為什麼進化選擇用視覺感受電磁波，用聽覺感受機械波呢？

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我們看到電磁波，聽到機械波，為什麼不是反過來，看到機械波，聽到電磁波呢？
我不知道聲波是不是遵循波路最短，但既然聽聲可以辨位，那麼也就可以成像咯？

謝劉柯邀

可以從光和機械波的兩個主要區別來分析這個問題：能量區別和頻率區別
1.光與聲（機械波）的頻率和能量
大家可能都非常容易理解，一個光子的能量跟一個機械波的能量不在一個數量級。實際上，討論單個光子的能量也沒有多大的意義，因為人是在地球的自然環境之中生存的，人最需要感知的是自然界的光照(源自太陽)和自然界的聲音（60db左右）。我們可以先考察一下陽光的能量隨頻率(波長)的分布：

可以看到，無論是在被大氣層吸收前，還是在被大氣層吸收之後，太陽光譜中能量最高的部分，恰好就是我們視覺感知的光譜部分(波長380-750nm)，我們據此可以定義這個頻率段為最優頻率段。波長的不同給我們的感官區別在於顏色的不同。

這當然絕非偶然，而是由數十億年的地球生物與環境的演化導致的。
太陽光在地面的能量密度大概在1.3KW每平方米，但是我們的人眼一般並不是直視太陽，而且並不感知全部的光譜。

單位面積吸收的可見光的能量強度衡量單位之一是照度(Illuminance)，居家環境的照度大概為300勒克斯。對於自然光來說，每W每平米的能量密度對應大概600勒克斯的光通量。據此，我們可以大概的估算，自然環境中(人眼接受的)光照的吸收能量密度為2瓦每平米。

考慮到人眼的機構特性，瞳孔面積會隨著光照的強度自動的變化。瞳孔（Pupil 考慮為圓形）半徑通常在1到3.5mm之間變化，自然光下瞳孔半徑較小，為簡化計算取值為1mm。那麼，攝入人眼的光照功率為2×10^(-6)*1^2*3.14. 約為6×10^(-6)W，為隻眼睛在自然光下接受的光照功率。這屬於日常生活中比較強的光照情況。

對於人耳來說，其感知振動的機構主要為骨膜，但是聲音傳導的介質除了空氣外，還有頭骨、皮膚等

人耳對不同的頻率，感知靈敏度不同。

聽覺的頻率範圍主要在20到20KHz，波長大概在17mm到17m之間。人耳感知的能量範圍在10^(-12) ~ 10瓦每平米。總體上能量密度比光照的能量密度高多了。
我們或許不能像在光照的情況中定義最優頻率段一樣定義聲音的最優頻率段，但是考慮的生物界，特別是主要生活在空氣環境中的生物的聽覺頻率範圍都跟人類的大同小異，可以置信的認為，人耳的聽覺頻率段也是自然界聲音中的最優頻率段，是信息最豐富的部分。

可見光的頻率範圍（自然光最優頻段）為4～8×10^(14)Hz，由於頻率高，波長短，其穿透性能差，不能繞過自然界中常見的障礙物傳播。而聲波（自然界聲波最優頻段）的頻率低，波長長，能繞過大部分常見的障礙物。
由於光的頻率高，作為載波，它能承擔更多的信息，具有更高的空間解析度和時間解析度。而聲音在這兩個方面則是落後很多。

2.光感與聲感
由於光照的功率太小，而且具有極高的空間解析度和時間解析度，要充分的感知其中的信息，人需要很多細胞高密度的分布在小的區域內，並且以快速光化學反應的方式轉換光信號成神經信號。

在人眼的視網膜上，主要有兩種感光細胞：視桿細胞(Rod)和視椎(Cone)細胞 [1]。視桿細胞有大概一億兩千萬個，在視網膜上廣泛分布，但是他們不能感知色彩，只感知光感，在光線不足的情況下，主要是視桿細胞作用，因此我們在晚上看不見色彩。視錐細胞則僅有7～8百萬個，主要分布在視網膜最為敏感的黃斑區(fovea)。並且對色彩敏感。按照對不同色彩（紅綠藍）的敏感性，可以進一步的劃分三種視錐細胞：短波(S)、中波(M)、長波(L)視錐細胞。

