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gullstrand.jpg俗话说“眼见为实”。对于普通人而言,视觉是我们感知世界、获取信息最可倚赖的方式,其重要性不言而喻。不过,眼睛究竟是如何捕获图像的?它的工作机理又是怎样的呢?这些问题的答案却远非一两句话可以说清。直到约一个半世纪以前,眼科专家、德国人赫尔姆霍茨(Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz)才对上述问题做了较为详尽的研究和阐述。当然,这些工作也是建立在对眼睛的解剖结构有了较为清晰的了解之上的。

我们知道,眼睛通过对光线的折射成像于视网膜。角膜和晶状体是屈光的主要部位,前者贡献了大约2/3的屈光能力,后者负责剩下的1/3。角膜虽然屈光力强,但无法调节;晶状体可以在肌肉的调节下改变曲率,以满足不同情况下成像的需要。常见的近视、远视、白内障等眼疾都与晶状体功能有着密不可分联系。然而长期以来,关于晶状体的屈光机理一直未能有确切的描述,在赫尔姆霍茨之后,关于眼球成像仍有一系列的问题等待解答。不过解答这些问题并不容易:与人造屈光材料不同,晶状体并非一个均质、规则的形状,而是一个分层结构。光线在通过各层组织时折射率一直处于变化之中。要精确描述这一过程必须具备高深的数学和物理基础。还好,这样的人才还是出现了,他就是瑞典人A•古尔斯特兰德(Allvar Gullstrand)。

1862年6月5日,A•古尔斯特兰德生于瑞典兰斯克鲁纳。幼时的古尔斯特兰德就对数学和物理有着浓厚兴趣,不过长大之后他还是选择子承父业做了一名眼科医师。良好的数理功底使得他能够使用前所未有的数学方法来表达眼球的成像机理。尽管这些成果由于语言问题(古尔斯特兰德的著作主要使用瑞典语和德语)被埋没了许久,然而是金子总会发光。更难得的是,在几何光学方面,古尔斯特兰德几乎是自学成才,他没有接受过任何物理学的专业训练,即便如此,他仍然在散光的发病机理等方面成果斐然。古尔斯特兰德还详细描述了角膜的结构,并为接受白内障手术的患者设计了矫正镜片。

而至今仍使古尔斯特兰德名扬世界的,则是他的一项伟大发明。这项发明的影响是如此深远,以至于到今天眼科医生们仍然离不开它。它就是裂隙灯(Slit lamp)——眼科使用最为频繁的光学设备。裂隙灯是一个窄缝光源,照射于眼睛后形成一个光学切面,他的工作原理来自丁达尔效应(Tyndall effect)。

所谓丁达尔效应,指的是当一束光通过胶体,由于胶体粒子的散射作用,使得观察者在垂直于光线走行的方向上能够观察到一个明亮通路。生活中的丁达尔现象并不少见,例如电筒的光柱,影院里放映机射出的光柱,森林里投过树叶缝隙的阳光等等。借助丁达尔效应,裂隙灯在眼球这个胶体内形成一个光线通路,利用显微镜,医生们就能够轻松观察眼前段诸多部位的病变情况了。

除裂隙灯外,古尔斯特兰德还发明了无反射眼底镜(过去的眼底镜由于角膜等眼部结构的反射作用,观察效果不甚理想。古尔斯特兰德改进了旧式眼底镜,将照明系统和观察系统分割开来,得到了性能更好的眼底镜)。从眼科理论到临床发明,古尔斯特兰德的杰出工作照亮了心灵之窗,同时赢得了人们的尊敬。1910年和1911年,古尔斯特兰德两次被提名诺贝尔物理学奖,特别是1911年,物理学诺奖评委会已经确定将该年的荣誉授予他,但是古尔斯特兰德竟然拒绝了!——原来,1911年卡罗林斯卡医学院同样确定将该年的诺贝尔生理学和医学奖授予他。经过一番权衡,身为眼科医生的古尔斯特兰德决定接受医学奖。

值得一提的是,虽然拒绝了物理学奖,但非专业出身的古尔斯特兰德却一直和物理学保持了紧密联系。自1911年到1929年,古尔斯特兰德一直是物理学诺贝尔奖评委会成员,特别是1923年之后,他更是成为该评委会的主席。不过,在他的任期内,物理学界一个天才的成就却迟迟没有被认可,他就是爱因斯坦及其相对论。从1910年到1922年,爱因斯坦几乎每年都被提名为诺贝尔奖候选人,且获奖呼声极高,但由于相对论的确晦涩难懂,且涉及理论物理,与诺贝尔遗嘱的奖励初衷似有抵触,因此古尔斯特兰德始终反对颁奖给爱因斯坦。到1921年,物理学诺奖评委会组织人员分别对爱因斯坦的两个成就——相对论和光电效应予以评估,古尔斯特兰德负责相对论部分,另一位科学家负责光电效应,结果两者的看法都是负面的,导致当年的物理学诺奖推迟未颁发;1922年,评委会再次评价爱因斯坦,这次光电效应得到了承认,古尔斯特兰德仍对相对论持否定意见,这样,爱因斯坦才凭借光电效应取得了迟来的诺贝尔奖。

今天看来,相对论自然完全配得上诺贝尔奖,时间已经证明了一切。当然,古尔斯特兰德在眼科领域的贡献也同样经受住了时间的考验。

丁达尔现象.jpg

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8 Responses to “医学诺贝尔之路(1911):照亮心灵之窗”

  1. ybh 4600说道:

    黑林和托马斯杨也有必要出现下

  2. 金色葡萄说道:

    失职了,这篇文章应该眼科先来写的。谢谢啊

  3. 金色葡萄说道:

    关于裂隙灯,补充一下。裂隙灯的照明光是细细的一片,形成光学的切面。这样可以从侧面来观察眼睛内的透明组织。对于角膜、晶状体和玻璃体都是有一些散射的,通过裂隙光可以看到角膜、晶状体和前1/3左右玻璃体的光学切面。

    在眼科,丁达尔现象专门特指观察房水时的体征。正常状态下,房水中是没有蛋白质渗出的,基本上是水,而不是胶体,所以裂隙光穿过房水时不会有散射光。但是如果有眼内炎症或者损伤状态下,血-房水屏障受到破坏,大分子的蛋白渗出到房水中,相当于蛋白质的水溶液,变成了胶体,于是会有丁达尔现象,看起来就是裂隙光在通过房水的途径上是一个光柱。如果炎症或者损伤更严重,房水中还可能有颗粒状的细胞飘动,裂隙光被这些更大的颗粒散射,会看到闪烁,称为房水闪辉。

    在眼科的病历里,会记录Tyndall(- / +),房水闪辉(- / +)

  4. diesirae说道:

    求普及这位大神在物理学的成就

  5. 李峰说道:

    行李箱http://www.rnols.com/

  6. 龙在天涯说道:

    科普了!

  7. artmunich说道:

    哈哈,天才有时候不转化下思路,其思想的消极意义更加危险

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