意？莫非它们宁死也要绚烂一回？倘若如此，它们又怎么能存活，繁衍，历经数万年的沧海桑田而绵延不绝？这不息的生命活力竟可以和这般的光芒璀璨同存于看似如此微不足道的鱼儿身上，互相依持，互相协调。造化的力量为何微妙一竟于斯？
故事还得从牛顿开始说起。1704年，天才的牛顿发现了彩虹五彩缤纷的奥秘，他知道，太阳光被空气中的小水珠所折射，白光被分解成了红橙黄绿青蓝紫的组成，不同颜色的折射光以微微不同的角度在空中依次展开。于是，往往在雨过天晴之后，彩虹撩开了自己神秘的面纱，在太阳面前展现出它绝世的容颜。
光在天空中波动着，这波动飞快地从一个地方传播到另一个地方，从南半球跑到北半球，上千万里的路途，还不够它一秒钟的旅程，眨眼之间，大概一秒多点的时间，它已从月亮到达了地球，而它从太阳传播到地球，近两千千万里的距离也不过是8分钟的事情。阳光普照在大地上，不同颜色的物体反射阳光中不同颜色的成分：花儿是红的，叶子是绿的，夏天的果实是青翠的，深秋的季节里，果子都成熟了，放眼望过去，满眼都是橙黄橙黄的。冬天里，呼啸的北风之后，雪花飘洒下来了，覆盖在房顶上，堆积在田野里，雪儿同等地反射所有颜色的阳光，于是飞雪之后，到处都是白茫茫的一片。阳光穿透过罗浮宫中央的玻璃金字塔，投射到一幅幅世界名画上，那色彩鲜活起来，光线在它们上面流转，跳跃，栩栩生辉。光线穿行在东方，映照在中国的水墨山水上，明灭着，悠远着，气韵生动而和谐。
光无时无地不在波动着，它的峰和谷在空间的不同位置交错出现。从一个峰到另一个峰，或者从一个谷到另一个谷，光波动了一个周期长度，称之为一个波长。不同颜色的光一个波动周期所占据的空间长度稍有不同，因而它们的波长稍有不同。红光的频率比较低，波动得比较慢，它的一个波长是7.6 X10^-7米。在宏观的世界里这是一个渺不可见的距离，因为人的眼睛所能分辨的距离大概在毫米量级，在这个距离上红光可以波动近十万次呢！然而在微观的世界里，从红光的一个波峰到另一个波峰要横跨数百个DNA分子呢，更何况一个DNA分子的距离上又可以容纳下近十个原子，可见，在微观上红光的波长实在是一个很大的距离。从红光到橙光再到黄光最后到紫光，光的频率越来越高，波动得越来越快，波长越来越短，当波长比4X10^-7米更短时，人的眼睛就再也不能对其泛起视觉了。人眼不但看不见波长过短的光，也看不见波长过长的光，比红光波长更长的那些光波，比如微波炉所依借的微波，比如，电视台发射出来的电视信号，这些都是肉眼所无法看见的！
电视信号也是光波吗？是的！更准确的说光波也是一种电磁信号，这是牛顿之后一百多年，另一个伟大的天才麦克斯威发现的。麦克斯威发现，在空间的一个固定位置上，光波的表现就好象一个弹簧一样在不停的振动，只不过现在这种振动是电和磁的振动，电力从零增长到一个幅度，然后又从幅度值上回复为零，与此同时磁力从幅度值减为零，由零又回到幅度值，如此不断循环往复，电能转化为磁能，磁能又转化为电能，电能就好比这个弹簧的动能，磁能就好比它的弹性能，它们在整个过程中不断相互转化，两者的和却总保持为一个不变的数值。这个数值就好比弹簧的总能量，振动的幅度越大，这个总能量就越大，反之则小，在数值上，它总是正比于振动幅度的平方。
这振动的电磁力波动着，以光的速度在空中传播，携带着那份能量，从太阳来到地球，碰到物体的原子，晃动起它的电子，于是，原子的电子也象弹簧一样振动起来，振动频率与晃动它的光波的频率一样。电子不断晃动着自己的身体，麦克斯威发现，这个晃动着身体的电子也要发射出光波，它的频率就是电子振动的频率。于是太阳光晃动了电子，晃动的电子又发射出同样频率的光波，它偏离光原来的行进路线传播开去，因此，总的效应是，光被电子散射了！当光进入人们的眼睛，打在视网膜上，晃动视网膜上的电子，这晃动的电子产生了一股微弱的生物电流，它通过视觉神经传播到人脑的视觉中心，在那里通过一种奇妙的方式使人产生视觉，看到花花绿绿，无奇不有的大千世界。