分別對藍色、綠色和紅色最為敏感。要注意各種視錐細胞也能感知其他色彩，只是對應的放電強度不如最為敏感的顏色。人能產生顏色的感覺，來自三種視錐細胞對不同波長光線的神經信號差異，人能感知的所有顏色可用這三組信號的強弱表示。也就是說RGB色彩的混合，是人腦在視覺信息處理的時候人工混合的。

三原色是人的色覺系統決定的，甚至不適用於其它動物（貓、狗等就有不同於人類的感光細胞）。我們用三原色可以混合出其它顏色，是因為我們的視覺系統無法區分其他的顏色的神經信號和三種神經信號混合的信號。而物理上根本不存在顏色，不同顏色的光本質是不同波長的電磁波，顏色是視覺系統進化來的功能，以便於在大自然中識別不同的事物。

這種細胞結構、功能、和分布為我們的視覺的高空間解析度解析度提供了基礎。

在時間解析度上，靠的是極快的光化學反應。以視竿細胞為例：

其中關鍵的一步，是11-順式視黃醛(11-cis-retinal)在光照下異構為全反式視黃醛(all-trans-retinal)，使視紫紅質(rhodopsin)構象發生變化，啟動了對大腦的神經脈衝，從而形成視覺。

反應速度在10^(-12)秒（皮秒）量級，為視覺極高的時間解析度提供了基礎。

在聽覺上，由於聲音的頻率低，我們因此並不需要太高的空間解析度和時間解析度。我們對聲音空間的感知是通過兩隻耳朵的聲音時間差來計算的。在時間解析度上，機構也是非常粗糙。

感知聽覺的最小機構是聽毛細胞，他會隨著聲音（機械波）振動，轉化為神經電位。能翻牆的各位可以看youtube視頻：隨音樂起舞的聽毛細胞：
https://www.youtube.com/watch?v=Xo9bwQuYrRo總結：

我們感知的聽覺和視覺範圍都是經過數億年演化來的，這兩個頻率範圍是分別是自然界中光和聲的信息最豐富的頻率範圍。
由於光和聲音的能量密度不同，導致他們能觸發的反應機制不同。觸發光化學反應僅僅需要很少的能量，而觸動細胞振動(聽毛細胞)則需要較大的能量
光的頻率高，空間解析度極高，這需要視網膜上的神經細胞高密度的存在；聲音的空間解析度低，則不需要那麼多細胞集中分布
光的時間解析度極高，只有光化學反應能夠支持；聲音的時間解析度低，細胞隨之振動就足夠
光的頻率差異導致色覺，聲的頻率差異導致音高感知的差異。但是他們對一個人的重要性不同。色覺對每個人的視覺理解很重要，因此每個人都有很高的色覺辨識能力，而音高對除了音樂家之外的大部分人的生存則沒有太大的影響，因此大部分人的音高辨識能力都非常可憐。
視覺和聽覺的機構，似乎都是本著「夠用」、「好用」的原則，使用最少的資源來達成最大的目的

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[1] Standring, Susan. "Gray』s anatomy." The anatomical basis of clinical practice 39 (2008).

謝 (那個怎麼吃都不肥的小細) 腰，
（多圖長答案預警，流量黨慎點）

所謂的看與聽只不過是人類把這兩種知覺進行的定義而已，只不過是一種叫法而已，沒有實際意義，我想題主的意思應該是感知側重點吧，比如我們能通過視覺看到周圍，而並不能通過聽覺「看到」周圍的具體環境細節，只能聽出來大概那個方向有東西之類的

但是是不是所有動物都這樣呢？明顯不是的，我們之所以在進化中形成這樣的感官體系，只是因為我們的生活環境是陽光充足的地方，所以視覺是更好的體系，它能讓我們看的很遠，能分辨顏色，顏色對於以果實為生的靈長類來說十分重要，你可以分辨出它到底熟沒熟、是否爛掉了，以及哪種果實看起來像是有毒的，如果通過聲音來感知的話，你無法獲取顏色；而且光相對於超聲定位來說能做到更加的精細，因為波長更短，（可以理解為有一個像素更高的相機）~
而對於那些長期生活在黑暗的洞穴或者較深的海洋內的生物來說，因為沒有光，視覺就顯得不再那麼重要了，比如蝙蝠

