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在出生后的一周，你做了一个很小的动作，却让你的父母感到无比激动——你略微用力，打开了你的眼睑。
你懵懵懂懂，并不知道发生了什么，只是眼前出现了一束光。然后，你第一次看到了这个世界，看到了围在你身边的父母。他们正张大嘴巴，似乎不敢相信你睁眼这件事是真的。
你本能地认为他们有些大惊小怪——健康的婴儿都会在一周左右亮出自己的双眸，这不过是自然规律罢了。但你无从表达自己的心意，只是傻傻地笑着，这更加激起了他们的怜爱之情。
此时的你，并不能精确地掌控脸上的表情，能做出的反应大抵只有两件事：大哭与大笑。不过，这似乎也已经足够，至少这两个动作看起来有挺大的差别，能够明显地让你父母体会到你是不是感到舒适。计算机只需要0和1这两个代码就能实现强大的计算能力，你略显单薄的表情变化，又何尝不能应对各种场景呢？
所以，你并不理会这些，只是依然傻笑，好奇地环顾四周，观察你所处的环境。
父亲坐在床边摇着你正躺着的婴儿床，似乎还沉浸在因你睁眼而欢欣的余波之中，哼着什么小曲。母亲满脸微笑，正在帮你整理着身上的铺盖，自己也跟着婴儿床摇摆的幅度轻轻晃动。
这一切在你眼中看起来有些滑稽，于是你笑得更欢了。
是了，这定是你父母的卧室，而且还是他们的婚房，因为你的目光被床头上方的巨幅照片吸引，照片上那两个人，不是你的父母还能是谁？你的父亲就像一位骑士，英气地站在你母亲的身边。他那墨黑的骑士装镶着金色纽扣，与你母亲洁白的婚纱错落有致，交相辉映。长长的婚纱一直拖到地面，红色的玫瑰花瓣散落在裙摆之上，暗示着照片主人的百年好合。这一切，在有些苍黄的曝光效果之下，显得那么真实。
你盯着这张照片良久，或许只是被这富有层次的色彩所吸引。
你不会意识到，这些色彩是人类数百万年来的智慧演变——并不是所有陆地动物都能像你这样大饱眼福。
对于动物而言，视觉是一项基本而又重要的识别系统，这背后既藏有深刻的物理规律，也离不开物质的化学基础。
任何一种生物要对外界环境的变化做出反应，首先要能够接收外界的信号，而这些信号会以千奇百怪的形式存在。比如：天气冷了，就是温度带来的信号。接收这个信号后，人们知道添衣服，动物长出更厚的毛发，就连植物也都会通过落叶等形式抵御寒冬。又或者，用手触摸一下含羞草，它就会把叶子收起来。这是机械力向含羞草传递的信号。
既然是信号，传递速度自然就成了非常关键的参数，这就和手机信号一个道理。
所谓视觉，就是通过眼睛去捕捉、观察对象所发出的光。人眼能够看到的光，便是可见光。在人类目前已知的物理学常识中，光是传播速度最快的一种现象，可以达到每秒钟30万千米。用光作为信号传播的介质，在速度上显然是有优势的。相比之下，声音在空气中的传播速度只有340m/s，虽然比人类跑动的速度快得多，但是相比于光速，甚至还不及与兔子赛跑的乌龟。
这种差别于我们而言并不陌生。比如：雷电发生的时候，会同时产生耀眼的光芒与巨大的轰鸣。对地面上的人来说，几乎在雷电产生的同时就可以看到闪电，却要在好几秒之后才会听到雷声。光与声的交流方式，虽然只是区区几秒，却有可能决定一个生命体的生死。
试想，在濒临树丛的一片草原上，某个猿猴家族正在觅食，其中有几只分守在周围的土堆上瞭望远方。这些“哨兵”是在观察周边是否会有剑齿虎出没。一旦遭遇警情，“哨兵”就会发出信号。此时，所有的成员便会立即爬上树梢。
