Perché l'occhio umano vede la luce visibile?

E perché solo quella?

Perché i nostri occhi vedono la luce del sole, e solo quella? Sembra una domanda stupida, vero? Beh, non lo è affatto. 

Infatti la luce cosiddetta "visibile" è solo una piccolissima porzione dell'intero campionario di "luce", genericamente chiamata spettro elettromagnetico, che esiste in natura. Fra onde radio, che possono avere lunghezza d'onda di chilometri, fino ai raggi gamma di altissima energia, con lunghezze d'onda inferiori alle dimensioni di un nucleo atomico, intercorrono qualcosa come 20 ordini di grandezza, e le lunghezze d'onda della luce visibile sono un nonnulla, che va più o meno da 400 a 700 miliardesimi di metro (400 è la luce blu-violetta, 700 è la luce rossa).

Tutte queste onde sono concettualmente la stessa cosa. Tutte quante, nel vuoto, viaggiano alla velocità della luce. L'unica cosa che le contraddistingue è la loro lunghezza d'onda, o la frequenza, due quantità inversamente proporzionali, dato che Lunghezza d'onda = velocità della luce/frequenza.  Minore lunghezza d'onda corrisponde anche a una maggiore energia.

Quindi, se concettualmente queste onde sono sempre la stessa cosa, perché vediamo proprio la luce visibile e non, ad esempio, le microonde o i raggi X? Non sarebbe stato bello, e magari anche utile, vedere tutto lo spettro elettromagnetico?

Il motivo è nel modo in cui funziona l'evoluzione della specie, con buona pace dei "disegnatori intelligenti". Infatti, se l'uomo fosse "perfetto", come essi sostengono, perché non può vedere anche le altre parti dello spettro elettromagnetico? Perché queste cose riescono a farle solo i supereroi dei fumetti?

Guardate questa figura. Le parti marroncine indicano le lunghezze d'onda che vengono assorbite dall'atmosfera. Raggi Gamma, X e parte degli UV, quelli a più piccole lunghezze d'onda, sono completamente assorbiti dall'atmosfera, e quindi non arrivano sulla superficie terrestre. Per fortuna, perché altrimenti non esisterebbe la vita, per lo meno nella forma che conosciamo. Questo tipo di onde elettromagnetiche, infatti, è altamente ionizzante, e quindi molto pericoloso per la salute. Perfino virus e batteri, che si adattano a tutto, gradirebbero poco un pianeta in cui queste frequenze dovessero arrivare fino alla superficie. Non è un caso che negli ospedali utilizzino proprio i raggi UV di maggiore energia per sterilizzare gli strumenti chirurgici.

Quindi il nostro occhio non vede queste lunghezze d'onda perché sarebbe inutile vederle. A che serve vedere qualcosa che sulla superficie terrestre non arriva, e che, sempre sulla superficie terrestre, non viene prodotta naturalmente? E quindi, siccome l'evoluzione schifa tutte le cose inutili, il nostro occhio non ha l'optional di vedere questa parte dello spettro elettromagnetico, perché avere un apparato sensibile  ai raggi X e tenerlo perennemente inutilizzato (salvo che per quei pochi secondi dal dentista) sarebbe qualcosa che ci esporrebbe soltanto maggiormente a malattie. Come se l'elefante avesse le ali, senza però poter volare. Quelle ali sarebbero a rischio infezioni, ferite, ascessi, fratture, oltre a essere un fastidio non da poco fra gli alberi della savana, senza servire a nulla di utile.

E quindi uno dei motivi per cui vediamo la luce visibile è che essa è fra le poche zone dello spettro elettromagnetico che non è filtrato dall'atmosfera. E siccome per vedere gli oggetti, questi devono essere illuminati da qualcosa, ovvero l'onda elettromagnetica che gli arriva addosso deve interagire con l'oggetto in modo da portare al nostro occhio i dettagli di quell'oggetto (il colore, la forma), è del tutto ovvio che l'occhio umano si sia evoluto proprio per vedere la luce che chiamiamo visibile.

C'è un altro motivo che ha facilitato la nostra visione della luce visibile: la luce visibile è quella che maggiormente penetra sotto la superficie del mare. E siccome in passato eravamo tutti pesci, (di questo ne abbiamo altre tracce nell'anatomia del nostro corpo) ecco che il nostro occhio attuale ha ereditato dai nostri antichi progenitori la capacità di vedere quelle lunghezze d'onda e non altre. 

