17 ივლისი 2019 - 23:00

რისი აღქმა შეუძლია ჩვენს თვალს და რისი - არა?

მხედველობა

ფოტო: Shutterstock.com

გარესამყაროს ჩვენ მხოლოდ და მხოლოდ ფოტონების დამსახურებით აღვიქვამთ. ეს არის სინათლის ნაწილაკი, რომელსაც ობიექტი ირეკლავს და ის შემდეგ ადამიანის თვალის ბადურას ეცემა. თითოეული ჩვენგანის თვალის ბადურაზე კი განლაგებულია სინათლისადმი მგრძნობიარე დაახლოებით 126 მილიონი რეცეპტორი. მათგან მიღებულ ინფორმაციას ტვინი შიფრავს და ირგვლივ არსებულ საგნების მრავალფეროვან ფორმებად თუ ფერებად აქცევს. თუმცა ადამიანის მხედველობა აბსოლუტური სულაც არ არის. მას გარკვეული ზღვარი აქვს. მაგალითა, ჩვენ არ შეგვიძლია ელექტრონული მოწყობილობების მიერ გამოსხივებული რადიოტალღები შევამჩნიოთ ან შეუიარაღებელი თვალით მცირე ბაქტერიები აღვიქვათ, - წერს BBC.

გადამწყვეტი მნიშვნელობა თვალის ბადურას ენიჭება?

თვალის ბადურაზე სინათლისადმი მგრძნობიარე უჯრედების ორი ტიპია განლაგებული: ჩხირები და კოლბები. კოლბები პასუხისმგებელია ფერების აღქმაზე, რომელსაც ეგრეთ წოდებული დღის მხედველობა ჰქვია. ჩხირების მეშვეობით კი ადამიანი ფერებს დაბალი განათების ფონზეც არჩევს და მას ღამის მხედველობას უწოდებენ. სინათლისადმი მგრძნობიარე უჯრედები შეიცავენ რეცეპტორებს (ოპსინები), რომლებიც ფოტონების ელექტრომაგნიტურ ენერგიას შთანთქავენ და ელექტოიმპულსებს წარმოქმნიან. ეს სიგნალები ოპტიკური ნერვის მეშვეობით ხვდება ტვინში, რომელიც ქმნის ფერად სურათს, თუ რა ხდება ჩვენ გარშემო.

ადამიანის თვალში სამი სახის კოლბა და შესაბამისი რაოდენობის ოპსინებია განლაგებული. თითოეული მათგანი ამა თუ იმ დიაპაზონის მქონე ფოტონებისადმი მგრძნობელობით გამოირჩევა. S-ტიპის კოლბები მგრძნობიარეა იისფერ-ლურჯისადმი, რომლებიც ხილული სპექტრის მოკლეტალღოვანი ნაწილია; M-ტიპის კოლბები მწვანე-ყვითელ (საშუალოტალღოვან) ფოტონებზე აგებენ პასუხს; L-ტიპის კოლბები კი - ყვითელ-წითელზე (გრძელტალღოვანი). ყველა ეს ტალღა და მათი კომბინაცია ცისარტყელის მთლიანი დიაპაზონის აღქმის საშუალებას გვაძლევს.

რისი აღქმა შეუძლია ჩვენს თვალს?

ბუნებაში არსებული ფოტონებიდან ჩვენი თვალის ბადურაზე განთავსებულ კოლბებს შეუძლიათ მხოლოდ იმ საგნების აღქმა, რომლებსაც საკმაოდ მცირე დიაპაზონი (როგორც წესი, 380-დან 720 ნანომეტრამდე) აქვთ. სწორედ ეს არის ხილული სინათლის სპექტრი. ამ დიაპაზონის მიღმაა მოქცეული ინფრაწითელი სხივები და რადიოსპექტრი, რომლის დაბალენერგეტიკული ფოტონების ტალღის სიგრძე ერთი მილიმეტრიდან რამდენიმე კილომეტრამდე მერყეობს. ხილული დიაპაზონის სხვა მხარეს მდებარეობს ულტრაიისფერი სპექტრი, რომელსაც რენტგენული მოსდევს და ა.შ.

მიუხედავად იმისა, რომ უმრავლესობა ჩვენგანის მხედველობა ხილული სპექტრით არის შეზღუდული, ადამიანები, რომლებსაც აფაკია (ბროლის თანდაყოლილი უქონლობა) აქვთ, ულტრაიისფერ სხივებსაც ხედავენ. ჯანმრთელ თვალში კი ბროლი ულტრაიისფერ დიაპაზონს ბლოკავს. ბროლის არქონის შემთხვევაში ადამიანს შეუძლია 300 ნანომეტრამდე სიგრძის ტალღები აღიქვას როგორც თეთრ-ცისფერი სხივი.

მეცნიერები კვლევებზე დაყრდნობით აცხადებენ, რომ გარკვეულ კონტექსტში ყველა ჩვენგანს შეუძლია ინფრაწითელი ფოტონების აღქმა. თუ ორი ასეთი ფოტონი პრაქტიკულად ერთდროულად ხვდება ბადურის ერთსა და იმავე უჯრედზე, მათი ენერგია ერთიანდება და უხილავ ტალღებს (რომელთა სიგრძე დაახლოებით 1000 ნანომეტრია) 500 ნანომეტრის სიგრძის ხილულ ტალღებად გარდაქმნის. უმრავლესობა ჩვენგანი მათ ცივ მწვანე ფრად აღიქვამს.

ადამიანს რამდენი ფერის აღქმა შეუძლია?

