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視覺的極限：人類能偵測多少光子？
人類的感官系統對外界刺激的反應能力受到多種因素的影響，特別是在光的偵測方面。科學家多年的研究顯示，視覺系統的有效性在於其絕對閾值，即人類眼睛能偵測到的最少光子數量。這項研究不僅令人驚訝，也引發了有關我們感知能力的深入思考。
在1942年，Hecht、Shlaer和Pirenne進行了一項開創性的實驗，以評估視覺的絕對閾值。他們測量了人類眼睛能偵測到的最小光子數量，結果發現僅需5到14個光子即可引發視覺感知。
該實驗中，參與者經過了長達40分鐘的黑暗適應，目的是讓參與者的視覺靈敏度達到最佳狀態。他們將光刺激放置在右眼的特定區域，因為那裡的杆狀細胞密度很高。刺激的直徑僅為10弧分，這樣可以確保光刺激只作用於與同一神經纖維相連的杆狀細胞。這些控制條件的設置使得實驗結果更加可靠。
研究人員估計，只有大約一半的光子進入視網膜，因為光子在進入眼睛的過程中會受到反射和吸收等影響。
此外，對於長期的光刺激，另一種視覺的絕對閾值則涉及最小光子通量，這意味著光在一段較長的時間內覆蓋較大範圍的視網膜，而不是集中在一個點上。在這種情況下，研究發現的閾值也與光的波長和眼睛的瞳孔直徑密切相關。
在用於正常視覺的情境下，Denton和Pirenne在1954年發現，在面對擴散的光源時，人眼可以在一定的功率水平下可靠地分辨亮與不亮。這幾乎指出了人類視覺系統的極限，顯示出無論是單眼還是雙眼視覺，靈敏度的差異極小。
有關聽力的研究顯示，絕對聽覺閾值通常定義為普通耳能聽見的最低聲音強度。例如，在完全安靜的環境下，可以聽到距離20英尺的手錶滴答聲。
在另一個感官方面，嗅覺的檢測閾值指的是人類能感知的某一特定氣味化合物的最低濃度。這些感知閾值因應化合物的形狀、極性等特性而異，並且尚未被完全理解。
觸覺的絕對閾值在於一隻蜜蜂的翅膀掉落在人的臉頰上。由於身體不同部位對觸碰的敏感度不同，因此這些閾值會有所變化。隨著年齡的增長，觸覺的閾值會增加，而女性通常對觸覺的感知更為敏感。
在味道方面，研究顯示右舌側的絕對閾值通常低於左側，提供了大腦在處理味覺刺激過程中的新見解。
這些研究不僅讓我們更了解人類感官系統的工作原理，還揭示了某些條件下感知能力的差異。因此，許多人可能會經歷過高於或低於正常的感官閾值，這樣的情況稱為感覺處理障礙，尤其常見於自閉症患者。
綜合現在的研究結果，我們對於光的偵測、聲音的感知，甚至於嗅覺、觸覺和味道的敏感度，都揭示了人類的感官系統有著非凡的能力。不過，這也讓人不禁思考，未来的技术能否幫助我們進一步提升我們的感知極限，甚至超越人類的本身呢？
人類眼睛的絕對閾值研究概覽
| 研究年份 | 研究者 | 主要發現 | 方法與設計 |
|---|---|---|---|
| 1942 | Hecht, Shlaer, Pirenne | 人眼可檢測到5至14個光子 | 在黑暗中適應40分鐘，刺激持續0.001秒 |
| 1954 | Denton, Pirenne | 絕對靈敏度為7.6 × 10-14瓦/立體弧度-厘米2 | 使用擴散光源測試 |
| 1972 | Sakitt | 6個光子被視為「非常明亮」 | 結合信號檢測與閾值理論的元素 |
