¿Visión en la oscuridad realista?

Tl/Dr: Hay límites térmicos si te vuelves mucho mejor de lo que podemos ver. Hacen que sea imposible ver mejor, incluso con el equipo más sofisticado.

Puede que subestimes lo increíblemente oscura que es una cueva.

Afortunadamente, podemos hacer matemáticas.

Una de las primeras cosas que se le enseña a hacer a un espeleólogo en una cueva es apagar la luz. Haces esto para saber qué tan oscura es una cueva. Haces esto para aprender a apreciar por qué necesitas fuentes de luz adicionales. No son opcionales.

Considere esta estructura en una cueva. Tienes una abertura de 2 pies por 2 pies de ancho. Lo suficientemente grande como para pasar. Si eres un verdadero espeleólogo, ni siquiera pondrás la palabra "apretar" allí... ¡es una gran apertura! Conduce a una habitación de 10 pies de ancho, y hay otra abertura de 2 pies por 2 pies en el otro lado. Descubrirá que aproximadamente tres milésimas de la luz de su abertura llegarán a la abertura del otro lado. Combine eso con la realidad de que las rocas absorben gran parte de la luz que las golpea, y quizás una milésima parte de la luz va a la habitación más allá.

En el exterior, un agradable espacio iluminado por el sol emite alrededor de 1000 cd/m^2. Entonces, en una habitación, estás iluminado por 1cd / m ^ 2. Está aproximadamente iluminado como un atardecer o un amanecer tardío.

Ahora entra dos habitaciones. Ahora hay 1mcd/m^2. Esto es aproximadamente la luz de la luna en intensidad.

Entra tres habitaciones. Ahora hay 1ucd/m^2. En este punto, estamos en los límites absolutos de la visión humana .

Ahora vamos cuatro. 1ncd/m^2. Los gatos van a tener problemas para ver aquí.

Si puedo saltarme algunas habitaciones, en 7 habitaciones nos encontramos con un problema fascinante . Todo emite radiación de cuerpo negro debido a la excitación térmica. 7 habitaciones adentro, resulta que la radiación de cuerpo negro de todo es comparable a la intensidad de la luz que atravesó esos 7 pasajes.

¿Qué significa esto? No solo todo brilla de manera uniforme, sino que sus propios ojos también emiten esta radiación . Literalmente, no podrá ver a través de su propia lente porque la lente brillará casi tan brillante como la escena misma.

Así que esto dice que tenemos una región muy pequeña para trabajar. Las habitaciones 5 y 6 son lo suficientemente brillantes para evitar este problema de cuerpo negro, pero demasiado oscuras para que las vea el ojo humano. Hay un mero orden de 6 en brillo entre esos. Ese es el objetivo de tu vista más oscura.

Los gatos pueden ver aproximadamente 6 veces mejor que nosotros. Si puedo agitar a mano eso hasta 1 orden de magnitud, eso deja 5 órdenes de magnitud de visión en la oscuridad, lo que va más allá de lo que los gatos pueden ver pero se mantiene por encima de los límites térmicos.

Probablemente podría obtener otro orden de magnitud a través de un mejor procesamiento. En entornos tan oscuros, te estarías moviendo lento. Si también pudiera hacer que sus ojos se ralentizaran (evitando los movimientos sacádicos), probablemente podría aumentar su tiempo de integración (también conocido como ojos en el tiempo objetivo). Eso probablemente podría darle otro orden de magnitud.

Podrías obtener otro orden de magnitud al dejar caer la resolución de tus sentidos. Cuando se encuentra en entornos oscuros como ese, realmente no necesita una buena visión. De hecho, se sabe que los gatos tienen una visión de 20/100 o peor. Aceptar una visión aún peor le permitiría capturar más "fotones por píxel" (aunque el ojo humano no opera en píxeles).

Entonces eso te deja con 3 órdenes de magnitud. 1.000 veces más oscuro de lo que podrías ver con ojos de gato y largos tiempos de integración es ese límite térmico.

En ese punto, estamos empezando a recurrir a la magia. Es raro que un cuerpo orgánico presione dentro de los 3 órdenes de magnitud de un límite tan fundamental. Lo más probable es que desarrolle habilidades de ecolocalización, que serán mucho más efectivas en esos entornos. De hecho, aquellos que tienen práctica en la ecolocalización pueden caminar perfectamente sin ver nada en absoluto. He visto videos de personas ciegas andando en bicicleta, confiando únicamente en el sonido para decirles a dónde ir.