它通過超聲波的反射來感知周圍的環境，哪裡有獵物，哪裡有障礙物等等，其實就是聲吶，因為反射回來的波與發出去的波有所差異，而這些分析這些差異就可以得出距離、大小甚至形狀的信息，進而「成像」，做出來的像就跟去醫院做B超差不多，當然蝙蝠的信息處理速度與精細度恐怕要高於B超幾個數量級……放一個聲吶成像的圖，用來探測海底的，我猜海豚腦中的圖像大概就是這樣的吧

(這個顏色不是海底的顏色，它只是代表了聲強)

差不多已經回答了題主的問題了，放幾個Bonus：
這個世界上不光是視覺和聽覺兩種感受器呢~還有比如蛇最擅長的熱成像

（顏色代表溫度，紅色的代表熱藍色的代表冷）熱成像很重要的一點是「追蹤」，如果你剛剛走過一個地方，那個會留下微弱的熱量，熱就可以跟著你的腳印跟蹤你，並且蛇可以在複雜環境下（濃密的草叢，樹林等）來感知獵物的位置，在這種情況下你很難找到它（因為你的視線各種被遮擋），它可是看得清你，誰是刀俎誰是魚肉高下立判了吧？

以及鯊魚比較靈敏的感官，磁感器
由於生物體是帶電的（大量的電解質在體內的流動，神經信號等等）會產生一個微弱的磁場，如果有足夠靈敏的磁場感受器的話可以捕捉到這個磁場，即使是沒有光的地方也能捕獵

這個技術用於在機場安檢的掃描，被稱為毫米波掃描器(Millimeter wave scanner)用來探測衣服下面的金屬和電磁信號，掃描出來的圖長這樣

不算太清楚，但是用來捕獵足夠了~

總的來說「看」這個概念不過是因為視覺是人類的主要感受途徑罷了，對於別的物種來說「看」的途徑是多種多樣的

以上
（下面是給沒有物理常識的人補充的一些波的知識，高中物理學的不錯的人不用看了）

=======================其實就是給妹妹大人科普的分割線======================

首先，什麼是機械波？

機械波就是物體通過振動產生，並通過介質而傳遞振動的過程，概念抽象但是很好理解，比如

這個玩意都玩過，紙杯作為一個收集振動的裝置，棉線作為傳遞振動的介質，另外一段的紙杯作為接收振動的裝置，然後你就能聽到別人發出的機械波了

什麼是電磁波？電磁波，是由同相且互相垂直的電場與磁場在空間中衍生髮射的震蕩粒子波，是以波動的形式傳播的電磁場

不懂？我知道你看不懂了啦，給你一個簡化版的解釋
機械波與電磁波一樣，都是波，所以類比一下，比如水波：

那些有高有低的紋路就是波，組成這個波的水分子你可以想像成「光子」，可見光就是一種電磁波，由無數小小的光子排列成水波的樣子組成，每道波紋之間的間隔（也就是波長）越長，對於人類來說感知為越「紅」，越短的話感知為越「紫」，從短到長就是光譜的分布（右半邊是可見光區）

於是這些不同幅度振動的光子們組成了我們眼中的世界，只不過這些光都是反射的太陽光罷了（也有例外，比如熒光），它們本身是不發光的，所以太陽落山了你就看不到它們的顏色了

下面說說視覺與聽覺的接收器

人類的眼睛最早是由一個簡單的感光功能進化而來的，（多謝 @小強的指證，此時因為紫外線過強，有感光能力可以躲開強光，增加生存率）人眼是由許許多多光感細胞組成的，每一個細胞感受一點點的光，把光信號轉換成為電信號，傳給大腦，然後通過大腦的拼接組成一整張圖（如下圖所示，那些有顏色的就是感受顏色的細胞），你就能「看」到這些電磁波了~原理基本跟照相機一樣