隶属于灵长目的古猿，大概是在美食的诱惑之下，离开熟悉的树梢，开始向草原进发。这并非一项轻松的使命，因为草原上那些食肉的霸主们并不甘心拱手交出自己的地盘。于是，冲突在所难免。面对剑齿虎，这些猿猴能够做的，就是尽可能提早发现危险，为逃跑赢取最大的可能性。
发动攻击时，剑齿虎可能会传递出不同类型的信号。但是，这些信号的传递速度都不够快。等到猿猴们监测到这些信号时，奔跑能力惊人的剑齿虎说不定就已攻到了眼前。因此，猿猴要想更快地发现它，就要动用自己非凡的视觉，敏锐地捕捉到远方的剑齿虎一点点逼近的身形。
正是凭借这一套兵法，古猿们才得以逐渐征服草原，并最终演化成智人。视觉的重要性，可见一斑。
但是，这个遥远的故事还缺少最关键的一环——生命体需要通过怎样的模式才能感受到光？
要搞清楚这一点，首先需要明白，什么是光？
光并非我们通常所说的物质。早在牛顿生活的年代，对于光的本质，就已经出现了很多猜想。17世纪时，在英国皇家学院工作时，牛顿有一位前辈兼同事，也是近代化学的奠基人波义耳，在自己的著作中提出了“物质由微粒构成”的哲学思想，这也成为科学革命中的一颗重磅炸弹。牛顿接受了这一思想，而且走得更远。他认为光也是由微粒构成的，并由此阐述了很多经典的光学理论。
牛顿只说对了一半。光，的确可以算作是由粒子构成的，但是这些被称为“光子”的微粒，在静止状态下的质量为零。也就是说，光子是一种“虚无”的粒子，和氧气这样的物质有着天壤之别。现代的科学家们更愿意用“波粒二象性”去描述光的特性，既承认它有光子微粒的属性，但也会用电磁波去描述它的波动性质。
以电磁波的属性来看待光，所谓的可见光，实际上是波长在400~760nm之间的电磁波。纳米是很小的长度单位，1nm只有1mm的百万分之一。
电磁波和水面的波浪一样，是利用振动传输能量的一种形式。只不过它不需要水，也不需要包括空气在内的任何介质，只需要电磁场就可以。所以，哪怕是在真空中，电磁波也可以传输。太阳是地球的能量源，而在太阳与地球之间长达1.5亿公里的行程里，绝大部分都是真空的环境。幸亏电磁波能够穿越“禁地”，为地球带来丰富的能量，也让视觉这种识别系统成为可能。
对你来说，视觉是第一个被动训练的交流方式，本质上就是你对不同波长的电磁波所做出的反应。你可以用眼睛看到整个可见光区的电磁波，但是对其他波长的电磁波，比如红外光与紫外光，便无能为力了。不仅如此，你的眼睛还可以对可见光区进一步细分，识别出其中的“赤橙黄绿青蓝紫”来。
你对这个世界的第一印象，便是你用眼睛看到的各种色彩。你刚开始学会说话时，最容易记住的词汇往往都和颜色有关。这并不意外，敏锐的视觉识别能力，是人类的一项特长。
不过，并非每个人都像你这样幸运。有些人看到的色彩也远比你单调，无法亲眼看到这鲜艳绚丽的世界。这种情况被称为“色盲”。
英国化学家道尔顿是最早发现色盲的科学家。他的主业是理论化学，最大贡献是确立了“物质由原子构成”的思想。之所以他会越俎代庖，研究色盲这种生理问题，只因为他自己就是一名色盲患者。有一次，他发现自己眼中的灰色袜子，在身边其他人看来，居然是“红色”的，只有他的弟弟对他的意见表示支持。由此，他揭开了“色盲症”的面纱。他和弟弟是天生的色盲患者，看不到别人眼中的红色与绿色。如今我们知道，色盲是一种遗传疾病，并且是伴随X染色体（我们后面还会说起它）的隐性遗传疾病。