然而，深海鱼的颜色又是怎么回事呢？为何它们不是蓝的，绿的，而偏偏是黄的，红的呢？在海水中蓝色和绿色看起来不是更安全吗？别着急，让我们慢慢来研究，把最奥秘最神奇事情的缘由留到最后来揭示。现在，让我们先来看看天空的颜色，哦，外面蓝天白云，阳光明媚，多么好的天气。然而，天为什么是蓝的呢？云为何是白色的呢？朝阳和夕阳为何都是红通通的呢？傍晚时分，日薄西山灿烂的晚霞映红了西边的天空，多么的绚烂和美丽啊！晚霞为何是金灿灿红通通的呢？暴雨来临之前，乌云四合，它们身披着暗灰色的盔甲，在天空里冲锋撕杀，转眼之间就已经是墨云翻滚欲遮天了。云为什么会变成暗灰色，甚至墨黑色呢？下面就让我们先来理解这些事情，除了因为她们本身也很神奇以外，对这些事情的理解也将帮助我们最后理解深海鱼颜色的秘密！
晴朗的日子，天是蓝蓝的，抬头仰望，高高的苍穹宛如一块蓝色的宝石，太阳在天空里尽情挥洒着它的活力与刚强，阳光照射在大气层上，轻灵的光波温柔地摇晃着大气中各种原子的电子，原子牢牢地束缚着电子，这样一来，电子就显得非常笨重，无论光波摇晃得快还是慢，电子的反应总是差不多的，看起来，它的震荡幅度几乎与振动频率没有什么关系。电子震荡的步调却总是与晃动它的光波相一致的，光波的频率低，晃动得慢，则电子振动得也慢，反之，光波晃动得快，则电子也随之震荡得越快，好比振动着的枝条荡漾起水波，这振动着的电子也激荡起相同频率的电磁波动，它向四周传播开去，就是电子的散射光波。电子振动得越快，则它激荡起的电磁波动的幅度就越大，电子所散射的光也就也强。散射光的强度取决于散射光的能量，能量越高就越“亮”，强度也就越大，反之则小。前面我们说过，光波的能量由波动幅度的平方来决定，电子散射光波的幅度正比于电子振动频率的平方与电子振动幅度的乘积，所以，散射光的能量就正比于频率的四次方乘以电子振幅的平方。电子的振动幅度与频率基本无关，因此，一定频率的光波入射过来，照在电子上，被电子所散射，散射光的强度与入射光波频率的关系就是：散射光的强度正比于入射光频率的四次方。紫光的频率大致是红光频率的两倍，电子散射的紫光强度就是红光强度的16倍, 因此，当阳光穿过大气层的时候，蓝紫光的成分就被大气散射得很厉害。当人们抬头看天的时候，散射光从大气原子出发，瞬息之间进入我们的眼睛，在这些大气散射光中，蓝紫光的强度是最大的，占据了主导的地位，因此，明媚的阳光之下，视野最大的延伸，大地是那么的辽广，而天是那么的高旷，那么的蔚蓝！
夕阳西下，袅袅的炊烟升了起来，晚霞映红了西边的天空，落日的余晖将云儿抹成火焰般的红色，又用金黄镶上它的边。晨曦微露，太阳先从海平面下偷偷的露出半个通红的脸蛋，然后轻轻地一蹦，跳到了空中，仿佛远远的浮在海面上的一个圆圆的大大的红气球，红色和金色的光在海水微微的荡漾起伏间闪烁着，跳跃着，这般的美景怎能不令人心为之弛而神为之往，让人对造化的微妙叹服不已！其奥妙却依然是简单的，依然是因为，大气对蓝紫光的散射比红黄光要厉害得多，早上和晚上，太阳相对于我们倾斜得很厉害，阳光要经过长途跋涉，要斜着穿过厚厚的大气层才能抵达地球，在此过程中，太阳光中的蓝光和紫光等频率比较高的成份大多被大气散射走了，所以，最后我们看到的阳光，几乎都是红色和黄色的成分，因此，朝阳和朝霞是红彤彤金灿灿的，而夕阳与晚霞也是如此！