然後是聽覺
人類的耳朵是主要是用來感受通過空氣傳播的聲音（機械波）的

最重要的那個結構叫做鼓膜，空氣中的振動傳遞給鼓膜，鼓膜也就跟著振動（像是隨著聲音翩翩起舞一樣），這些振動的頻率由聽覺神經轉化為電信號，傳給大腦解析，你也就「聽」到了所有的聲音，這其中任何一個環節出毛病了你就聾了~K神說了，再具體一點的話，將振動頻率轉化為電信號的是柯蒂氏器：柯蒂氏器_百度百科多謝K神！

大概就是這樣啦~已經是用最簡單的語言來解釋了……應該能看得懂吧……

以上
@恆變滿意了嗎？~

聲波的波長更長，衍射更嚴重，形成的圖像更模糊；同時這也使得聲音傳播的障礙少了可以隔著障礙聽聲音；
綜合起來說，在人可以感受到的範圍內，聲音攜帶的信息更多的在頻率里而光攜帶的信息更多在方位里。
所以像人就是忽略了一部分聲音的方位信息，有些動物是色盲，忽略了一部分光的頻率信息。

另外我覺得，像蝙蝠那樣天天叫也挺累的。

知道衍射極限嗎？如果要用聲音成像那要多大的耳朵。

你聽到的電磁波就是視覺，你看到的機械波就是聽覺。

隔牆有耳知道吧？要是能看到聲音的話，即使關上門也不能阻止你偷看別人洗澡了……
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開腦洞答一下，聲音在空氣中的速度大致340 m/s，人耳能聽到的聲音頻率範圍是 20-20k Hz，對應波長是 1.7 cm ~ 17 m之間。相較於可見光幾百納米的波長，這麼大的波長導致波傳播過程中衍射現象十分嚴重，因而憑藉聲音準確定位是十分困難的。試想假設你耳朵接受到的聲音以圖像的形式呈現出來，將是一個多麼混亂的場景！

也有利用超聲波來「看」的生物，比如我們都知道的蝙蝠以及海豚。超聲波無疑可以很好地定位物體，甚至能傳遞包括物體形狀的信息，就如同盲人用手摸一樣，相對於可見光，超聲波能傳遞的信息還是太少了。

其實不僅有用聲音來「看」的，還有用化學物質來「看」的生物，例如螞蟻和某些植物等。生命的解是無限多的，但是生命的特質限制了生命的發展高度。正因為人類的這種生理特質使得人們可以清楚的看，廣泛的聽，耳聰目明，人類才能夠更加廣泛地適應這個世界，並留下自身深刻的印跡，成為生命發展長河中的奇蹟！

幫忙解釋一下羅伯特的答案：
視覺的定義就是人類因感受（可見光範圍內）電磁波產生的感覺，聽覺定義是人類因感受機械波振動產生的感覺。所以所謂的看和聽/視覺和聽覺，先天的定義就是對應光和聲的感知。題主的問題換成另一種問法就是，為什麼進化上選擇動物是喝到水和吃到飯，而不是吃到水和喝到飯呢？羅伯特的答案就是：你喝到了飯那就是吃飯，吃到了水就是喝水，定義或者習慣用法問題，不用深究。
所以原題主第一段中還有標題對問題的表述不夠清楚，讓人以為在問為什麼不是聽到畫面或者看到聲音的問題。不過他在第二段中補充到了聽覺成像的問題，所以我認為他實際問的是為什麼不利用聽覺而是視覺來獲取空間有關信息的問題，那麼kyoukai的答案已經很全面了，我也不啰嗦啦

聽覺和視覺從接受外界信號的角度看確實有一點相似，不過相比而言，聲音的頻率太低了，例如中央 C 的頻率約為 262 Hz，摺合波長 1.3m 。根據物理學原理，波具有衍射效應，衍射範圍和波長成正比，直接推論是，如果要」看到」聲波的話，成像的精確度在米的量級。。具體效果請拿 PS 將任何一張照片高斯模糊至你無法辨別任何大小在 1m 以下的物體為止。。

而電磁波波長遠遠小於聲波。眼睛接受到的電磁波波長在幾百納米左右，衍射的範圍也在這個數量級，與前面的數字對比（米～微米），通過電磁波可以分辨更多的細節。

視覺感受到的電磁波範圍恰好是陽光中能量最高的波段，大概是長時間的進化導致的結果。

另，衍射的範圍正比於波長除以物體尺寸，因此同等大小的物體，波長越小解析度越高，成像質量越好。蝙蝠之所以利用超聲波成像，原因在於超聲波比人耳感知的聲音波長短，能夠提供更多的周圍環境信息。最高票答案中的熱成像，原理是感知紅外線（電磁波的一種），因為它的波長比可見光長，因此得到的圖像不如肉眼看到的圖像清晰。