人体能感受到光和色彩，全都仰仗不同波长的光在视网膜上的成像。可以说，视网膜就如同老相机的底片。光照可以让视网膜的颜色发生改变，从而成像。底片上涂有感光物质，视网膜上则分布着感光细胞，两者都是为了捕捉光线。感光细胞有两种形态，分别被称为视锥细胞和视杆细胞。其中，视锥细胞负责辨别颜色；视杆细胞则负责感受弱光。每一个视锥细胞中，都含有一种视蛋白与色素的组合体。这些组合体就通过色素物质吸收特定波长的电磁波。不同的视锥细胞会携带不同的组合体，它们会吸收不同波长的电磁波，这样视网膜就能感受到不同波长的色彩了。
不难想象，视锥细胞的种类越多，就可以吸收更多波长的光线。这样眼睛就能看到更加丰富的色彩。之所以你看到的世界比红绿色盲症患者的世界更丰富多彩，是因为你有三种视锥细胞而他们却只有两种。
对个人而言，色盲是个让人烦恼的基因缺陷。然而在现实世界中，色盲是生物演化博弈数亿年的结果。
你知道，地球上早期的生命都是单细胞生物，它们不可能像人类这样，利用感光细胞去看世界。可是，不管是何种生命，生长与繁殖过程都离不开信息交换。
感光是一种很有利的交流手段。因为光速快，而且可以穿越真空，为生命带来最重要的能量，所以能够利用电磁波进行交流的生命，必然会获得有利的竞争地位。
感光这个技能对地球生命来说，原理上倒也不难实现。任何物质都会吸收电磁波，区别只在于吸收电磁波的波长不同。但是从工程角度来说，感光却也不是那么容易，因为太阳光里的电磁波分布有些特殊，生命体需要筛选出最合适的感光物质才可以。
太阳发射出的电磁波，虽然覆盖了很宽的波长范围，但是大约99%的电磁波，波长都处于200~4000nm之间。正如前面所说，以人眼的视觉范围为限，可见光位于400~760nm之间。赤橙黄绿青蓝紫的顺序，实际就反映了可见光按波长从长到短的顺序。若是电磁波的波长在400nm以下，比紫光的波长还短，便是紫外光；若是波长达到760nm以上，比红光更长，便是红外光。当然，还有波长比紫外光更短或比红外光更长的电磁波，但这些电磁波和生命之间并没有太多直接的关系。
更具体来说，太阳光中的紫外光占比也不大，还不到10%。在太阳光穿过地球的大气层时，空气会吸收太阳光中的紫外线。
空气会吸收紫外光，这并不是一件令人意外的现象。事实上，几乎所有物质都能够吸收紫外光。每一种物质，哪怕只是由一个原子构成的物质，也会有不同的能量状态。激发态的物质，其能量会比基态更高。激发态比基态多出的这些能量就可能是吸收电磁波而来的。所以，物质对电磁波的吸收，本质上就是能量发生了转移。
一种物质或许会有很多个激发态，但是这些激发态与基态之间的能量差往往是固定的。这就意味着，必须要输送特定的能量，才能使物质由基态跃迁到激发态。打个比方来说，平时的你处于基态，而你跳舞、跑步或打扫房屋的时候，便处于激发态。要达到这种激发态去完成任务，你就需要通过吃糖果的方式补充能量，而这糖果就好比是能被物质吸收的电磁波。只不过，“电磁波”糖果不能被切成小块，而且一次只能吃一块，所以你就需要根据自己的实际消耗去选择合适大小的糖果。
对于电磁波而言，能量和波长之间有着很深的渊源：波长越短，能量就会越高。所以，紫外光的能量比可见光高，可见光的能量又比红外线高。如果把电磁波比作激发物质状态的糖果，那么紫外光毫无疑问是大糖果，红外光是小糖果，而可见光就是中糖果。
