猴子的屁股为何颜色如此鲜艳？

如果你和我一样，你可能会好奇为什么有些猴子的皮肤是亮蓝色的。即使你没有仔细观察过猴子的屁股，你仍然可能想知道为什么有些人的眼睛是蓝色的。

要回答这些问题，首先必须了解光如何与生物体（我们称之为生物组织）相互作用。光是一团称为光子的小能量包的集合，它们在空气中穿梭。光子有各种不同的颜色，当这些颜色结合在一起时，我们就会看到白光（如阳光或灯泡发出的光）。但不同颜色的光子进入生物组织时会有不同的表现。

你可以把光子想象成一个醉汉在森林里行走。醉汉走进森林，撞上一棵树，天哪！改变方向（散开）又走了一小段距离，撞上另一棵树，天哪！天哪！天哪！天哪！……不知不觉中，醉汉就从某个随机的地方朝某个随机的方向走出了森林。

当光子进入皮肤时，就像醉汉在森林中行走一样。光子从胶原纤维（而不是树木）上反弹，并从皮肤的随机位置出现。在光学中，我们称之为漫反射。漫反射的视觉表现是当激光束照射到牛奶表面时，在激光点周围发出“辉光球”。（您也可以在此处观看我的个人演示）。

在被眼睛探测到之前，穿透生物组织（如皮肤）的单个光子会在组织内随机散射多次。但重要的是要考虑到皮肤比森林类比更复杂。皮肤由多层组成，含有黑色素等色素，这会影响光子的散射方式。这种额外的复杂性是蓝猴屁股的秘密。

为了理解光子如何穿过皮肤等复杂组织，让我们比较一下红色光子和蓝色光子撞击两层组织的情况。组织“A”在上面，组织“B”在下面。如果 A 层和 B 层都是白色（如牛奶），它们会均匀反射红色和蓝色光子，你会看到这两种颜色。

但在真实的皮肤中，最外层（组织 A）仅含有少量黑色素，而下一层皮肤（组织 B）可能含有大量黑色素，这很重要，因为黑色素会吸收光，“杀死”任何遇到光的光子！

在上图中，红光子和蓝光子在穿透皮肤时都会反弹（散射）4 次。但由于红光子在散射事件之间传播的距离更长，因此它们能够穿透皮肤的两层。组织 B 中的黑色素吸收了红光子，因此它无法离开皮肤到达眼睛。

相比之下，蓝色光子在散射事件之间移动很短，而且穿透深度不大。它们在穿过组织 A 后就会出现并击中你的眼睛。

狒狒的臀部组织排列方式与上图类似，蓝色光子会被反射，而其他所有光子（如红色光子）都会被吸收。只有蓝光可以穿透并进入我们的眼睛。这就是我们看到蓝色猴子屁股的原因！

所以现在你再也不会用同样的方式看待猴子的屁股了：你会知道是什么让它变蓝！如果第一次约会时提到这个话题，你甚至可以保持镇定……

有关光子的更多信息：可以在此处找到另一个光学扩散演示。如果您想深入了解扩散理论的数学深度，本文的第 15 式是一个很好的开始。或者，如果您厌倦了漫射光，只想看我用弹道激光摇滚，请查看这个 RAP 音乐视频。

或者，如果您更愿意援引“金发姑娘假设”，并想尝试一些恰到好处的中间方法：请前往这个在线生物光子学课程。

PS 请继续关注下次关于透过牛奶层对猫进行成像的讨论，这是光扩散的另一个奇迹。

本文经作者许可转载。原始文章请见 Rockefeller.edu。