2012-4-26：植物的光學魔術（中興大學生命科學系許秋容教授）

說起生物世界的光學魔術，最常被提起的大概是孔雀美麗的「尾巴」和閃蝶炫目的翅膀。孔雀的尾巴很早就被物理學家注意到了，虎克和牛頓分別在1665年和1704年出版的著作裡，對於孔雀尾巴的色彩來源做了些推測。閃蝶大概是因為比較少見，因此一直到1880年代才有科學家發表了關於閃蝶翅膀的色彩是怎麼來的研究論文。由於牽涉到光學，因此在這些文獻中，常常可以見到著名物理學家的名字。像是物理系學生耳熟能詳的Rayleigh爵士（John William Strutt, 1842-1919）以及因測量光速而知名的Michelson（Albert Abraham Michelson, 1852-1931），都曾經寫過長篇論文探討昆蟲與鳥類的顏色來源。

我們現在知道虎克和牛頓的推測是錯的，而Rayleigh爵士和Michelson大致上是對的。不論是錯的還是對的，這幾位都是物理學家。畢竟這是物理學家的地盤，所以先馳得點的是物理學家，一點兒都不奇怪，不是嗎？

錯！從留存下來的文獻看來，先把事情弄對的其實是一位專門研究昆蟲的生物學家Hagen（Hermann August Hagen, 1817-1893）。這位據說是美國第一位擔任昆蟲學教授的生物學家，在1882年發表的一篇標題為On the Color and the Pattern of Insects的論文中說：

Besides chemical colors, there exist a very different kind, optical colors, which we will consider first. Optical colors, produced by the interference of light, are by no means rare among insects, but they are solely optical phenomena.

清清楚楚地把生物世界裡的光學魔術依照其成因分成兩類：由化學物質所產生的色素，以及由光學干涉所產生的色彩。在Hagen之後，科學家們當然還要經歷一連串漫長而瑣碎的實驗與辯證過程，才能把所有的細節都弄清楚，但他所提出來的兩個大方向到今天都還是成立的。

或許是受到喜歡研究動態事物的物理學家的影響，關於生物世界的光學魔術的研究似乎都集中在動物界這邊，植物界似乎除了葉綠素等等的色素之外，就沒什麼奇妙好玩的事物了。這些色素想當然爾地屬於化學家的地盤，難怪物理學家敬而遠之。反正動物世界有一大堆活蹦亂跳的可愛動物可以研究，不差那幾顆不哭不笑也不會動的植物。

植物世界裡的光學現象真的這麼無聊，真的沒有物理學家貢獻所長的事物嗎？明天，四月二十六日（週四）中午十二點十分，在理學大樓一樓A101教室，中興大學生命科學系的許秋容教授將要告訴我們，表象是會騙人的，植物世界裡不但有許多引人入勝的光學魔術，還有一大片處女地，等著生物學家與物理學家攜手開發。