很多物质都愿意吸收紫外光。现代科学也发现，生命的起源和紫外光之间有着密切的联系。可是，太阳光中的紫外光又很紧俏，这就带来非常尴尬的局面：大批的可见光、红外光无人问津，想要的紫外光却又抢不到。于是，在这种局面下，原始的单细胞生命，虽然从物质层面上有感光的潜质，却没有感光的对象。而且，正因为紫外光的能量太高了，有些物质在吸收了这些能量之后，过于“兴奋”就发生化学反应，转化成了其他物质。
在经过长期的演化之后，一些生命体中形成了原始的色素物质。这些原始的色素物质可以使生命体吸收并利用可见光。这就让感光的技能真正有了用武之地。
在这些色素中，不得不提的是叶绿素。30亿年前，蓝藻拥有了叶绿素，从此具备了原始的感光能力，可以大规模地吸收阳光中的红光，发生大名鼎鼎的光合作用。当阳光中的红光被吸收后，剩下的那部分光便成了蓝绿光，这才有了蓝藻与植物绿叶为海洋和大地上了色彩。在将红光能量加以利用的同时，光合作用还释放出海量的氧气。氧气为动物的诞生做好了准备——你已经知道，氧气是你一辈子离不开的朋友。
斗转星移，几十亿年过去了，时间来到了距今大约两亿年的侏罗纪，此时的地球还在恐龙的主宰之下，昆虫也在活跃地繁衍着。这时期生命的视觉系统已经非常复杂，视蛋白，也就是主管视力的蛋白质，成为更为关键的感光物质。
这是生命演化过程中的必然趋势。蛋白质的个头远大于叶绿素这样的色素分子。如果说叶绿素有一间茅草屋大小，那么蛋白质的尺寸就如同一座摩天大厦。视蛋白和色素分子结合之后更是如虎添翼，色素分子负责感光，而蛋白质负责吸收光的能量。当硕大的蛋白质分子吸收了光以后，就不只是从基态跃迁到激发态这么简单，它还会同时发生其他变化，特别是整体形态也会因此改变。
这很重要。试想，一间茅草屋，如果它的造型发生了改变，或许并不会引起太多人注意。但是，如果帝国大厦突然变成了迪拜塔，大概就会引起一阵骚动。
在吸收了特定的光之后，激发态的视蛋白发生变形，的确引起了一阵骚动。你完全可以把视蛋白想象成是一把锁，它处于基态时，是锁住的状态；处于激发态时，“锁”便被打开了。开了视蛋白这把锁之后，关于这束光的信号，便通过神经系统传递给了做决策的中枢神经。
恐龙生存的那个年代，是一个十分依靠比拼视觉系统称王称霸的时期。此时，鱼类、昆虫、爬行动物、两栖动物，以及正在转型期的鸟类与哺乳类祖先们，普通拥有很多种视蛋白。视蛋白的种类越多，也就意味着可以识别出更多波长的光，意味着“可见光区”的范围越大。
坦率来说，如果你回到两亿年前，也会感受到“色盲”的烦恼，因为你只有三种视蛋白，身边的那些动物眼中的世界远比你更精彩。
正是在这样丰富的视觉系统之下，动物们演化出利用光线的更多能力。比如：夜晚灯下飞舞的虫群就是在利用光线导航，只不过，因为它们把路灯当作了月亮。月亮反射的是太阳光，但是因为与地球的距离远，照射到地面的光接近于平行光，于是就有了“月亮走，我也走”的现象。只要你保持与月光的夹角不变，就可以保持方向一直向前。然而，路灯实际是点光源，昆虫仍然按照原有的月光导航系统飞行，却只能徒劳地绕着路灯旋转。
眼睛中多种视蛋白存在于视觉系统中，更是让颜色成为重要的参考信息。至今我们还能观察到，很多鸟类都会通过甄别颜色去择偶，也是因为丰富的羽毛色彩可以让它们了解对方的健康状况。
只有三种视蛋白的你，或许会对此感到羡慕。不过，从化学物质的基础来说，生命体之间是非常公平的。你在失去一部分能力的时候，往往也会同时获得另一部分能力。
在恐龙生活的那个时代，你的祖先，同时也是哺乳动物的共同祖先，它们并没有能力和各类爬行动物一较高下。此时威猛雄壮的恐龙才是生物圈中的王者。
