俗話說“眼見為實”。對于普通人而言,視覺是我們感知世界、獲取信息最可倚賴的方式,其重要性不言而喻。不過,眼睛究竟是如何捕獲圖像的?它的工作機理又是怎樣的呢?這些問題的答案卻遠非一兩句話可以說清。直到約一個半世紀以前,眼科專家、德國人赫爾姆霍茨(Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz)才對上述問題做了較為詳盡的研究和闡述。當然,這些工作也是建立在對眼睛的解剖結構有了較為清晰的了解之上的。

我們知道,眼睛通過對光線的折射成像于視網膜。角膜和晶狀體是屈光的主要部位,前者貢獻了大約2/3的屈光能力,后者負責剩下的1/3。角膜雖然屈光力強,但無法調節;晶狀體可以在肌肉的調節下改變曲率,以滿足不同情況下成像的需要。常見的近視、遠視、白內障等眼疾都與晶狀體功能有著密不可分聯系。然而長期以來,關于晶狀體的屈光機理一直未能有確切的描述,在赫爾姆霍茨之后,關于眼球成像仍有一系列的問題等待解答。不過解答這些問題并不容易:與人造屈光材料不同,晶狀體并非一個均質、規則的形狀,而是一個分層結構。光線在通過各層組織時折射率一直處于變化之中。要精確描述這一過程必須具備高深的數學和物理基礎。還好,這樣的人才還是出現了,他就是瑞典人A?古爾斯特蘭德(Allvar Gullstrand)。

1862年6月5日,A?古爾斯特蘭德生于瑞典蘭斯克魯納。幼時的古爾斯特蘭德就對數學和物理有著濃厚興趣,不過長大之后他還是選擇子承父業做了一名眼科醫師。良好的數理功底使得他能夠使用前所未有的數學方法來表達眼球的成像機理。盡管這些成果由于語言問題(古爾斯特蘭德的著作主要使用瑞典語和德語)被埋沒了許久,然而是金子總會發光。更難得的是,在幾何光學方面,古爾斯特蘭德幾乎是自學成才,他沒有接受過任何物理學的專業訓練,即便如此,他仍然在散光的發病機理等方面成果斐然。古爾斯特蘭德還詳細描述了角膜的結構,并為接受白內障手術的患者設計了矯正鏡片。

而至今仍使古爾斯特蘭德名揚世界的,則是他的一項偉大發明。這項發明的影響是如此深遠,以至于到今天眼科醫生們仍然離不開它。它就是裂隙燈(Slit lamp)——眼科使用最為頻繁的光學設備。裂隙燈是一個窄縫光源,照射于眼睛后形成一個光學切面,他的工作原理來自丁達爾效應(Tyndall effect)。

所謂丁達爾效應,指的是當一束光通過膠體,由于膠體粒子的散射作用,使得觀察者在垂直于光線走行的方向上能夠觀察到一個明亮通路。生活中的丁達爾現象并不少見,例如電筒的光柱,影院里放映機射出的光柱,森林里投過樹葉縫隙的陽光等等。借助丁達爾效應,裂隙燈在眼球這個膠體內形成一個光線通路,利用顯微鏡,醫生們就能夠輕松觀察眼前段諸多部位的病變情況了。

除裂隙燈外,古爾斯特蘭德還發明了無反射眼底鏡(過去的眼底鏡由于角膜等眼部結構的反射作用,觀察效果不甚理想。古爾斯特蘭德改進了舊式眼底鏡,將照明系統和觀察系統分割開來,得到了性能更好的眼底鏡)。從眼科理論到臨床發明,古爾斯特蘭德的杰出工作照亮了心靈之窗,同時贏得了人們的尊敬。1910年和1911年,古爾斯特蘭德兩次被提名諾貝爾物理學獎,特別是1911年,物理學諾獎評委會已經確定將該年的榮譽授予他,但是古爾斯特蘭德竟然拒絕了!——原來,1911年卡羅林斯卡醫學院同樣確定將該年的諾貝爾生理學和醫學獎授予他。經過一番權衡,身為眼科醫生的古爾斯特蘭德決定接受醫學獎。

值得一提的是,雖然拒絕了物理學獎,但非專業出身的古爾斯特蘭德卻一直和物理學保持了緊密聯系。自1911年到1929年,古爾斯特蘭德一直是物理學諾貝爾獎評委會成員,特別是1923年之后,他更是成為該評委會的主席。不過,在他的任期內,物理學界一個天才的成就卻遲遲沒有被認可,他就是愛因斯坦及其相對論。從1910年到1922年,愛因斯坦幾乎每年都被提名為諾貝爾獎候選人,且獲獎呼聲極高,但由于相對論的確晦澀難懂,且涉及理論物理,與諾貝爾遺囑的獎勵初衷似有抵觸,因此古爾斯特蘭德始終反對頒獎給愛因斯坦。到1921年,物理學諾獎評委會組織人員分別對愛因斯坦的兩個成就——相對論和光電效應予以評估,古爾斯特蘭德負責相對論部分,另一位科學家負責光電效應,結果兩者的看法都是負面的,導致當年的物理學諾獎推遲未頒發;1922年,評委會再次評價愛因斯坦,這次光電效應得到了承認,古爾斯特蘭德仍對相對論持否定意見,這樣,愛因斯坦才憑借光電效應取得了遲來的諾貝爾獎。

今天看來,相對論自然完全配得上諾貝爾獎,時間已經證明了一切。當然,古爾斯特蘭德在眼科領域的貢獻也同樣經受住了時間的考驗。

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