光的世界︰【□○閱讀】話眼睛《三》之補篇

一條似魚非魚

文昌魚

文昌魚學名Branchiostoma lanceolatum)屬於頭索動物亞門鰓口科,沒有脊椎骨,不屬於魚類文昌魚是生物演化研究中的模式生物[1],它揭示了現存脊椎動物的起源。

文昌魚不同於香港稱之為「白飯魚」的一種魚。香港白飯魚實是銀魚科白肌銀魚Leucosoma Chinensis), 及有明銀魚Salanx Ariakensis), 屬脊椎動物的魚類。

特徵

體長3-5厘米,外表看起來像魚類。身體半透明。同脊椎動物一樣,文昌魚具有一條沿背部下行的神經索,並具有呈條帶狀的肌節。然而,和脊椎動物不同的是,文昌魚的背神經索不是由骨骼所保護,而是由許多柱狀細胞所在組成的具有韌性的膜狀結構所緊密包圍,這種起支撐作用的結構比脊椎簡單得多,又被稱為脊索(notochord)。文昌魚的脊索和脊椎動物的脊椎不同,它一直延伸進入頭部,故文昌魚所屬的亞門被稱作頭索動物亞門Cephalochordata),其中「cephalo-」在拉丁文的意思就是「與頭部相連」。文昌魚於頭部被稱為腦室的神經索部份比較粗大,但並不是腦部。並文昌魚嘴的前端長有口笠觸手(oral cirri),起到感覺器官和過濾進入口中的海水的作用。文昌魚擁有血管系統,但沒有心臟,血液由一部份血管的脈動帶動。

Branchiostoma_lanceolatum

 

竟是脊椎動物之遠祖,生命演化的活化石!!

演化思想史

演化思想是對於生物個體在不同世代之間具有差異的現象所做的一種解釋,最早起源可追溯至古希臘古羅馬時代。此外古代中國雖然也有類似演化宇宙觀,但是並沒有用來直接描述生命的變化。公元前6世紀,古希臘學者阿那克西曼德提出人類的祖先來自海中的理論。

科學式的演化論述則一直要到18世紀19世紀才出現,例如蒙博杜(Lord Monboddo)與伊拉斯謨斯·達爾文(Erasmus Darwin,達爾文的祖父),提出所有生命源自共同祖先的想法。而第一個科學假說是由拉馬克1809年所提出,他認為演化是來自後天獲得特徵的遺傳。拉馬克學說在提出後將近50年,才被達爾文華萊士較接近現代觀念的理論所取代。其中達爾文做了較多細節上的討論,例如1859年出版的《物種源起》。達爾文強調生物的演化為事實,並以天擇機製作為解釋演化現象的理論。

達爾文在提出演化論時並不知道遺傳機制如何運作,而孟德爾在1865年發表的遺傳定律則一直受到忽略。直到20世紀,達爾文的天擇理論與孟德爾的遺傳學才結合為現今所熟知的現代綜合理論。隨後科學家發現基因為遺傳物質,並發現基因由DNA所構成。現在的演化研究以基因為中心,並發展出許多相關學門。

250px-Tree_of_life_by_Haeckel

德國生物學家恩斯特·海克爾人類的進化(1879年)一書中所描述的「生命之樹」說明了19世紀進化論的觀點,即是人類的進化是一個漸進而漫長的過程。

 

莫非達爾文的眼睛能從文昌魚進化而來??

創造論

創造論或稱創世論神創論(Creationism),常見於古代人類紀錄與「外來」智慧對話的典籍記載[1]。創造論者普遍相信人類生物地球宇宙是由超自然力量或超自然的生物創造,通常為上帝或造物主,亦有關於外星人的創世論。另有說法認為,只要是時間或空間上的連續實體即具有創造的可能。不同宗教典籍及民族都各有創造論的敘述。

1280px-Creación_de_Adán_(Miguel_Ángel)

Michelangelo: Creazione di Adamo

觀點

神創論觀

「神創論」是創造論的一種,「創造論」也可以指創世神話

物理觀

廣義來説,它涵蓋了所有被理解為有超自然力量干預自然世界的信仰,與「神學」相對應的被視為「蒙學」(人類自為的啟蒙學)原本稱為占星、煉金(例如:牛頓)、巫術、藥毒等其它學術,人類生活從山野進入城市化後,感(知)性下降理(解)性抬頭,這些蒙學(或稱為哲學)派生出諸如天文學、物理學、精神科學(心理學、腦神經學)、生物學等強調驗証的科學,當提到創造論與進化論的爭議的時候,「創造論」一詞就概括地指反對自然生物過程(特別是演化論)作為地球上生物的歷史、多樣性和複雜性的解釋 ,並以古代典籍(古代科學)或是宗教化思想為根本的理論。[2]西方世界,這種創造論通常是建基於聖經《創世紀》第一及第二章[3],然而其他宗教也有各自的創世「神話」,並且與之可能頗有差距。