于是，哺乳动物只能选择对自己有利的时间与空间出没。
哺乳动物选择在夜间活动。夜间没有了阳光，能量也就没有那么充沛，地表的温度急剧降低。这对恐龙这样的变温动物来说，休息是最合适的选择。哺乳动物是恒温动物，依然可以很自在地活动。
既然这时期的猎食动物都有着出色的视力，那么躲避它们追捕的最佳方法便是找一个它们看不到的地方，显然地下是个不错的避难所。
然而，不管是夜行还是穴居，哺乳动物都不得不放弃视觉系统的庇护，生活也变得异常艰难。此时多种多样的视蛋白，不仅没有实际价值，还变成了自己的负担，毕竟合成蛋白质对身体而言是一件很吃力的工作，更别说怠工的视觉细胞会占据宝贵的空间。这就好比，在相机底片上，有一些区域不能感光，岂不是会影响最终的成像效果？于是，在漫长的演化过程中，哺乳动物的祖先只保留了两种视蛋白，分别能够感受到蓝色与绿色。对于身体结构如此复杂的哺乳动物而言，两种视蛋白的视觉系统已经是最简化的结果：如果一种动物只保留一个视蛋白，那么光线对它而言只有强弱之分，眼中的场景像是在观看黑白电视机，光的波长差异也没有任何意义。保留两种视蛋白，可以在两种不同的波长条件下进行比对，这样才有可能通过波长区分不同的观察对象。
正所谓塞翁失马焉知非福，在失去对色彩的敏锐辨识度之后，哺乳动物们另辟蹊径，演化出又一种视蛋白。这种视蛋白并不能很好地感受色差，却对弱光非常敏感。从生命博弈的角度来看，这当然是一种迂回战术，不过是应对夜间或地下环境的权宜之举。如果从生命发展的角度来说，这实在是一个了不起的进步。
至今，你的双眼仍然保留着这些功能。原本那些可以感受不同色彩的视蛋白，它们就待在视锥细胞里。感受弱光的这种视蛋白参与构成了视杆细胞。所以，对你而言，视锥细胞通常是白天执勤，能够识别丰富的色彩变化，而在晚上，视杆细胞则会更加活跃。
负责感应弱光的这种视蛋白和其他视蛋白一样，也需要有一个感光的小分子作为自己的帮手，这是一种被称为视黄醛的物质。视蛋白与视黄醛结合之后，则被称为视紫红质。
在人体中，视黄醛主要由维生素A转化而来。如果身体中缺乏了维生素A，视黄醛的分泌不足，对弱光的敏感性自然就会下降，甚至在光线较弱的时候什么也看不清。这便是“夜盲症”的由来。
对现在的你来说，这是个不大不小的问题。一方面，你正在飞速地发育，的确会面临维生素A的短缺；但是另一方面，母乳已经可以提供足够的维生素A。离开了母乳，你就只能吃一些富含维生素A或者可以被身体转化为维生素A的食物了。
九成以上动物的维生素A都会储藏在肝脏中，人类也不例外。成年之后，你一般不用担心身体缺乏维生素A。而在需要补充维生素A时，动物的肝脏便成了最佳选择。
至于来自植物的食物，虽然它们都不含维生素A，但是像胡萝卜素这样的物质，还是可以被人体吸收并转化为维生素A。所以，多吃胡萝卜，也可以避免夜盲症。
不难想象，为了能够在夜间觅食生存，哺乳动物的视杆细胞会更加发达。对你而言，视网膜上所有一亿多个视觉细胞里，视杆细胞的数量达到了视锥细胞的近20倍之多。
但是作为哺乳动物的你，又为何会重新获得第三种视锥细胞呢？
这还要感谢6500万前的那一场灾难，一颗巨大的陨石袭击了地球。据科学家们推测，当这颗天外来客撞到地球以后，海啸吞没了大片陆地，毒烟四起，遮天蔽日，缺少阳光照耀的地球表面很快降温。
在一系列毁灭性打击之后，地球上的生命也遭遇大清洗，恐龙未能抵抗食物短缺的压力，最终灭绝。哺乳动物却因此迎来春天，从此可以更自由地在白天占领地面以上的空间。
