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你有沒(méi)有好奇過(guò),為什么每次體檢抽血時(shí),醫(yī)生手里的試管里明明是鮮紅色的液體,但低頭看看自己的手腕,那些突出的血管卻像是畫上去的藍(lán)綠色線條?
小時(shí)候,我就因?yàn)檫@個(gè)疑問(wèn)鬧過(guò)笑話。一次生物課上,我舉手問(wèn)老師:“血是紅色的,血管怎么是藍(lán)的?”全班哄堂大笑,老師卻夸我觀察仔細(xì)。那個(gè)小小的謎題從此種在我心里,時(shí)不時(shí)冒出來(lái)?yè)习W癢。
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血液為什么是紅色的?這得從我們身體里的“運(yùn)輸工”說(shuō)起。血液中有無(wú)數(shù)紅細(xì)胞,它們就像勤勞的快遞員,負(fù)責(zé)把氧氣從肺部運(yùn)送到全身每一個(gè)角落。
紅細(xì)胞的核心是血紅蛋白,一種神奇的蛋白質(zhì),里頭含有一個(gè)鐵原子。當(dāng)血紅蛋白遇到氧氣時(shí),鐵原子和氧氣結(jié)合,整個(gè)分子就變成了鮮艷的紅色,像剛摘下的草莓那樣亮眼。
到了身體組織里,血紅蛋白卸下氧氣后,顏色會(huì)變暗一些,成了深紅色,類似紅酒或陳舊的玫瑰。
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這種變化是實(shí)實(shí)在在的化學(xué)過(guò)程,科學(xué)家們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里反復(fù)驗(yàn)證過(guò),鐵元素在氧化還原反應(yīng)中扮演關(guān)鍵角色。
有趣的是,人體血液總量大約有5升,如果全部攤開,能覆蓋一個(gè)足球場(chǎng)那么大面積,但這些紅色液體在你血管里流動(dòng)時(shí),卻很少露臉。
想想看,每次你擦傷皮膚流血,那抹紅色是不是瞬間搶鏡?但血管藏在皮膚下頭時(shí),事情就變戲法了。
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這就引出了第二個(gè)謎:血管為啥看起來(lái)青藍(lán)色?真相是,血管本身并不是藍(lán)色的!你的動(dòng)脈和靜脈血管壁薄薄的,半透明狀,顏色其實(shí)來(lái)自里頭流動(dòng)的血液。但透過(guò)皮膚這層“窗簾”,光線玩起了捉迷藏。
皮膚最外面的表皮層和中間的真皮層主要由膠原蛋白和水構(gòu)成,它們對(duì)光線有特定偏好:較短波長(zhǎng)的藍(lán)光更容易被散射開,散得四處都是;而較長(zhǎng)波長(zhǎng)的紅光呢,則被皮膚吸收得多一些。
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想象在一個(gè)陽(yáng)光明媚的日子,你望向天空,藍(lán)光被散射所以天是藍(lán)色的,類似原理在皮膚下上演。當(dāng)光線穿透皮膚照到血管上時(shí),情況更復(fù)雜了。
血管里的脫氧血紅蛋白(就是卸下氧氣后那個(gè)深紅色的家伙)特別貪吃紅光,它會(huì)大口吸收紅光波段的能量,結(jié)果,只有藍(lán)綠光能反射回皮膚表面。
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加上皮膚本身的散射偏愛(ài)藍(lán)光,疊加起來(lái),從外表看,血管區(qū)域就呈現(xiàn)出柔和的青藍(lán)色或藍(lán)綠色調(diào)。這不是幻覺(jué),而是光學(xué)物理的經(jīng)典現(xiàn)象,醫(yī)學(xué)上叫“光散射效應(yīng)”。
科學(xué)家用光譜儀做過(guò)實(shí)驗(yàn),證實(shí)藍(lán)綠波長(zhǎng)在450到500納米之間占主導(dǎo)。也就是說(shuō),你在鏡子前看到的手腕青筋,其實(shí)是光線和血液聯(lián)手表演的魔術(shù)。
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當(dāng)然,這個(gè)色彩戲法還受其他因素影響。比如,血管的深度不同,看到的顏色也有變化。靠近皮膚表面的靜脈血管(通常是我們看到的青藍(lán)色線條)比較淺,光線容易穿透,所以藍(lán)調(diào)更明顯;而深層的動(dòng)脈血管離得遠(yuǎn),上面覆蓋了更多組織,顏色就顯得模糊些。
另外,每個(gè)人的膚色差異也會(huì)微調(diào)效果。皮膚較白的人,表皮層薄,散射藍(lán)光更高效,血管藍(lán)綠色更醒目;皮膚較深的人,黑色素多了一些,會(huì)吸收更多藍(lán)光,血管看起來(lái)就偏暗綠或棕調(diào)。
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但這不改變基本事實(shí),無(wú)論什么人種,血管的原貌都不帶藍(lán)色顏料。還有個(gè)小插曲,嬰兒的皮膚更薄更透光,所以他們的血管常常更易見(jiàn),有時(shí)父母會(huì)誤以為孩子“青筋暴露”,其實(shí)只是自然現(xiàn)象。
這些細(xì)節(jié)都基于生理學(xué)研究,比如2020年《光學(xué)學(xué)報(bào)》的一篇論文就詳細(xì)分析了皮膚光散射模型。
解開這個(gè)謎題,不僅滿足好奇心,還提醒我們身體的奇妙設(shè)計(jì)。血液的紅色確保了氧氣運(yùn)輸高效,而皮膚的光學(xué)偽裝則像一層保護(hù)衣,讓內(nèi)部構(gòu)造不輕易暴露。
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