物理觀的政治衝突

基督福音被羅馬帝國政治曲解「神的國」、設立教宗(神 的代理者 )並過度宗教化的天主教制度(非天主教本身)式微後,在許多國家,隨著古典科學理論不斷對宇宙及其中的生物有更「自然」的解釋,使得越來越少人相 信創造論(根據美國憲法修正,在公立學校裡講述創造論及否定演化論屬於違憲。)。某些創造論者完全駁斥科學理論,而其餘則相信其他與科學發現部分相符的理 論。當主流科學研究得出一個於創造論宗教典籍有明顯差異的結論,一些人就會反對此項研究的結論[來源請求]、其科學理論[4]或其推論方法。[5]創造論科學智設論常被主流科學界視為僞科學[6]最值得注意的有爭議科學理論有:演化論對生物發展的影響、共同起源理論、地球的地質歷史太陽系的形成宇宙的起源[7][8][9][10]而過往很多相信創造論的科學家則為此提出多種解釋,嘗試找出宇宙的來源。

外星創造觀

地球生物是由其他星球上的生命或存在者創造的,而不是「神」造的。

 

設問在一個宇宙中,能有幾多緣起??若不理、事具足,現象如何發生 !!到底為啥議論紛紛??!!能得□□○○歸結乎!!??

有人問科學有『侷限性』嗎?當然是『』,科學並不處理『孤立事件』,或者說科學不研究只發生『一次』的事物。自然的『多多 』可以讓人多次多時多方重複實驗』,這樣形成的『自然科學』基石是『穩固的』。社會的『』是的眾多,社會學是研究人的□□』的學問。就像物理學研究『氣體性質』一樣,不得不借助『統計』手段,不能不假設理想氣體』,簡化那辦不到的複雜數學』計算,然後得到 P‧V=N‧R‧T 壓力‧體積 = 氣體量‧常數‧溫度,的理想氣體方程式。既然稱之為『理想』,用之於『大氣』自然需要很多『修正』,如果再考慮氣體的『動力學性質,那麼『氣象預測』之所以『不準』,不是因為它不想』,而因為它還沒法!!這裡說的『一次』是『很少次』的意思,它的數量不足以用『統計推論』,做出什麼『有效』的『結論』。所以科學家不談論上帝創造世界』之事,即使想也無法研究』,也可以這樣講達爾文的『進化論研究『物種』的進化理論,至於這些物種是不是上帝與這個理論風馬牛『不相及』也。難道都沒有研究『』的嗎?當然有啊,比方有位哲學家談論『一條河』,他歸結到︰因世界萬物的流變,人無法踏入『同一』條河中『兩次。如果科學家』,那他說的是『多中之一』,也就是從『統計觀察』下講的『這個』或『那個 』『樣本』。舉個例吧,一位動物學家說著︰那一條哈舌搖尾巴狗,之所以『哈舌』是『散熱』降低體溫,之所以『搖尾巴』是『看到』你來了!!

十九世紀義大利Vilfredo Pareto 是『精英理論』的創始人,他經過多年的觀察歸結出

20% 的人口擁有 80% 的財產

。後來舉世知名的品質管理大師 Joseph M. Juran 把帕累托的著名觀察,用統計方法論證改寫大名鼎鼎『80/20法則』,或又稱為帕累托法則。如果將這個法則用於分析讀書時間』一事,大概的結論百分之八十的讀書時間會是『無效用』的!!為什麼呢?也許想想一般人的心理活動理解』︰、先要『整理讀書心情』,…春天不是讀書天,夏日炎炎正好眠,秋天一過冬天到,收拾書包好過年……怎麼又要『考』『考』『考』………;、讀了幾個字後『抱怨多厚』,…幹嘛講這麼多…古人真不嫌煩ㄚ寫那麼多是要怎樣……老師奇怪ㄟ考□□□的厚………;、似乎讀了起來卻有『鴻鵠將至』,…等下不是要演☆☆☆……簡訊來了ㄨㄣˋ範圍……聽到電玩聲音………;等等的等等。無怪乎這個法則的大名可以立『』了??

─── 摘自《觀測之『觀人文』

 

熟料因為水的折射率 1.333 與魚的角膜十分相近,故而身在水裡幾乎不起屈光作用,所以走上另一條改善眼力之道路

Vision in fishes

Vision is an important sensory system for most species of fish. Fish eyes are similar to terrestrial vertebrates like birds and mammals, but have a more spherical lens. Their retinas generally have both rod cells and cone cells (for scotopic and photopic vision), and most species have colour vision. Some fish can see ultraviolet and some are sensitive to polarized light. Amongst jawless fish, the lamprey has well-developed eyes, while the hagfish has only primitive eyespots.[1] The ancestors of modern hagfish, thought to be the protovertebrate[2] were evidently pushed to very deep, dark waters, where they were less vulnerable to sighted predators, and where it is advantageous to have a convex eye-spot, which gathers more light than a flat or concave one. Unlike humans, fish normally adjust focus by moving the lens closer to or further from the retina.[3]

Fish vision shows evolutionary adaptation to their visual environment, for example deep sea fish have eyes suited to the dark environment.

