境，也就是在被一层显然很独特却十分脆弱的空气和水包围的，围绕在温和的黄色恒

星附近的岩石行星上生存。我们的生命被这个恒星，即太阳的光所照亮，所以眼睛对

黄绿光最敏感绝对不是偶然的，因为黄绿光是地面森林的颜色，而我们的祖先早期就

住在那里。同时，眼睛对光谱中的蓝光段最不敏感。自然界中很少有蓝色的危险因

素，崇拜天空的蓝色也对生存没什么帮助，倒是对绿色和黄色的食物需要仔细辨别。

此外，血红色带来的冲击力无疑也是至关重要的信号。与之类似，由于在进化上没有

急迫的需求，我们也无法看到星星微弱的颜色，或是比跳蚤更小的东西。大自然总是

给予人类最宝贵的天赋。

人眼最多能看到彩虹中所有的色彩，有时甚至比这个范围还小。这些色彩的波长

范围从最短（蓝紫光）到最长（红光）。彩虹中所有的颜色，包括红光和紫光，都

来自白光，也能重新组合产生白光。这个发现来自英国一位数学家及物理学家艾萨

克

·牛顿爵士（1643—1727），1666年，牛顿已经揭开了色彩的本质，并给出了对自

然界色彩的解释。

这里提到的波长，指的是电磁波的波长，而牛顿对电磁波一无所知。可见光只

是电磁波谱上很小的一部分，用音乐术语来说的话，可见光的波长仅仅覆盖了小于

一个八度的范围。而处于电磁波谱中间，波长为

550纳米的黄绿光，相当于C调中央

的位置。

1纳米极奇微小，是1米的十亿分之一（10

-9

），但电磁波谱的整个范围非常

广——从短波γ射线到长波无线电波——这个范围十分惊人，相当于

75个八度。这些

各种各样带有能量的电磁波，物理性质相同，均以光速传播，但各自的特性不同。几

乎所有的电磁波对人眼来说都是不可见的，有些甚至对生命是有害的。本书中，我们

将拓宽人类相对狭窄的视野，使用摄像及其他一些近些年发展的间接成像技术，展现

不可见光中的一部分。

人类无法直接用肉眼看到热量、紫外光、无线电波和

X射线等，因此无法了解全

部的自然世界。不仅如此，更多情况下，自然世界不能全部展现出来的原因，在于有

些事物太小、太短暂、太微弱、太遥远，或者是太大而无法被肉眼发现。在这些看不

见的世界中，大大小小的层次，都充满了激发人类好奇心与兴趣的东西。不过我们有

必要去了解这些隐藏的世界吗？对于日常生活来说，恐怕没有必要，毕竟千秋万代的

人类子孙对地球外的宇宙一无所知。在发明望远镜之前，连太阳和月亮都十分神秘。

现在我们已经知道，宇宙中存在数十亿个星系，其中每一个都包含无数个像太阳一样

的恒星。知道这些，并不会对我们的日常生活造成任何直接影响，但是如果不了解这

些的话，我们的知识就变得相当贫乏。

上个世纪，随着高精度显微镜的出现，以及通过其他一些方式，人类能够对极其

微小的事物进行研究。正因为如此，人类才懂得蝴蝶的翅膀如何呈现出色彩，能够欣

赏到细菌和病毒的存在，也能看到晶体和原子的结构。基于这些发现，人类在医药、

计算机芯片、核武器领域发展出各种技术，大大改变了我们的生活方式，尽管这些改

变并不都是向着好的方向发展。了解到人类所认识到的最小和最大的事物，能帮助我

们在事物的格局中找到自己的位置。更让人惊讶的是，我们发现人类所处的位置，正

是我们已知事物里最小和最大的中间。

地球（当然也包括人类）不是世界的中心，这一确切的观点最先由

15世纪的天文

学家尼古拉

·哥白尼（1473—1543）得出，后来又被17世纪早期的意大利天文学家伽

利略

·伽利雷（1564—1642）所证实。这些有力的观点为文艺复兴确定了方向，改变

了人们的观念，为人类指出通向现代科学的道路。

科学进步让我们注意到了自然世界中各种大小的事物，但是“第七种感觉”，才

真正让我们意识到时间的长河以及我们真切地置身其中。这个意义上的时间几乎是感

知不到的，但是我们在一天又一天、一年又一年中能意识到它时间的流逝。从人类这

一物种的角度来说，存在时间远远不到

100万年，但我们生活的这个行星，却已经围

绕太阳转了

40亿年。而整个宇宙产生的时间更久，是地球绕太阳公转时间的3倍。我

们仍旧有很多东西要学，也许还有足够的时间。

本书中的很多图像都由特殊设备获得，而这些设备是专门用来拓展人眼视力范围

并开阔人类思维空间的，其中最重要的就是显微镜和望远镜。尽管人类从很早开始就

懂得用曲面玻璃的放大和缩小功能，但将镜片组合到一起的仪器却是

400年前才出现

的。人们经过反复试验，终于制造出了仪器成品，尽管成像效果并不完美，却产生了

巨大的影响。现代科学的发展，正是归功于这些早期的光学技术。

光学显微镜可以将附近小范围内通常照明较好的场景，放大到眼睛视网膜或其他

光敏探测器中。最早的光学显微镜放大倍数很低，如今最高级的光学仪器放大倍数可

以达到

1,500倍。放大率不受技术本身限制，而是受到仪器所使用波长的限制。光学望

远镜大约与显微镜出现在同一时期，即

17世纪早期，二者工作原理相似，但光学望远

镜能够采集到大范围的图像，有时甚至是遥远的地方十分微弱的光线下，然后形成缩

小像，方便人眼看到或者记录下来。虽然二者都大大拓宽了人类的视野，但只有在与

摄影技术结合之后，才让更多的人看到，我们的世界并不只有我们眼睛看到的那样。

如果说显微镜和望远镜是科学与技术的结合，那么

19世纪40年代中摄影技术的发明则

为艺术呈现提供了更多可能。而本书中将要探索的，就是三者的相互作用。