ჯანმრთელი ადამიანის თვალში 3 სახის კოლბაა, თითოეულ მათგანს კი დაახლოებით 100 სხვადასხვა ფერის ჩრდილის გარჩევა შეუძლია. სწორედ ამიტომ, ზოგიერთი მეცნიერის შეფასებით, ადამიანს ერთ მილიონამდე ფერის აღქმის უნარი აქვს. თუმცა ეს ძალიან სუბიექტური და ინდივიდუალური პროცესია. ამერიკელი მეცნიერების თქმით, ადამიანის მიერ დანახული ფერების ზუსტი რაოდენობის განსაზღვრა, რთულია, რადგან ზოგიერთი მეტ ფერს აღიქვამს, ზოგი კი - ნაკლებს.

ტეტრაქრომატები ჰქვიათ ადამიანებს, რომლებსაც ფერების გარჩევის ზეადაამიანური უნარი აქვთ. ეს საკმაოდ იშვიათი მოვლენაა და უმრავლეს შემთხვევაში ქალებს ახასიათებთ. გენეტიკური მუტაციის შედეგად მათ აქვთ დამატებითი, მეოთხე სახის კოლბა, რისი წყალობითაც ისინი 100 მილიონამდე ფერს აღიქვამენ. ის ადამიანები კი, რომლებიც ფერების სიბრმავით ან დიქრომატიით იტანჯებიან, მხოლოდ 10 000-მდე ფერს არჩევენ.

სინათლის წყაროს დასანახად რამდენი ფოტონი გვჭირდება?

როგორც წესი, ოპტიმალური ფუნქციონირებისთვის თვალის ბადურაზე განთავსებულ კოლბებს ბევრად მეტი სინათლე სჭირდებათ, ვიდრე ჩხირებს. სწორედ ამ მიზეზით, დაბალი განათების დროს ადამიანს ფერების გარჩევა უჭირს და მუშაობას იწყებენ ჩხირები, რომლებიც შავ-თეთრ მხედველობას უზრუნველყოფენ.

ამ მიმართულებით პირველი ექსპერიმენტი 1940-იან წლებში ჩატარდა. ამ კვლევის ფარგლებში დადგინდა, რომ ერთი კვანტი სინათლეც კი საკმარისია იმისთვის, რომ ჩვენმა თვალმა მისი წყარო აღიქვას. ამასთან, ყველა ფოტონს, რომელიც ბადურას ხვდება, სინათლისადმი მგრძნობიარე უჯრედები ვერ აღიქვამენ.

ობიექტის აღსაქმელად მისი ზომა და მდებარეობა მნიშვნელოვანია?

შეიძლება გაგიკვირდეთ, მაგრამ დაინახავთ თუ არა ამა თუ იმ ობიექტს დამოკიდებულია არა საგნის ზომაზე ან მდებარეობაზე, არამედ იმაზე, ჩვენს ბადურას მოხვდება თუ არა მისგან არეკლილი ფოტონები. მეცნიერთა განმარტებით, ერთადერთი რამ, რაც თვალს სჭირდება, არის სინათლის გარკვეული ოდენობა, რომელსაც ეს ობიექტი აირეკლავს. ყველაფერი დამოკიდებულია ბადურამდე მისული ფოტონების რაოდენობაზე. რაც უნდა პატარა იყოს სინათლის წყარო და სულ რამდენიმე წამშიც რომ გაქრეს, ჩვენ მაინც დავინახავთ მას, თუ ის საჭირო რაოდენობის ფოტონებს ასხივებს. 

იმის წარმოსადგენად, თუ რამდენად შორს შეგვიძლია ობიექტის დანახვა, ვარსკვლავებით მოჭედილ ცას უნდა შევხედოთ. ღამის მნათობების უმრავლესობა, რომელთაც ჩვენ შეუიარაღებელი თვალით ვხედავთ, დიამეტრით მილიონობით კილომეტრს აღწევს. თუმცა ჩვენთან ყველაზე ახლოს მდებარე ვარსკვლავებიც კი დედამიწიდან 38 ტრილიონ კილომეტრზე მეტით არიან დაშორებულები, სწორედ ამიტომ მათ მოცულობას ჩვენი თვალი ვერ არჩევს. მეორე მხრივ, ჩვენ მაინც აღვიქვამთ ვარსკვლავებს სინათლის მკვეთრ წერტილებად, რამდენადაც მათ მიერ გამოსხივებული ფოტონები ჩვენ შორის არსებულ მანძილს ლახავენ და თვალის ბადურას ხვდებიან.

სად სრულდება ადამიანის აბსოლუტური მხედველობის არე?

აბსოლუტურ მხედველობასაც თავისი ზღვარი აქვს. ეს იმას ნიშნავს, რომ ადამიანს ძალიან მცირე მოცულობის საგნების აღქმაც შეუძლია. აბსოლუტური მხედველობის შეზღუდვა რამდენიმე ფაქტორზეა დამოკიდებული. მათ შორისაა, ცალკეულ თვალის ბადურის კოლბებსა და ჩხირებს შორის დაშორება.

არანაკლებ მნიშვნელოვანია თვალის ოპტიკური თავისებურება, რის გამოც ყველა ფოტონი არ ხვდება სინათლისადმი მგრძნობიარე უჯრედში. სწორედ ამაზე მეტყველებს ის ფაქტი, რომ ჩვენ შეუიარაღებელი თვალით არ შეგვიძლია შევნიშნოთ ბიოლოგიური უჯრედი, რომლის ზომაც რამდენიმე მიკრომეტრია, მაგრამ ამაზე ნერვიულობა არ ღირს. მილიონობით ფერის გარჩევის უნარი და რამდენიმე კვინტილიონი კილომეტრით დაშორებული გალაქტიკის აღქმის შესაძლებლობა, არც ისე ცუდი შედეგია.

სხვა თემები