早期的灵长目动物来到了树梢之上，吃树上的各种果实。然而，非常不利的局面在于，灵长目动物既不能像牛羊那样的食草动物，也不像虎豹那样的食肉动物。要想吃到营养丰富的水果，它们就要去挑选那些成熟的水果。对现代人来说，这不是什么难事，在一片绿叶之中，找到红色的果实，几乎是一种本能。但是，早期的灵长目动物只有两种辨色的视蛋白，只能看到蓝色与绿色，无法分辨红色及与红色接近的黄色或橙色，加之树上的果实又不像猎物那样移动，这就让灵长目动物的觅食过程变得艰难。
但命运最终还是眷顾了勤勉的灵长目动物。大约在3000万年前，灵长目动物发生了一次基因变异，主管视蛋白合成的基因出现了一点小差错，合成出了一种次品视蛋白。这种视蛋白吸收光的波长与原有的蛋白之间存在偏差，恰巧能够感应到红色光。失而复得的第三种视蛋白是灵长目动物的“独门配方”。经过不断地复制、繁衍，绝大多数灵长目动物都有三种视蛋白。所以，人类能够利用红绿蓝三种视蛋白进行辨色，还要感谢这次意外的基因变异。如今，我们之所以会以红色、绿色、蓝色作为三原色，正是因为我们自身只会对这三种颜色有所感应。至于其他颜色，都不过是这三种颜色在人眼中的叠加效果。实际上，要覆盖整个可见光区的颜色，并非只有红绿蓝这一种组合方式，比如打印机系统就是青、洋红、黄和黑色（CMYK）的四色系统。
至此，你的祖先已经掌握了非常精妙的感光能力。人类通过三种视蛋白去感受三种不同的光，再由视紫红质感受弱光。这样的视力辨别技巧，几乎可以超越地球上已知的所有动物。他们在旷野中开拓生存领地时，和所有哺乳动物一样能够夜间活动，但又比其他哺乳动物看到的场景更生动，大大地提高了自身的存活能力。于是，他们把这些生存的密码刻在基因里，一直传到了你的身上。
当然，在传承的过程中，人类也有不少改进。比如：视网膜上的细胞分布并不均匀，其中有一片黄斑区域，只存在白天专用的视锥细胞，而且密度远超其他区域。这种分布方式，有利于人眼更专注于一些特定的对象。若是你要在一群人中寻找你的父母，并不需要大脑去识别视野中所有的人脸，而是专注于出现概率更高的区域，这样就不必花很多时间来完成这个过程。
不仅如此，人眼的视角相比于很多动物而言也更窄，甚至连前方180°都不能完全覆盖。绝大多数爬行动物与鸟类，还有很多哺乳动物的两只眼睛都分别位于两侧，看到的景象基本不重叠，所以能够看到更广的视角。但是灵长目动物却都是位于脸的前方，双眼看到的景致几乎完全相同。这样一来，看到的事物的确少了很多，却可以通过两只眼睛成像的对比，让大脑能够更好地判断空间距离。
甚至就连色盲症也并非一无是处。科学家们非常好奇，为什么人类的祖先早在数千万年前就已经获得第三种视蛋白，在经历了这么多代的繁殖之后，自然选择依然未能将导致色盲症的基因淘汰？事实上，有大约8%的人至今还携带着这种基因。有人认为，双色识别系统，在捕猎时会对移动的对象更敏感，而远古人类在演化之路上，也需要靠捕猎才能补充蛋白质，这大概便是色盲症基因得以保留的理由吧。
总之，睁眼看世界的这一瞬间，你看到的或许只是床头那幅彩色照片，但是你的视网膜，却刻着地球生命长达数十亿年的印记。
当然了，对你来说，这似乎是个有些过于厚重的话题。或许有朝一日，当你需要用这双眼去欣赏《清明上河图》，或是观察蟹状星云的时候，你会重新想起这个问题，而眼下，你正被另外一件事吸引了注意力。