那么，蓝蓝的天上飘着的几朵白云又是怎么回事，云为何是白色的呢？这是因为，云是由空气中的水气凝结在细小的尘埃颗粒之上而形成的。为什么水气是白色的呢？人嘴呼出的空气也是很湿润的，然而，呵出一口气，为什么通常都是看不见的呢？为什么在严寒的冬天里人呼出的是白气？夏天里的冰淇淋为什么也冒白气？打开热水壶，白色的水蒸气蒸腾而上，然而，如果仔细观察的话，你会发现一开始水蒸气是无色的，它升到一定的高度才变成白色，之后再慢慢扩散开，消融在周围的空气里。这又是为什么？
这里的原因其实都是一样的，都是因为水蒸汽的凝结。凝结之前的水蒸汽散射的光微乎其微，几不可见。然而，凝结之后的水蒸汽却能发射大量的阳光，从而呈现出白雾状！这又是为什么呢？这是因为凝结之前的水蒸汽，分子与分子间的距离很大，甚至超过红光的波长，这个时候，任意两个水分子的散射光间均是毫无关联的，每个水分子都单独散射极少的一点点光线，当然主要是蓝紫光，而总的散射光强度就将各个水分子单独散射的光的强度加起来。设若有N个水分子散布在空中，则它们总共散射的光波的强度就是N乘上单个水分子散射光的强度。由于但个分子散射光波的能力很弱，这个数字依然是不大的，光线从这些水分子的巨大空隙间几乎毫无阻碍地通过，这时的水气是无色的。然而，当水蒸汽凝结以后，在每一个凝结起来的小液滴中，水分子与水分子间紧紧的挨在一起，它们间的距离甚至只有光波波长的千分之一，这个时候，一个分子与其临近分子对光的散射就再也不是相互独立的了，此时，它们总是几乎同步地散射同一段光波，两分子散射的光波几乎总是同时同地达到各自的峰和谷，这样一来，两个吸附在一起的水分子总的散射光波就以双倍的幅度波动着，散射光波的能量就将是单个分子散射光波能量的四倍，也就是说它的强度会是单个水分子散射光波强度的四倍！假如说，在凝结起来的这个微小的液滴中有N个水分子的话，则它们散射的光波的总强度就将是N^2, 而不是N!由于没个小液滴中所含的水分子是一个很大的数字，比方说吧，一千，这时，它们总的散射光强度就将是单个分子散射光强度的一百万倍，这可不是一个小数字了，许多这样的小液滴在一起就足以让它们的散射光被人们所看见。因此这个时候，水蒸汽就变成白色的了！因此，水蒸汽散布在大气之中时是看不见的，然而当它们凝结起来，并聚成云块时，就变成白色的了，天空也因此而白云朵朵！
小液滴凝结得越大，则散射光的能力越强。最后当液滴的大小与光波的波长相当时，液滴一端的分子散射的光波与另一端分子散射的光波不再能保持完全同步了，一端的散射光的峰可能会碰上另一端散射光的谷，两者的效应相消去，使得来自这两者总的散射光几乎为零。当然并不是一定会发生这种完全的相消，但是，一般而言，当液滴的大小超过波长时，液滴上相隔距离超过波长的两个分子所散射的光波就几乎没有什么关联了，这个时候，液滴所散射的总的光强度就再也不能随着液滴的增大而成平方的增家了。紫光的波长比较短，因此随着液滴大小的增加，散射的紫光强度的增长首先慢了下来，然后是蓝光，而最后才是黄光，橙光和红光。因此，当液滴凝结得足够大时，它对黄光和红光的散射就会大大超过对蓝紫光的散射。当太阳光射入深海的时候，无疑就发生了这种情况，海水对黄光和红光的散射比对蓝紫光厉害得多，加上阳光照入深海要穿过长长的距离，在这个过程中，光线中的黄橙红成分已完全被散射殆尽！所以，射入深海里面的光线是没有黄光和红光成分的，因此深海里的鱼儿都穿上了鲜艳的黄色和红色的“衣服”，然而由于没有黄光和红光可反射，它们在深海里其实极其的灰暗而隐蔽，很难被敌人发现。
深海的鱼儿为何如此艳丽呢？因为它越艳丽它就越灰暗，它越灰暗也就越安全隐蔽！造化的力量就是如此妙不可言！
[08以前]
