宇宙充滿美麗的事物
我們腦袋能察覺這些自然之美
全靠那些在千萬公里外發生的事
要明白我們如何看見身邊的世界
我們先要離開地球
走進遙遠恆星的核心
恆星由宇宙最豐富的元素構成
它就是氫
氫佔宇宙中重子物質的九成
重子物質指由原子組成的物質
氫來自宇宙大爆炸
氫原子有一顆質子
和一顆繞其運行的電子
當大量氫氣在星系的外旋臂結聚
重力會令氣體塌縮，形成星際雲
星際雲中較緻密的地方繼續收縮
形成原恆星和它的原行星盤
一個新恆星系統就此誕生
重力繼續令這團氣體塌縮
原恆星核心的密度和溫度隨之上升
這種情況令電子脫離原子
使質子可以在碰撞時黏聚
展開稱為「核聚變」的過程
所有恆星核心都會進行核聚變
較複雜的碳-氮-氧循環
發生於質量較太陽大的恆星
而較簡單的質子-質子反應
則在近似太陽質量的恆星發生
總之，當中產生的電子能量改變
造成了恆星的光與顏色
從原子的簡單模型可見
電子圍繞原子核
就像行星圍繞恆星運行
分別在於
行星原則上可在任意的軌道運行
但電子在吸收或發放一定能量後
只能在既定的軌道之間跳躍
要更清楚瞭解這個原理
不妨想像一顆搭乘電梯的電子
當光子撞擊電子，電梯便會往上
把電子帶到更高的軌道
電子到達較高軌道之後
它可以回到最低的「基態」
途中釋放一顆光子
電子也可以在回程時
停靠一下較低的軌道
在每次停留之間釋放光子
我們把這些光子看成有色的光線
高能量光子會被看成紫色和藍色
低能量光子則被看成橙色和紅色
相同的機制在霓虹燈也可看到
霓虹燈和其他光管充填了特定氣體
受電流激發便會產生特定的顏色
回到恆星，光子和電子的相互作用
由恆星核心持續至其表面
歷時數十萬年
光子內的能量才到達恆星表面
一到表面，光子便以光速疾走
速度高達每秒30萬公里
光子在近乎虛空的太空前進很久
才會與另一顆粒子相撞
讓我們跟隨光子一同遊歷銀河
光子離開這顆恆星
經過了1300年的長征
才到達地球和它的歸宿
發出那顆光子的恆星
來自稱為「四合星」的星團
它位於獵戶座大星雲前面
當我們遠離恆星
會看到延綿達24光年的大星雲
相當於225萬億公里！
星雲色彩斑斕
這些顏色由不同方法產生
我們所見的紅色和藍色
是氫和氧的電子返回基態時產生的
因它們被星雲中的恆星所激發
白色部分是星雲塵埃反射的星光
光子擊中塵粒會向不同方向散射
視乎每顆光子的入射角度而定
我們跟隨的光子現正穿越太空
和無數來自恆星和星雲的光子同行
其終站將會是另一段旅程的開始
在年輕觀星者的眼睛和腦部遊歷
光子和它的同伴平安到達太陽系
沒有被其他粒子吸收或轉向
它們的旅程即將完結
但面前仍有一道障礙
那就是我們的大氣層
一直以來，光子在近乎真空中前進
如今，它將穿過一層濃密
而且充滿空氣和水氣的大氣層
在這裡，光子和同伴將會在
稱為折射的情況中艱難前進
這是由於空氣團密度不一所導致
只有少數幸運兒不會被散射或吸收
這就是星星閃爍的原因
之前，光子一直沿直線前進
只有在光子撞到大氣層時
路徑才變得顛三倒四
成為我們眼中閃爍的星光
光子完成了這段長征
現正進入一位少女的望遠鏡
她正在觀察獵戶座大星雲
光子遇上鏡片的玻璃
路徑被主鏡片和目鏡屈折好幾次
光子和同伴終於聚焦在一小點上
光子那超過1300年的旅程
到這裡已接近尾聲
說它是銀河系的禮物也不為過
因為光子和它的能量要歷盡艱辛
才能到達這時空中的一點
光子離開目鏡到達少女眼睛表面
避過了她眼瞼的眨動
光子遇上眼睛的外層:角膜
它是由特別細胞組成的透明薄膜
光子通過角膜到達晶狀體囊
裡面藏著晶狀體
晶狀體把光子聚焦到眼球後方
但光子會先通過一團透明黏液
稱為玻璃體
它令眼球不會被自身重量壓垮
我們先在這裡稍作停留
回看一些我們錯過了的眼部結構
返回前方，可見虹膜這塊黑色光圈
它的開閉視乎到達眼底光線的多寡
虹膜形成了瞳孔，即眼睛的窗口
大家都試過從暗房走到戶外時
所出現的短暫失明
因虹膜來不及限制進入眼底的光線
這就是虹膜的功用，調節瞳孔大小
讓眼睛有足夠光線辨物之餘
亦不會因為過亮而目眩
事實上，眼白的部分
即鞏膜，是不透明的
光線只可以經由瞳孔進入眼睛
穿過幾層組織，我們看到一些
特別的微肌肉，名叫睫帶
一端連接著睫狀肌
另一端連著晶狀體帶
睫帶與晶狀體帶合力令晶狀體變形
把光線聚焦到眼球壁上某一點
隨著年齡增長，晶狀體開始硬化
晶狀體帶和睫帶難以調整晶狀體
我們便會出現老花的症狀
在近距離物件的對焦上出現困難
任何45歲或以上人士
大多需要佩戴老花鏡來矯正視力
年齡增長還會為晶狀體帶來另一問題
由於長年累月接觸紫外線