Però uno potrebbe dire: bene, ho capito che non avrebbe senso vedere quella parte dello spettro elettromagnetico che non arriva sulla superficie terrestre, perché assorbita dall'atmosfera. Ho capito che questo sarebbe inutile. Però perché non vedere gli infrarossi? C'è una bella finestra di quasi tre ordini di grandezza in frequenze (o lunghezze d'onda), che l'atmosfera lascia passare indisturbata! Non solo: gli oggetti caldi emettono essi stessi infrarossi. Tutti gli esseri viventi a sangue caldo emettono infrarossi, per non parlare di una panchina di ferro sotto il sole, o la bistecchiera sul fornello. Perché il nostro occhio non vede quelle frequenze?

Ci sono alcuni animali che in effetti vedono gli infrarossi. Ad esempio i serpenti. Un essere vivente a sangue caldo emette infrarossi più che l'ambiente circostante, e quindi, se si vive ad altezza suolo, in mezzo all'erba, e ci si ciba di topi, vedere un oggetto vivo tramite il calore che emette può essere molto vantaggioso, perché quel calore risulta ben evidente anche fra le foglie (che sono più fredde), mentre la sua immagine nel visibile sarebbe molto più confusa. Quindi vedere gl infrarossi per gli animali che strisciano risulta vantaggioso. Ma allora, non potrebbe essere vantaggioso anche per noi umani? Certo, la cosa richiederebbe una struttura dell'occhio più complessa, ma magari avere un sensore dedicato a vedere l'infrarosso poteva aiutare, no?

Qui io ho un'ipotesi, che però è solo una mia idea. Noi siamo esseri a sangue caldo. E quindi tutto attorno all'occhio, e l'occhio stesso, o l'ipotetico sensore per infrarossi, emetterebbe infrarossi! Quindi il nostro ipotetico occhio capace di vedere gli infrarossi sarebbe sommerso da un enorme rumore di fondo (infrarossi all around!), e la sua portentosa capacità diventerebbe inutile. Un po' come ascoltare i dettagli del suono dell'arpa in un mondo che trasmette continuamente a tutto volume death metal.

Va bene, la vista a infrarossi si scontrerebbe con alcuni problemi tecnici di rumore di fondo, ma perché allora non vedere le onde radio? Almeno quelle! In fin dei conti hanno strada libera nell'arrivare sulla superficie terrestre, lo si vede dalla figura!

Beh, perché non serve! Sebbene ce ne arrivino in grande quantità, alle specie viventi come noi vedere onde elettromagnetiche di lunghezza d'onda di svariati centimetri fino ai metri e più, non servirebbe a molto. Non sarebbe un superpotere utile, un bonus che migliorerebbe le nostre capacità di sopravvivenza (sempre la solita evoluzione della specie che ritorna!)

Non servirebbe perché onde elettromagnetiche di quella lunghezza d'onda avrebbero una risoluzione spaziale pessima. Ad esempio un ragno velenoso sarebbe invisibile, se "illuminato" da un'onda elettromagnetica di quel tipo, dato che, un'onda elettromagnetica può risolvere soltanto oggetti che hanno dimensioni maggiori della sua lunghezza d'onda. Molto maggiori se vogliamo vederne i dettagli, in modo da capire di cosa si tratti. Le onde radio, d'altra parte, passano i muri delle case, aggirano grandi ostacoli, proprio per questo motivo: hanno lunghezza d'onda sufficientemente grande da non accorgersi che stanno attraversando un muro, una casa, una foresta. Non "vedono" questi ostacoli!

E quindi vedere le onde con lunghezza d'onda di 10 metri non ci farebbe nemmeno trovare il portone di casa, non ci farebbe distinguere il cibo, non ci farebbe distinguere un coniglio da un leone. Un superpotere del tutto inutile, insomma. E l'evoluzione i gadget inutili li ignora. Avere i geni per vedere le onde lunghe, infatti, non costituirebbe alcun vantaggio evolutivo, ma appesantirebbe soltanto la struttura del corpo umano, dato che uno come minimo dovrebbe avere occhi specializzati giganteschi, tipo parabola satellitare. Certo, sarebbe stata una manna dal cielo per i produttori di collirio!