看大家說的那麼複雜，那我就說個簡單點的

人耳聽到的聲音波長在0.017--17米，而看到的光的波長為400-800納米

也就是說，如果人是看到聲音的話，那麼一個1cm以下的物體是基本不會被看到的，對於進化來說毫無意義，所以就採取了這麼一種不太佔用資源的方式來感知機械波。

當然，人如果和蝙蝠一樣能發出超聲波也自然可以看到聲音了。不過精細度相比電磁波還是要差很多，不具有競爭優勢。

什麼叫視覺？對可見光的感知。什麼叫聽覺？對周圍介質機械振動的感知。所以說視覺是用來感受光的，聽覺是用來感受聲音的，

光感細胞可以看到可見光,可見光可以折射.
聲波可以引起物體振動,可以穿透組成生物的物質
所以就現在這個構造了

聲音成像可比用眼睛看東西要複雜多啦,辯位是一回事,成像太難了.就算能成像,顏色怎麼辦..
自然界有很多東西可以探測,比如溫度,振動(不算可聽範圍內的振動),電磁波,機械波,
溫度變化,氣流,壓強,氣味,含氧量等等等等等等.人類挑選了其中的幾個,還是比較互補的幾個,
管電磁波的接收叫"看",管機械波的接收叫"聽"

其實這裡的邏輯是挺深奧的，沒有人完全的弄明白。光速不變，光波比聲波的地位更加特殊，這兩個不是本質上對等的東西，因此視覺和聽覺可能也存在本質不同。

古人云：惟江上之清風，與山間之明月，耳得之而為聲，目遇之則成色。

樓上波長論說得好，但是這毫無意義

聽覺本來就是因為震動產生的機械波經過介質的傳播到達聽覺器官，才會被聽到，電磁波是電場磁場震動產生，不依賴於介質，故電磁波是不會被聽到的。

視覺本身就是對光的感知，眼睛便是由最早的感光細胞進化而成，而光是電磁波的一種

跟波長沒關係，而在於本質，這個問題的本身就有問題。如果眼睛能看到聲音了，它必須擁有聽覺器官的構造，我們稱它為耳朵；耳朵能聽到光波的時候，它必須擁有視覺器官的結構，我們稱之為眼睛。如此而已

就我一個人覺得問題本身有問題么……

電磁波和機械波通過眼睛（視覺神經）和耳朵（聽覺神經）轉化成了電信號。那問題應該是大腦對電信號的處理而不是眼睛和耳朵對信號的轉化和接收吧？

為什麼大腦只對視覺神經傳過來的電信號進行成像呢，要不誰把耳朵和眼睛的神經做個手術顛倒一下？

反過來用機械波成像用電磁波感覺振動?這不是最優解

實際上人也有蝙蝠、海豚一樣看到聲音的能力。在人的成長過程中大腦處理視覺的部分在能夠接收到光的情況下，由於光的質量較好，會選擇處理光。但是有些人是生下來就失明的，如又見回聲定位：用耳朵看世界的盲人 Daniel Kish 。有人在他身上做過試驗，讓他聽回聲錄音的同時CT掃描他的大腦，發現他在聽錄音的時候，他大腦中其他人負責視覺的部分非常活躍，從某種意義上可以說他看到了聲音。

這個問題蠻有意思，要想明白為什麼，我們要拋開「看」和「聽」這兩個概念。
首先贊同匿名用戶能量大小的解釋，假如有兩種器官分別接受電磁波和機械波來感知外界，那麼感受信息量大的那個器官必然感覺更豐富，結構更複雜。再者，因為傳播速度不同，同樣頻率的電磁波波長要比機械波小的多，因此感受電磁波的那個器官結構要更精密。
那麼，進化的結果就是接受電磁波的那個器官越來越像眼睛這種樣子。

光波的波長只有幾百納米。如果要用震動成像，得長多大個的瞳孔？

等待神回復