晶狀體會變得混濁，形成白內障
如果不把其移除換上人工晶狀體
最終可以致盲
白內障是失明的一大主因
但要回復視力
只需一個幾分鐘的簡單手術
轉到後方，我們看到眼球底部
它就是視網膜，光子的終站
光子的旅程止於視網膜
但它身上的數據仍有路要走
數據包含不同顏色和光度
都是源自一千多光年外的恆星
視網膜的工作是把數據譯成電碼
讓腦部能夠詮釋
環顧佔眼球後方2/3的視網膜
可看到一些劃破平滑表面的特徵
首先是動脈和靜脈
它們帶血液往返視網膜
和其他眼部組織
然後，是顏色較周圍淺的圓盤
這就是視神經頭
稍後，我們會看到這群光子的數據
如何透過這條神經傳送到腦部
在正前方，可以看到較深色範圍
它叫黃斑，眼睛的最佳點
晶狀體便是把光線聚焦於此
視網膜的工作方式
可比喻成數碼相機的感光器
然而，視網膜不使用像素
而是用稱為感光體的細胞
視網膜主要由桿狀細胞組成
這種感光體對光線非常敏感
但只會傳送黑白低清影像到視神經
這是因為桿狀細胞中的色素
在光子擊中細胞時產生的反應裡
只會傳送一種信號到腦部
桿狀細胞讓我們能在黑暗中辨物
偵測視野周邊範圍的動靜
晶狀體把光線聚焦在黃斑上的一點
稱為「中央小窩」
它有2.5毫米大
是平滑視網膜上的一個凹陷
如果眼球形狀變得太長
焦點會落在視網膜前，造成近視
如果眼球垂直方向較長
焦點會落在視網膜後，形成遠視
度數正確的眼鏡和隱形眼鏡
可以抵消近視和遠視的影響
視野中，約有15度聚焦於中央小窩
及感光細胞密集的區域
這些感光細胞稱為錐狀細胞
負責在遇到光子時偵測顏色
錐狀細胞傳送的顏色
視乎該細胞含有三種色素哪一種
讓我們看到不同波長的光
照耀出來的大千世界
要瞭解桿狀和錐狀細胞
在視力中所扮演的角色
便要看看它們如何與視神經聯繫
從視網膜的橫切面可見
它有三層性質各異的細胞
第一層佈滿了神經節細胞
它們透過神經纖維
在視神經盤匯集，再接通視神經
這是腦部最遙遠的延伸點
也是腦部唯一一個無需
入侵式手術便可以看到的部分
視網膜常被稱為靈魂之窗
因為很多由疾病引起的身體轉變
起初都是由視網膜的改變而察覺
眼科醫生和視光師都是眼部專家
較其他人更早偵測二型糖尿病患者
只需觀察人們的視網膜便可
因此當他們為你驗眼時
他們不單檢查你的視力
還有你的整體健康
視光師和眼科醫生都是
你的眼部健康護理團隊
你應該最少每兩年約見他們一次
40歲後，最好每年檢查一次
以及早發現年齡相關疾病
神經節細胞連接下一個細胞層
稱為雙極細胞，它們把桿狀和錐狀細胞
以幾種方式與神經節細胞連接
錐狀細胞一對一地連接神經節細胞
直接連繫對腦部偵測細節和顏色
與視力敏銳度息息相關
桿狀細胞則成束的透過次級細胞
包括水平細胞和無軸突細胞
來連接神經節細胞
這種有如影像掃描器的排列
適合昏暗環境中工作
感知動作的效果亦優於錐狀細胞
我們追隨的光子和其同伴
經望遠鏡的鏡片和晶狀體聚焦
轟擊中央小窩的錐狀細胞
完成了它們的實體旅程
光子已經消失
但它們所攜帶的數據卻不然
錐狀細胞對光子的轟擊產生反應
發出化學信號，繼而令雙極細胞
產生信號送往神經節細胞
神經節細胞在此激發電信號
沿視神經上游至腦部的視覺皮質
但我們將看到，路徑並不直接
我們的視神經系統把視野
分成左與右兩個半球體
如果我們從上而下觀察
纖維先以單束離開視神經盤
當通過骨質視神經管到達視交叉之後
纖維則會分為左右兩個視野
右邊視野會前往左腦
左邊視野則前往右腦
這個安排令腦部產生立體視覺
並減少視神經在眼中造成的盲點
因為缺失的數據由另一隻眼填補
在視交叉後，兩組神經線
獨立但並排地通過視束
到達腦部每邊一個的外側膝狀核
視神經線在這裡散開
形成視輻射
連接視覺皮質的兩個主要部分
眼睛接收的資訊在此分成兩類
一是來自中央小窩
二是來自視網膜周邊
部分視神經不前往外側膝狀核
而是往腦幹負責光和動態的反射作用
以及調節晶狀體的焦點
處理由眼部傳送到腦部的資料
是個複雜的過程
需要動用腦部一半資源
研究繼續揭示腦部如何產生視覺
讓我們更懂得珍惜視力
視力是我們最重要的感官
照顧眼睛健康是頭等大事
在室外時佩戴太陽眼鏡
避免視網膜受紫外線傷害
參與高危運動時要保護頭顱
避免接近可能刺傷眼睛的尖物
攝取均衡營養，定期運動
以免患上可致盲的二型糖尿病
閱讀和近距離工作時
每20分鐘應抬頭遠望1分鐘稍息
避免眼睛疲勞
如有碎屑入眼的風險，請佩戴護目鏡
遵從這些簡單原則
眼睛和腦袋一生都會有清晰視力
下次仰望夜空時，不妨想想
整個讓你看到星光的過程
珍惜那些幸運光子
能橫越億萬公里抵達你的視網膜
教你的腦袋看見它們