Déjame contarte sobre la visión oscura realista

Mis ojos son ultra sensibles a la luz. Puedo ver claramente en las sombras que la mayoría de la gente ve como negras. Cuando era más joven, podía leer cómodamente un libro en luna llena. El sol del mediodía es INCREÍBLEMENTE DOLOROSO. Nunca he tenido un par de gafas de sol que fueran lo suficientemente oscuras, ¹ pero he tenido gente haciéndolas para mí que no creían que pudiera ver a través de ellas. Paso la mayoría de los días despejados entrecerrando los ojos al suelo. La visión en la oscuridad realista apesta.

Pero, ¿por qué mis ojos son ultrasensibles? Ha habido hechos y suposiciones de muchos médicos.

• Baja pigmentación en la parte posterior del ojo. Esto provoca una reflexión adicional para los bastones y los conos.

• Bastones y conos inusualmente sensibles.

• Un trastorno cerebral que sobreestima la información transmitida por los conos y bastones.

• Demasiada dilatación pupilar (aunque no en mi caso, a plena luz del día mis pupilas son como un agujerito).

Y luego un médico simplemente se encogió de hombros y dijo: "No sé, así es como eres..."

Francamente, cualquiera o más de las sugerencias que acabo de darte (incluyendo, "No sé, así es como eres...") son razones perfectamente válidas para la visión en la oscuridad. Lo que realmente importa son las consecuencias. No se puede tener una visión en la oscuridad realista sin un dolor realista a plena luz del día (al menos no que yo haya oído hablar).

PD: para que conste, la forma en que veo de noche suele ser en color falso. Mi cerebro sustituye el color por los objetos que reconoce. La suciedad suele ser marrón. Los caminos son azules. Los campos sin árboles son de color blanco grisáceo. Los árboles (piense en "boscosos") son de color verde oscuro. Los colores no son mágicos... Mi cerebro sabe perfectamente lo que estoy mirando, y está haciendo todo lo posible para ayudarme.

_{¹  Anexo 2022: desde que escribí esta respuesta, encontré un par de gafas de sol lo suficientemente oscuras como para no sentir dolor a plena luz del día... son un par de gafas de soldadura. Parezco un pequeño steampunk caminando por la ciudad en mi Fedora (una forma elegante de mantener la luz fuera de mis ojos) y un par de gafas de soldadura, pero bueno, si no puedes vivir la vida fuera de la caja, ¿qué estás haciendo aquí en ¿Construcción de mundos? ¿Tengo razón?}

La respuesta más corta y simple es sacrificar la visión del color.

En la retina, hay dos tipos principales de fotorreceptores; conos y bastones. Los bastones son muy sensibles porque responden a la luz en todo nuestro espectro visual, por lo que no nos ayudarán con la visión del color, pero nos ayudarán a ver de noche.

Los conos, por otro lado, son menos sensibles porque responden a frecuencias de luz específicas, lo que significa que cuando el cerebro procesa las señales de estos fotorreceptores, podemos percibir el color a través de una mezcla de diferentes proporciones de señales. Pero necesitamos más luz para ver con estos porque no toda la luz es absorbida por cada receptor de cono.

Esta es la razón por la que la mayoría de los animales nocturnos son daltónicos; tienen una gran población de receptores de bastones en el ojo y menos conos. Las especies de las que evolucionaron los humanos tenían este modelo, pero a medida que nos volvíamos más activos durante el día, los conos estaban más distribuidos, especialmente en el medio de la retina, porque ser capaz de diferenciar colores da una ventaja para detectar el camuflaje de los depredadores.

También es por eso que nuestra capacidad para detectar movimiento fuera de nuestra visión periférica es mucho mejor que en el medio de nuestro ojo; porque los bordes de nuestra visión todavía son manejados principalmente por receptores de varilla. Es por eso que en una noche oscura detectarás movimiento, girarás para mirarlo y no podrás ver nada.

Entonces, para aumentar la visión nocturna, reemplace los conos con bastones, hágalos más densos y verá mucho mejor por la noche. Eso sí, podría ser bastante cegador durante el día sin poder contraer el iris para hacer una pupila mucho más pequeña que la que tenemos ahora, así que ese es otro factor. Esta es en parte la razón por la que los gatos tienen la forma de iris que tienen; les permite reducir la cantidad de luz que entra en sus ojos durante el día de manera más efectiva. pero, al menos en teoría, aún debería poder obtener un resultado similar con un iris circular fuerte.