別再迷戀iPhone塑料藍，這個用光塗色的翅膀，纔是真正的高級藍

來源：把科學帶回家

撰文：比鄰星

此花名爲藍色妖姬，據說十分珍貴。

不過，世間本沒有藍色妖姬，染得色多了也便成了藍色。藍色妖姬是一種人工製造的玫瑰品種，通過白玫瑰的轉基因外加染色處理，在花瓣中表達了一種叫花翠素的色素（紫羅蘭裏就有花翠素，所以呈現紫色）。說它罕見倒沒錯，畢竟人造也很麻煩。

縱觀整個植物界，藍色的花的確是稀有物種，它們所佔的比重不到10%，而且有很多都不是呈現純藍色，而是花青素在鹼性條件下發出的藍紫色。而另一個事實是，據一項研究統計，全世界最受人民喜愛的顏色是藍色——

藍色這麼好看，爲什麼不長在花上？

花花當然不會按照人類的喜好來開，它們的一切都是爲了生存。要想解答爲什麼藍色的花少見，首先要解答一個初中生物課的經典問題：葉子爲什麼是綠色的？

因爲葉綠素。

這是個標準答案，可爲什麼偏偏是葉綠素，而不是葉藍素呢？葉綠素可以幫助葉片吸收陽光，特別是紅橙光和藍紫光，它們不喜歡綠光，所以綠色光被反射出去，葉片因此呈現出綠色。關鍵就在這裏，葉綠素喜歡吸收藍色光，是因爲藍色光含有的能量更高。對於植物來說，吸收更高能的光線可以提高能量的吸收效率，它們沒有理由放棄這樣的光。

如此經濟實惠的藍色光，被植物毫不猶豫的吸收，藍光反射不出來，自然進入不了人的眼睛，這就是藍色的植物很少見的原因。

不過動物界並不是這樣的光景。比如

大藍閃蝶

炫彩孔雀

藍色蜂鳥

不對勁。通常來說，動物身體裏的色素很多是依靠喫進去的食物來獲取的。比如火烈鳥喜歡喫蝦，所以它們的身體粉粉的，假如攝入的食物裏類胡蘿蔔素不足，它們看起來就沒那麼“火烈”了，會呈現黯淡一些的灰色或白色。

世界上藍色的植物這麼少，這些動物到底是從哪裏偷來的藍色呢？

是光。我們剛纔提到的所有顏色，都是依靠色素呈現的，它們屬於化學色。但大自然還有另一種策略，簡單來說就是“用光塗色”，通過表面精細的納米結構使色光發生干涉和衍射，只保留特定波長的色光。這樣的顏色被稱爲“結構色”（structural color），又名“彩虹色”（ iridescence color）。

從直觀視覺上來說，結構色看起來閃着金屬光澤，有點像時尚配色裏的鐳射色。而且在不同的角度觀察時，會呈現出不同的色彩。

現在讓我們把藍色大閃蝶的翅膀放在顯微鏡下。

你首先會看到堆積在一起的鱗片。假如你徒手抓過蝴蝶，一定會在手指上留下一些粉末狀的東西。那就是蝴蝶翅膀上的鱗片。顯微鏡下的鱗片排列地錯落有致。

繼續放大，你會發現鱗片並不是一個簡單的薄片，它從側面看就像是“聖誕樹”，有好幾層分叉。其實，每層分叉都是一層角質層，厚度在幾十至幾百納米，這些角質層本身都是透明的，相鄰的角質層之前隔着空氣層。

你可以把它想象成Lady M的千層蛋糕。一層奶油一層班戟薄餅，交替排列。

角質層產生的效應和肥皂泡類似。透明的肥皂泡在陽光下會呈現彩虹般的炫彩。這是因爲肥皂泡表面的薄膜會發生薄膜干涉。陽光照向透明的薄膜時，一部分光直接在外表面被反射，我們叫它先頭部隊。還有一部分先折射進入薄膜，在內表面被反射，再折射出薄膜，我們叫它斷後部隊。射出薄膜後，先頭部隊和斷後部隊的兩束光相遇，會發生干涉。

此時，如果兩束光走過的路程差是其波長的整數倍，光波就會疊加，信號會增強，這叫相長（長大的長）干涉。

光波疊加，信號增強，這就是相長干涉。（圖源：wiki）

我們都知道，不同色光對應着不同的波長。所以經過了薄膜干涉，某種特定波長的色光將會變得明顯，像個篩子一樣篩出了特定的色光。具體什麼顏色，取決於薄膜的厚度和光線的入射角度。薄膜較厚或者入射光線比較垂直時，泡泡偏藍色；如果薄膜較薄或者光線斜射進入，泡泡呈暖暖的黃色。

我們再說回翅膀的鱗片。肥皂泡雖有顏色，但並不強烈。可如果把好幾個泡泡摞在一起呢？鱗片的“聖誕樹”上，每一層角質層都相當於一個肥皂泡薄膜，當它們垛堞在一起時，薄膜干涉效果就會顯著增強，假如每一層經過干涉都產生了淡淡的藍色，那麼經過6~10層的累積，藍光連續加劇，其餘色光連續減弱，最終就能呈現出驚豔亮眼的炫彩藍色了。當光從不同角度入射時，薄膜干涉的情況會發生變化，這也就解釋了爲什麼從不同角度看，翅膀的顏色會有差異。鳥類的藍色羽毛，也是類似的原理。