世界上最黑的鸟 羽毛能吸收99.95%的光
世界上最黑的鸟 羽毛能吸收99.95%的光
这种鸟的羽毛是目前自然界寻找到的最黑物质，它们如何实现这种黑，以及这种黑到底为何进化的都相当有趣。极乐鸟的羽毛到底有多黑？“黑”指的是材料对可见光的吸收情况，它吸收了越多可见光，我们看起来就会越黑。我们平时使用的黑色颜料最多可吸收约97.5%的可见光。不过通过改变黑色表面的结构，可以更好的吸收可见光，那些得到应用的超黑表面通常可吸收直接照射到其上的99.6%的可见光。极乐鸟的羽毛可吸收99.95%的可见光，如果你看它们的角度合适的话，它们看起来会像是一个黑色空洞一样。不过，这羽毛并不是已知最黑的材料，人类目前打造出最黑材料的极限能够吸收99.96%的可见光，这种材料叫作Vantablack。图：Vantablack这种羽毛的黑如何实现？颜色有结构颜色和真实颜色之分，我们平时看到那些拥有炫彩甲壳的昆虫，它们身上的五颜六色通常就是材料结构造成的。黑色也是一样的，它可以是物质本身吸收光从而变得很黑，也可以通过结构来吸收更多的光线，从而看起来很黑。对于生物而言，通常是通过黑色素沉淀来让自己看起来更黑，但是色素所能达到的黑非常有限，所以雄性极乐鸟羽毛的黑也是通过材料结构实现的。实际上，我们前面提到最黑材料Vantablack，也是一种结构色，而且与极乐鸟的羽毛的微观结构有很多相似之处。一支典型的鸟类羽毛由一系列位于同一平面内的扁平分枝组成，中央一个粗的羽轴，上面布满了更小的羽枝，然后羽枝上又有更小的羽小枝这些羽小枝有助于将羽毛编织成扁平的反射结构。在电子显微镜下，普通黑色羽毛和极乐鸟的超黑羽毛在结构上是一样的，只有当检测更微小的结构细节时，才能发现不同。上图左边这个就是普通黑色羽毛，它像巨大的棕榈叶一样，而极乐鸟的超黑羽毛看起来则像杉树叶一样微羽毛的结构非常密集（这增加了表面积）且弯曲。当光照射在超黑羽毛上时，光子就会散落在内部，无法逃脱，弯曲密集的结构有助于困住光子。一旦光子被困在那里，它就会在这个弯曲的微羽毛中不停反弹，每次反弹都会减少光子的能量，直到光子完全消失。这就是为什么雄性极乐鸟的羽毛看起来如此之黑，不过极乐鸟不是唯一利用结构色来让自己变得更黑的动物，已知至少还有金裳凤蝶和西非加蓬蝰蛇。不过，所有这些动物变黑的材料结构都是不同的，雄性极乐鸟在变黑这点上，结构优于其它动物，所以它最黑。为什么极乐鸟要这么黑？实际上，这些动物不仅变黑的结构有所不同，它们变黑的目的也是不同的，金裳凤蝶变黑的目的是为了更好地收集太阳辐射，蝰蛇则将其用于伪装。而我们的主角极乐鸟是为了吸引异性。关于极乐鸟是最黑的动物，相关研究是在2018年发表的，研究人员也同时解释了他们变黑的选择压力就是雌性的性选择。我们开头提到过，雄性极乐鸟在求偶时的舞蹈是为了让自己看起来更黑，这是因为结构色的方向性很强，只有在特定的方向才能达到最好的效果。至于为什么要展示自己的黑？研究人员认为，黑确实没啥好展示的，极乐鸟的目的为了用黑来突出它们胸前那片色彩鲜艳的羽毛斑块。脊椎动物拥有色彩校正机制，这种机制让我们在不同光线下也可以看到相同的颜色。举个例子，一个红色的苹果，你在太阳光下看它是红色的，在阴暗的角落看起来也会是红色的，而实际上在不同环境中苹果反射光的波长是不一样的，我们正是通过色彩校正机制才看到一样的颜色。然而，这种机制也会造成一些感觉或认知偏差，也就是会产生视错觉，例如当我们看到一个黑色的东西时，我们的感知就非常容易夸大它相邻色块的亮度。极乐鸟其实拥有两种黑色羽毛，一种就是普通的黑色羽毛，位于它们的背部，还有一种就是那些超黑的羽毛，全部位于它们彩色斑块边上。所以，即便性选择造就了这种自然界的最黑物质现在还只是一个推测，但它是有一定道理的。极乐鸟通过让这些羽毛变得足够黑，能够更好得展示，得到雌性青睐，而当这些拥有更黑羽毛的雄性更有机会传承基因时，这些羽毛变得越来越黑。图：左边是普通黑色羽毛，右边是结构色超黑羽毛，涂上薄涂层后，超黑羽毛依然是黑色最后这种超黑材料的研究具有一定意义的，因为一些科技领域需要应用到这些材料，比如望远镜、太阳能电池板等就需要用到超黑的材料，这样可以更好的捕获光。虽然，Vantablack是目前已知最黑的材料，但是它的造价非常昂贵，或许通过仿生极乐鸟的超黑羽毛，可以降低成本。最后还有一点值得一提，如果你平时出门不知道穿什么衣服出门的话，拿酒选择穿黑色的吧，这同样也可以让你容光焕发，就像极乐鸟跳舞时展示的那样。 ...
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