Известно, что человеческий глаз обладает весьма слабыми способностями к ночному видению, поэтому даже не стоит и пытаться разглядеть что-нибудь в полной темноте. Однако, в структуре глаза человека присутствуют высокочувствительные клетки, которые могут активизироваться при попадании на них всего нескольких частиц света, фотонов. В течение нескольких десятилетий ученые пытались выяснить минимальное число фотонов, на которые способен реагировать глаз человека и только недавно исследователям из университета Иллинойса удалось выяснить, что самым нижним пределом чувствительности глаза являются всего три фотона, да и то далеко не произвольной длины волны.
Самыми чувствительными клетками, фоторецепторами сетчатки наших глаз, которые способны регистрировать только оттенки серого цвета, являются так называемые палочки сетчатки, второй тип клеток сетчатки — это клетки-колбочки, способные различать цвета, но имеющие более низкую чувствительность. Поэтому ученые сосредоточились именно на обнаружении нервной деятельности палочек для определения нижнего предела чувствительности глаз человека. Эксперименты, в которых использовались отдельные клетки-фоторецепторы, находящиеся в чашке Петри, демонстрировали их реакцию даже на единичные фотоны света, но реакция клетки на один фотон слишком слаба для того, чтобы этот сигнал мог распространиться до самого мозга человека. И даже если такие сигналы умудрятся дойти до мозга, то нервная система, которая является тщательно откалиброванной измерительной системой, сочтет такие единичные сигналы за сбой, произошедший в нервных клетках.
Во время предыдущих экспериментов ученые выяснили приблизительные числа нижнего предела чувствительности глаза человека, который находился в пределах от двух до семи фотонов. Такой большой разброс объясняется тем, что в то время ученые не имели возможности точного отсчета количества фотонов во вспышке света. Но в настоящее время, благодаря развитию современных технологий, ученые уже обладают такой возможностью.
Во время проведения экспериментов добровольцы были помещены в изолированную абсолютно темную комнату, где в их глаза было излучено ровно по 30 фотонов. Известно, что фоторецепторов сетчатки глаз успешно достигают лишь 10 процентов, поэтому добровольцы получили в свои глаза строго по три фотона. При излучении 30 фотонов в глаза добровольцев правильные ответы были даны ими в большинстве случаев, а при снижении этого количества до 20 правильные ответы стали очень и очень редкими, что позволило ученым считать, что минимальный порог чувствительности глаз равен именно трем фотонам.
В будущем исследователи собираются провести более экзотические эксперименты с участием добровольцев, в которых уже будет учитываться не осознанная реакция этих людей, а будет производиться съемка картины мозговой деятельности, что может дать более точные результаты. Кроме этого в будущих экспериментах ученые планируют использовать странное квантовое свойство фотонов света, которое позволяет одному и тому же фотону находиться одновременно в двух разных местах, и выяснить, способен ли человеческий глаз видеть «раздвоенные» фотоны и как головной мозг интерпретирует такую информацию.