彩虹（从字面上理解）存在于旁观者的眼中

彩虹也许是最接近真实魔法的东西了。当雨停太阳出来时，它们就像天空中美丽的幽灵一样出现，天哪，它们让你感到快乐，不是吗？

就像所有看似神奇的事物一样，当你了解彩虹背后的科学原理时，彩虹会变得更加神奇。让我们从基础知识开始：

彩虹到底是什么？

阳光看起来是白色的（至少在人眼看来是这样的）。实际上，阳光由许多不同颜色的光组成，包括所有“彩虹”色调——红色、橙色、黄色、绿色、蓝色、靛蓝和紫色。这是人类可见的光谱。

某些物质，例如水，会折射光线，使其分离成不同的波长。光的波长决定了它的颜色。短波来回摆动得非常快，而长波则蜿蜒曲折。在可见光谱中，红色较长，而紫色较短。所有这些不同的波长组合在一起对我们来说是白色的，但如果你能将它们分散开来，你就能看到单独的颜色。

空气中的水蒸气会一直反射、折射和散射光线，但通常会朝许多不同的方向反射、折射和散射光线，因此你看不到一条清晰的彩虹。只有当光线从单一方向直接照射时才会出现这种情况，而不是白天散射的阳光。

暴雨过后，空气中悬浮的水滴增多，随之而来的阳光往往从一个方向照射过来。想象一下下午有几道光线穿过云层——这是彩虹出现的最佳条件。不过，你也可以在瀑布的薄雾或海洋的浪花中看到它们。

形成弧形的原因是入射光线在空气中每个水珠内部反射并折射出来。您可以在此图表中清楚地看到它：

因为光线以 42 度角从水滴中射出，所以只要你站在阳光照射方向以下 42 度的位置，你总能看到彩虹。或者换句话说，如果你从头部到彩虹画一条线，然后再回到太阳，这个角度总是 42 度。不过，太阳总是在你身后，因为光线会折射回它照射的方向。当你面对太阳时，你永远看不到彩虹。

无论你站在何处，彩虹似乎都以某种物理形式存在。它也许栖息在山顶上，也许延伸到海平面。无论如何，它实际上并不在你认为的任何地方。如果你看到一个人背对着你，似乎站在彩虹之下，那么这个人看到的并不是他们上方的彩虹——他们看到的几乎和你一模一样，只是距离更远。每个人都以相同的 42 度角看到它。

彩虹中的颜色不止“彩虹色”

我们所说的“可见光谱”更准确地说应该是“人类可见的光谱”。我们的眼睛可以接收 390 到 700 纳米之间的波长，因为我们的眼球后部有一种称为视锥细胞的特殊细胞，它们可以将这些波长解释为特定的颜色（提醒：红色在较长的一端，而紫色在最短的一端）。

但不仅仅是阳光的可见部分会被折射。紫外线（比紫光短）和红外线（比红光长）也都会发生一定程度的折射，只是我们无法看到它们，因为我们的眼睛无法捕捉到它们。不过，有些蛇可以看到红外光，所以彩虹在红色边缘之外会多出一条额外的波段。蝴蝶、蜘蛛以及其他昆虫和许多鸟类都可以看到紫外线，所以它们在彩虹的紫色部分之外也会多出一条额外的波段。

狗和猫，以及灵长类动物以外的大多数其他哺乳动物，都只能看到较少的彩虹部分。它们不像人类那样具有三色视觉，因此它们只能看到可见光谱的一部分。灵长类动物几乎都具有三种类型的视锥细胞，每种细胞都专门观察可见光的某个区域，它们共同使我们在某种程度上能够看到所有颜色。大多数其他哺乳动物只有两种类型的视锥细胞，因此只能看到较少的颜色。许多色盲的人都有类似的问题——一种或多种视锥细胞无法正常工作，因此他们无法很好地看到光谱的某些部分。（还有其他类型的色盲，但最常见的是视锥细胞缺失。）

你甚至可能不会和其他人看到相同的彩虹

一些幸运的人天生就拥有额外的视锥细胞，这似乎使他们能够看到可见光谱中的更多颜色。我们很难谈论这些颜色，因为我们实际上没有它们的名字，但我们认为螳螂虾等其他一些动物也能看到彩虹中的更多颜色。

还有一种颇具争议的观点认为，有些文化实际上可以辨别出更多色调。例如，纳米比亚北部的辛巴人对绿色的描述比英语使用者多得多，辛巴人可以区分在外人看来完全相同的绿色。一种理论认为，这是因为辛巴人有描述这些色调的词语，所以他们能够学会分辨出其中的区别。批评者说，辛巴人天生就能看出区别，因此给这些色调起了名字^。1

同样，俄语使用者比英语使用者更能区分蓝色的深浅，俄语中蓝色有两种类别——浅色和深色，而不是一种。英语中显然有很多表示蓝色的词，但我们仍然将它们归为一类。俄语将它们区分开来。

所有这些意味着，根据您说的语言，您和站在您旁边的人看到的彩虹可能会有所不同。我们的眼睛可能在物理上感知相同波长的光，但如果您的大脑对这些光线的处理方式不同，您就会“看到”不同的颜色。颜色主要存在于您的大脑中，而不是您的眼睛中。

1. 2015 年， Business Insider发表了一篇文章，该文章本身基于 Radiolab 的一集节目，似乎推广了 BBC 纪录片中关于辛巴族的一个故事，该纪录片声称，由于辛巴族没有区分绿色和蓝色的词语，因此他们根本无法区分蓝色方块和绿色方块。这部纪录片歪曲了研究成果。辛巴族当然可以看到蓝色——他们识别蓝色方块的速度比说英语的人慢。观点仍然认为色彩感知和语言是相关的，但这并不意味着有些人根本看不到蓝色，因为他们没有一个词来形容它。你可以在这里阅读更多相关信息。↩︎