1280px-Astronotus_ocellatus_-_closeup_(aka)

An oscar, Astronotus ocellatus, surveys its world

Water as a visual environment

Fish and other aquatic animals live in a different light environment than terrestrial species. Water absorbs light so that with increasing depth the amount of light available decreases quickly. The optical properties of water also lead to different wavelengths of light being absorbed to different degrees. For example, visible light of long wavelengths (e.g. red, orange) is absorbed quicker than light of shorter wavelengths (green, blue). Ultraviolet light (even shorter wavelength than violet) is absorbed quicker yet.[3] Besides these universal qualities of water, different bodies of water may absorb light of different wavelengths due to varying salt and/or chemical presence in the water.

Structure and function

Fish eyes are broadly similar to those of other vertebrates – notably the tetrapods (amphibians, reptiles, birds and mammals – all of which evolved from a fish ancestor). Light enters the eye at the cornea, passing through the pupil to reach the lens. Most fish species seem to have a fixed pupil size, but elasmobranches (like sharks and rays) have a muscular iris which allows pupil diameter to be adjusted. Pupil shape varies, and may be e.g. circular or slit-like.[3]

Lenses are normally spherical but can be slightly elliptical in some species. Compared to terrestrial vertebrates, fish lenses are generally more dense and spherical. In the aquatic environment there is not a major difference in the refractive index of the cornea and the surrounding water (compared to air on land) so the lens has to do the majority of the refraction.[4] Due to “a refractive index gradient within the lens — exactly as one would expect from optical theory”[5] the spherical lenses of fish are able to form sharp images free from spherical aberration.[4]

Once light passes through the lens it is transmitted through a transparent liquid medium until it reaches the retina, containing the photoreceptors. Like other vertebrates, the photoreceptors are on the inside layer so light must pass through layers of other neurons before it reaches them. The retina contains rod cells and cone cells.[3]

 

倘有文昌魚離水登陸,豈不視力大增焉!會不心繫繽紛世界,追求光彩奪目的耶!!誰知莊子入水得見鯈魚嗎??

pi@raspberrypi:~ $ ipython3
Python 3.4.2 (default, Oct 19 2014, 13:31:11) 
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IPython 2.3.0 -- An enhanced Interactive Python.
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%quickref -> Quick reference.
help      -> Python's own help system.
object?   -> Details about 'object', use 'object??' for extra details.

In [1]: from sympy import *

In [2]: from sympy.physics.optics import FreeSpace, FlatRefraction, ThinLens, GeometricRay, CurvedRefraction, RayTransferMatrix

In [3]: init_printing()

In [4]: 水折射率 = 1.333

In [5]: 角膜折射率 = 1.376

In [6]: 角膜前緣半徑 = 7.8

In [7]: 角膜後緣半徑 = 6.4

In [8]: 角膜厚度 = 0.6

In [9]: 房水折射率 = 1.336

In [10]: 水中角膜前部 = CurvedRefraction(角膜前緣半徑, 水折射率, 角膜折射率)

In [11]: 水中角膜前部
Out[11]: 
⎡         1               0   ⎤
⎢                             ⎥
⎣-0.00400641025641025  0.96875⎦

In [12]: 角膜中段 = FreeSpace(角膜厚度)

In [13]: 角膜中段
Out[13]: 
⎡1  0.6⎤
⎢      ⎥
⎣0   1 ⎦

In [14]: 角膜後部 = CurvedRefraction(角膜後緣半徑, 角膜折射率, 房水折射率)

In [15]: 角膜後部
Out[15]: 
⎡         1                  0        ⎤
⎢                                     ⎥
⎣0.00467814371257483  1.02994011976048⎦

In [16]: 水中角膜 = 角膜後部 * 角膜中段 * 水中角膜前部

In [17]: 水中角膜
Out[17]: 
⎡ 0.997596153846154        0.58125    ⎤
⎢                                     ⎥
⎣0.000540535515507431  1.0004736620509⎦

In [18]: 焦距 = - 1 / (水中角膜.C)

In [19]: 焦距
Out[19]: -1850.01719833570

In [20]: 維基角膜 = CurvedRefraction(11.5/2, 角膜折射率, 房水折射率) * FreeSpace(角膜厚度) * CurvedRefraction(11.5/2, 水折射率, 角膜折射率)

In [21]: 維基角膜
Out[21]: 
⎡ 0.996739130434783 0.58125 ⎤
⎢ ⎥
⎣-0.0004075025751899 1.00078104660245⎦

In [22]: 維基焦距 = - 1 / (維基角膜.C)

In [23]: 維基焦距
Out[23]: 2453.97222222213

In [24]: