Eine neffenfreundliche, physikbasierte Erklärung:

Unser Gehirn und unsere Nerven arbeiten auf der Grundlage elektrischer Impulse, bei denen es sich um kleine elektrische Stromstöße handelt. Elektrizität ist das, was passiert, wenn Sie die Elektronen von einem Atom oder Molekül entfernen und sie zu einem anderen in der Nähe bewegen. In einigen Materialien, wie Metallen oder stark ionisierten Flüssigkeiten wie Blut, ist es einfach, Elektronen zu bewegen und elektrischen Strom zum Fließen zu bringen. In anderen Materialien wie Kunststoff, Gummi oder Knochen ist es schwieriger, die Elektronen in Bewegung zu versetzen.

Es braucht Energie, um ein Elektron dazu zu bringen, sich von einem Atom wegzubewegen. Bei Dirigenten braucht es nur wenig Energie; in Isolatoren kostet es viel Energie. Wie viel Energie benötigt wird, um ein Elektron freizusetzen, wird als „Austrittsarbeit“ oder „Ionisationsenergie“ bezeichnet, je nachdem, was Sie genau tun, und wird in Volt gemessen. (Nun, technisch gesehen sind es Elektronenvolt, aber dieses zusammengesetzte Wort lässt die Leute sofort einschlafen.) Wenn Sie die gleiche Anzahl von Elektronen – den gleichen Strom – aus einer 9-Volt-Batterie herausdrücken, tun Sie dies ungefähr sechsmal die Menge an Arbeit einer 1,5-Volt-AA-Batterie.

Wenn Sie ein Atom mit etwas Energie treffen, die jedoch nicht ausreicht, um das Elektron vollständig freizuschlagen, können Sie manchmal die Elektronen um das Atom herum zum Schwingen bringen. Aber das Atom kann nicht auf irgendeine Weise schwingen: Es sind nur bestimmte Frequenzen erlaubt. Wenn Sie versuchen, einem Atom Energie in einer nicht erlaubten Menge zu geben, ignorieren Sie die Elektronen des Atoms einfach. Es ist so, als würde man einen Verkaufsautomaten finden, der "nur Viertel" sagt: Wenn Sie eine Tasche voller Groschen und Dollarmünzen haben, dann schade für Sie.

Wir leben zufälligerweise in einer Welt, in der Ionisationsenergien für Dinge typischerweise drei oder fünf oder zehn Volt betragen und elektronische Anregungsenergien typischerweise ein oder zwei oder drei Volt betragen.

Licht ist die Art und Weise, wie elektrische Ladungen Energie miteinander austauschen. Licht kommt in Klumpen, genannt "Photonen", die jeweils eine bestimmte Menge an Energie tragen. Es stellt sich heraus, dass die Energie in jedem Klumpen direkt mit seiner Farbe zusammenhängt: Violettes Licht hat mehr Energie pro Klumpen als Blau, Blau mehr als Grün, Grün mehr als Gelb, Gelb mehr als Rot und Rot mehr als Infrarot. Wenn sichtbares Licht auf die Pigmentproteine ​​in der Netzhaut trifft, bringt es die Elektronen zum Schwingen ; Das setzt die Maschinerie in Gang, um einen elektrischen Impuls an Ihr Gehirn zu senden. Wenn ultraviolettes Licht auf diese Pigmentmoleküle trifft, werden sie ionisiert, wodurch die Moleküle auseinanderfallen und einen anderen Mechanismus in Gang setzen ("Reinigung in Gang vier"). Und wenn InfrarotLicht trifft auf diese Pigmentmoleküle, es hat nicht genug Energie, um die elektronischen Schwingungen zum Laufen zu bringen, also erhalten Sie keine Informationen über das Infrarotlicht: Sie sind am Verkaufsautomaten, aber nur mit Groschen. Photonen des sichtbaren Lichts haben Energien von etwa 1,8 Volt (rot) bis etwa 3 Volt (violett).

Die ganze Geschichte ist komplizierter, weil die unterschiedlichen Schwingungen eines Moleküls sehr empfindlich von seiner Form abhängen, aber das ist die Grundidee. Aus diesem Grund ist ultraviolettes Licht auch gefährlicher als sichtbares Licht: Ultraviolette Photonen brechen nicht nur Pigmentmoleküle auf, sondern haben auch genug Energie, um DNA-Moleküle aufzubrechen.

Infrarotlicht kann ein ganzes Molekül zum Schwingen bringen, was wir Wärme nennen. (Es ist einfacher, ein ganzes Molekül zum Schwingen zu bringen, weil Moleküle groß und schlaff sind, während die Elektronen an einer kurzen, steifen Leine in der Nähe ihrer Atome gehalten werden.) Die Grubennattern haben eine empfindliche Membran, die Strahlungswärme zu erkennen scheint, indem sie erwärmte Luft dazu bringt durch eine Pore fließen; Sie können sofort sehen, dass sich dieser thermomechanische Sinn völlig von der elektrooptischen Methode unterscheidet, die wir (und die Augenschlangen) verwenden, um sichtbares Licht zu sehen.

Infrarotstrahlung wird von Wasser absorbiert, sowohl von atmosphärischem Wasserdampf als auch von flüssigem Wasser.

Unten ist ein Diagramm der Wasserdurchlässigkeit bei verschiedenen Wellenlängen. Beachten Sie, dass einige ziemlich große Bänder vollständig fehlen. Dieses Licht kann Ihre Augen nicht erreichen, da es von der Luft absorbiert wird.

Auch unsere Augäpfel sind mit Wasser gefüllt. Dieses Wasser absorbiert auch Infrarotstrahlung, bevor es auf unsere Netzhaut trifft. Unten ist ein Diagramm, das zeigt, wie viel Licht von flüssigem Wasser nach Wellenlänge absorbiert wird.

Diese Erklärung erklärt auch, warum wir UV-Licht nicht sehen können. Hier ist ein Diagramm aller Wellenlängen, die wir sehen konnten, im Vergleich dazu, wie viel durch die Luft übertragen werden kann.

Im Wesentlichen haben sich unsere Augen entwickelt, um sichtbares Licht zu sehen, weil dies das einzige Licht ist, das es zu sehen gibt.

Heiße Objekte wie Menschen und warmblütige Tiere geben IR-Strahlung ab. Nur wenige Kreaturen wie Schlangen haben IR-Sicht. Bezeichnenderweise sind Schlangen kaltblütig. IR-Sicht wäre für die meisten Kreaturen im Kampf ums Überleben von Vorteil; Mit IR-Sicht können Sie (heiße) Lebewesen mit Tarnung von ihrem Hintergrund unterscheiden und nachts (heiße) Lebewesen sehen.

Es könnte viele Hindernisse für die Entwicklung des IR-Sehvermögens geben – Sie müssen überlegen, ob sich IR-empfindliche Augen in allmählichen, inkrementellen vorteilhaften Schritten entwickeln könnten. Da Schlangen jedoch IR-Sicht haben, müssen alle Hindernisse überwindbar sein.

Das große Problem, denke ich, ist, dass Menschen warmblütig sind. Das heißt, der Kopf hinter den Augen und die Augen selbst (ich nehme an, das Auge hat auch Körpertemperatur) geben IR-Strahlung ab. Dieses Hintergrundrauschen kann es unmöglich machen, ein nützliches IR-empfindliches Auge zu haben. Es wäre, als würde man versuchen, ein Buch zu lesen, während einem jemand mit einer hellen Taschenlampe in die Augen leuchtet.

Wir hätten dies möglicherweise umgehen können, indem wir Augen außerhalb unseres Körpers hätten, wie seltsame Antennen, indem wir eine Art Brille entwickelten, die IR- in sichtbares Licht vor unserem Auge umwandelt, oder vielleicht eine Art Abschirmung dahinter IR-empfindliche Zellen. Ich denke, diese Dinge sind wahrscheinlich ausreichend "irduzibel komplex", um sie für die Evolution sehr schwer zu erreichen.

Dies könnte nur für IR-Strahlung mit bestimmten Wellenlängen ähnlich der menschlichen Körpertemperatur ein Problem darstellen. Vielleicht könnten wir andere IR-Wellenlängen sehen. Da jedoch die meisten warmblütigen Tiere eine ähnliche Temperatur wie Menschen haben,$\sim37^\circ$, wäre es kein Vorteil, solche Wellenlängen zu sehen, daher ist es nicht verwunderlich, dass wir diese Anpassung nicht entwickelt haben.

Das menschliche Auge ist in der Tat nicht in der Lage, ein solches Licht wahrzunehmen(*). Die Netzhaut, die im Wesentlichen mehr als die Hälfte der Innenwand des Auges bedeckt, hat 3 verschiedene Arten von Zapfen (das sind Photorezeptoren, dh Zellen, die ein elektrisches Signal an den Sehnerv übertragen, wenn sie durch Licht erregt werden, das sie wahrnehmen können). sind nur für sichtbares Licht empfindlich. Der Grund, warum sie nur für sichtbares Licht empfindlich sind, liegt darin, dass die Zapfen eine Größe und Proteine ​​haben , die sie gut geeignet machen, nur sichtbares Licht und nicht UV-, Infrarot- und andere EM-Strahlung anderer Wellenlängen zu absorbieren.

Sichtbares Licht entspricht dem Bereich des elektromagnetischen Spektrums von etwa 400 nm (violett) bis 700 nm (rot). Infrarot hingegen entspricht Wellenlängen größer als 700 nm und bis zu 1 mm.

(*) Nebenbemerkung: Die wahre Geschichte ist ein bisschen komplizierter, anscheinend kann das menschliche Auge einen Infrarotlaser mit einer Wellenlängenemission von 1064 nm erkennen, aber er erscheint entweder rot oder grün aufgrund eines komplizierten Prozesses, der auf der Netzhaut abläuft.

Betrachten Sie das Plank-Spektrum für einen schwarzen Körper mit einer Temperatur unserer Sonne (ungefähr 6000 Kelvin). Hier ist ein Link zu einem.

http://www.physics.usyd.edu.au/~sflammia/Courses/StatMech2014/advanced/2/blackbody.jpg

Nach meinem Verständnis ist der Grund, warum wir nicht außerhalb des sichtbaren Bereichs sehen können, der, dass sich unsere Augen entwickelt haben, um dem Spektrum unserer Sonne zu entsprechen. So ist es zum Beispiel bei Sonnensystemen mit viel heißeren Sternen, bei denen die Spitze des Schwarzkörperspektrums im ultravioletten Bereich liegt, denkbar, dass das Leben, das sich um einen solchen Stern entwickelt, wahrscheinlich im ultravioletten Bereich liegen würde.

Aus dem gleichen Grund können wir nicht mit dem Schwanz wedeln

Fragen Sie ihn: "Können Sie mit der Hand herumfuchteln?"

Antwort: "Ja, so!"

Frag ihn zurück: "Kannst du mit dem Schwanz wedeln?"

Antwort: "Nein."

Fragen Sie: „Warum kannst du mit der Hand herumfuchteln, aber nicht mit dem Schwanz wedeln?“

Antwort: "Weil ich eine Hand zum Winken habe, aber keinen Schwanz zum Wedeln."

Mit Infrarotlicht und sichtbarem Licht ist es dasselbe: Wir können sichtbares Licht sehen, weil wir Dinge (Zapfen und Stäbchen) haben, die wir brauchen, um es zu sehen. Aber wir können Infrarotlicht nicht sehen, weil uns nichts gegeben wurde, um es zu sehen.

"Aber warum hat man uns das nicht gegeben?"

"Aus dem gleichen Grund haben wir keinen Schwanz bekommen: Es ist einfach nicht passiert".

Wenn er auf das Problem drängt, müssen Sie anfangen, die Evolution zu erklären. Mutationen und Veränderungen geschehen zufällig, und wenn eine Veränderung für uns in einer Weise nützlich ist, die uns fitter macht, bleibt die Veränderung bestehen und wird schließlich ausgeprägter. Also irgendwie ist diese Mutation entweder nie passiert, oder sie ist passiert und sie war einfach nicht sehr nützlich und ist verschwunden.

... was bei unserem Schwanz der Fall ist, den wir haben . Unsere Vorfahren hatten einen Schwanz, und wir Menschen haben ihn auch im Mutterleib. Aber der Schwanz eines ausgewachsenen Menschen ist im Laufe der Zeit verschwunden, weil er nicht benötigt wurde.

Ich bin auf diesen Thread gestoßen, als ich nach einer Quelle gesucht habe, in der ich einmal gelesen habe, dass sich Opsine entwickelt haben, um Licht von UV (in Insekten) bis zum roten Teil der Spektren zu erkennen, was auf die Natur des Lichts zurückzuführen ist. Es stimmt nicht nur mit der reinen Fülle der Photonen überein, sondern auch mit den Energien, die sie tragen. Die kurzen Wellenlängen können schädlich sein und für einen Organismus, der mit etwa 13 Jahren geschlechtsreif wird und seine Jungen mindestens ein paar Jahre aufziehen muss, würde dies dazu führen, dass wir erblinden und Schwierigkeiten haben, unsere Linie fortzusetzen. Insekten haben diese Probleme nicht, da sie ein kürzeres Leben führen. Dies legt also die nützliche untere Grenze fest. Mit zunehmender Wellenlänge nimmt die Energie der Photonen ab. Im Bereich um 700 nm wird sie so gering,

Die UV-Photonen haben zu viel Energie, während IR zu wenig Energie hat, damit ein gut genug gebautes Opsinmolekül es effizient erkennen kann.

IR reflektiert gut mit starkem Licht für die Lebewesen (Warmblutkreaturen), die Schwäche ist, dass das Tageslicht so hell wird und ich die dunkle Sonnenbrille tragen muss. Ich lebe in der Äquatorlinie, wo viel Sonnenlicht ist. →.Aber ich kann das IR nicht mehr sehen, weil meine Augen normal verheilt sind.Meine Augen sind jetzt nach der Behandlung und für die Zeit in Ordnung.Ich kann IR nicht mehr sehen.Danke fürs Lesen.Ich hoffe, das ist es kleine Hilfe.