一场展览,破译昆虫身上亿万年的“光学密码”(一场震撼视觉盛宴) ypxx.net

观众在一个微观世界里

遇见化学、物理与演化

蓝得如宝石的蝴蝶、绿得像翡翠的甲虫、换个角度就换一种颜色的鞘翅……自10月20日《色素与光影的交响:昆虫的色彩密码》在常州博物馆开展以来,这场以色彩为线索的科普展览已吸引一批批观众走进展厅。开展两周有余,展览热度不减,展厅里最常听到的一句话是:“原来它的颜色不是染上去的。”

昆虫是地球上最繁盛的动物类群之一,它们身上的色彩,既是自然的装饰,也是一套关于生存、繁殖与演化的“语言”。本次展览以昆虫的色彩为科学主线,串联起昆虫色彩的形成机制、生态功能与仿生应用,试图回答一个看似简单的问题:一只小小的昆虫,究竟如何拥有如此惊艳的颜色?

光的魔术师

——天然颜料与光学迷宫

“昆虫的颜色从哪里来?”在第一单元,展览给出了两把钥匙:一把是化学的,一把是物理的。

“色素色”像天然颜料。昆虫自己合成或从食物中摄取色素分子,选择性地吸收特定波长的光,未被吸收的光进入我们的眼睛,便形成了我们看到的颜色。展览以四类常见色素为线索展开:黑色素让昆虫拥有深沉底色,同时构成强壮的外骨骼防线;1889年,科学家霍普金斯首次从粉蝶翅膀中提取出含氮的蝶呤色素,黄蝶呤、白蝶呤、红蝶呤分别对应鲜黄、纯白与红橙;眼色素最初在昆虫小眼被发现,却大量沉积在翅膀与体表,带来温暖的红、橙、粉色调;类胡萝卜素绝大多数昆虫无法自行合成,必须从食物中获得——更奇妙的是,许多绿色昆虫体内并没有“绿色颜料”,而是用黄色的类胡萝卜素与蓝色的胆绿素、蛋白质复合物调出了“虫绿素”。

“结构色”则是一场光与微观结构的游戏。昆虫表皮的几丁质与空气搭建出纳米级的“建筑”:多层膜干涉让金属光泽如肥皂泡般闪现;三维光子晶体在表皮内砌起一座“3D光线迷宫”;衍射光栅把鳞片上的细小脊线变成微型“搓衣板”,将不同颜色的光分开增强;手性螺旋结构像旋转的楼梯,反射出金、银与金属绿,还能输出人眼难以察觉的圆偏振光信号;准有序相干散射则让看似杂乱的纳米颗粒,散射出柔和、不随角度变化的蓝与紫。只要微观结构不被破坏,这种颜色便永不褪色。

两者相遇,便有了“结合色”:底层色素吸收杂光、提供深沉底色,表层结构反射、干涉、衍射光线,共同造就了随角度变幻的鲜艳色彩。

生存的戏法

——颜色会“说话”

如果第一单元讲的是“颜色怎么来”,第二单元讲的则是“颜色为谁而亮”。展览把昆虫的色彩放回生态现场,解读了四种“色彩语言”:警戒色、保护色、拟态与求偶交流。

展览中有一段话被不少观众拍了下来:“昆虫的颜色,从来不是为了取悦人类。我们看到的是美丽,而在昆虫的世界里,那可能是一场关于生存、繁殖与演化的较量。”

自然的启示

——从昆虫到前沿科技

第三单元把视线从自然拉回人类世界。昆虫没有实验室,却在亿万年演化中造出了精巧的“光学器件”,而这些结构正在成为材料与光学科技的重要灵感来源。

从蝉翅纳米结构到多功能人工表面,展览也点出了现代仿生学的一个变化:过去我们模仿昆虫的一种功能,现在开始尝试复制一个微观结构所带来的一整套功能。

开展两周:

观众在展厅里“重新认识”颜色

开展以来,展厅里的问题总是比答案多。“为什么标本放久了会褪色?”是观众问得最多的问题之一。展览专门设置了一节“无法抗拒的宿命”作出解答:色素会在光照与氧气作用下分解,红、黄、橙、棕容易变淡;结构色依赖纳米结构,若标本在干燥、收缩、老化中微结构改变,反射与干涉方式随之变化,颜色也会减弱;而结构保存完好的标本,则能把色彩维持很久。为此,博物馆需要严格控制光照、紫外线与温湿度。

“保存一件昆虫标本,也是在与时间赛跑,努力留住它曾经拥有的绚丽色彩。”

对孩子们来说,这里更像一场寻宝:找一找哪些昆虫像叶子、像枝条,想一想为什么有些颜色会闪光、有些昆虫要把自己藏起来。对家长来说,这是一段与孩子一起提问、一起找答案的亲子时光。

供稿丨自然部

排版丨易在洲

初审丨蔡开明

复审丨雷倩萍

终审丨路亚北