Diese Forschung zeigt, dass Menschen einzelne Photonen erkennen können, nicht dass wir besonders gut darin sind.

Im Durchschnitt der Antworten und Bewertungen der Probanden aus insgesamt 30.767 Versuchen wurden 2.420 Einzelphotonenereignisse nach der Auswahl bestanden, und wir fanden, dass die gemittelte Wahrscheinlichkeit einer korrekten Antwort 0,516 ± 0,010 (P = 0,0545; Abb.2a), was darauf hindeutet, dass Probanden ein einzelnes Photon mit einer Wahrscheinlichkeit über dem Zufall detektieren könnten.(Hervorhebung von mir)

Diese Studie hat gezeigt, dass wir besser abschneiden können als zufällige Zufälle, aber nicht, dass wir wesentlich besser abschneiden als zufällige Zufälle.

Basierend auf der Effizienz des Signalarms und des visuellen Systems schätzen wir, dass in ~ 6% aller nachgewählten Ereignisse ein tatsächliches lichtinduziertes Signal erzeugt wurde (Abschnitt Methoden).

Das Zitat, das Sie aus Wikipedia gemacht haben, enthält einen der Hauptgründe für die überlegene Nachtsicht bei Tieren: Tapetum lucidum.Das Tapetum lucidum ist eine Schicht direkt hinter der Netzhaut, die reflektiert.Wenn das Licht in das Auge eindringt und auf die Netzhaut trifft, wird es nicht vollständig von der Netzhaut absorbiert, sondern geht durch das Netz und trifft auf das Tapetum lucidum.Das Licht wird dann zurückreflektiert und trifft erneut auf die Netzhaut, wodurch das Auge die verfügbare Lichtmenge verdoppelt.Das vom Tapetum lucidum reflektierte Licht ist auch der Grund, warum viele Tiere leuchtende Augen zu haben scheinen, wenn Sie sie bei schlechten Lichtverhältnissen beleuchten.

Menschen und anderen Primaten fehlt das Tapetum lucidum, und da wir Menschen auch weniger Stäbchen haben als viele andere Tiere, ist das Ergebnis, dass wir eine schlechtere Nachtsicht bekommen, obwohl unsere Augen das habenFähigkeit zum Nachweis einzelner Photonen.

Und es ist auch so ziemlich eine Frage der Wellenlängenempfindlichkeit. 532 nm Strahlung sehr gut zu erkennen, ist nachts nicht sehr nützlich.IR zu sehen ist.

Je größer die Apertur (Pupillendurchmesser) ist, desto mehr Photonen treten pro Zeiteinheit ein. Wir können die Anzahl der Photonen pro Zeiteinheit schätzen, die benötigt werden, um ein schwaches Objekt zu erkennen. Wie in diesem Artikel ausgeführt, können Menschen mit ausgezeichnetem Sehvermögen unter idealen Umständen Sterne mit einer Größe von 8,5 USD erkennen. Dies entspricht einem Lichtstrom von $ L = 10 ^ {- 0,4 (8,5 + 14,18)} \ text {lux} = 8,5 \ mal 10 ^ {- 10} \ text {lux} $. Die Pupillenbreite von Menschen mit ausgezeichneter Nachtsicht beträgt ungefähr 8 Millimeter, sodass die in das Auge eintretende Lichtmenge $ \ pi \ left (4 \ times 10 ^ {- 3} \ right) ^ 2 \ text {meter} beträgt. ^ 2L = 4,3 \ mal 10 ^ {- 14} \ text {lumen} $. Die Lichtausbeute eines typischen Sterns beträgt ungefähr 100 $ Lumen / Watt, so dass der Energiefluss, der in das Auge eintritt, ungefähr 4,3 $ mal 10 ^ {- 16} \ text {Watt} $ beträgt.

Die maximal mögliche Lichtausbeute einer Lichtquelle beträgt 683 Lumen / Watt. Dies gilt für monochromatische Lichtquellen, die bei einer Wellenlänge von 555 Nanometern emittieren. Wir können also das Sternlicht durch Licht mit einer Wellenlänge ersetzen, die bei einer Wellenlänge von $ 555 $ Nanometern mit einer Leistung von $ 6,3 \ mal 10 ^ {- 17} \ Text {Watt} $ emittiert wird und in das Auge eintritt, und es wäre immer noch nachweisbar; Dies entspricht $ 176 $ Photonen pro Sekunde.

Die beugungsbegrenzte Winkelauflösung des Auges entspricht fast der maximal möglichen Auflösung, die durch die Dichte der lichtempfindlichen Photorezeptorzellen im Auge bestimmt wird, sodass diese Photonen auf eine kleine Anzahl von Zellen treffen. Dies bedeutet, dass Sie in der Größenordnung von hundert Photonen pro Sekunde pro Photorezeptorzelle benötigen, um etwas erkennen zu können, und diese Zahl ist für andere Tiere ähnlich. Andere Tiere können jedoch einen viel größeren Pupillendurchmesser und eine andere Anzahl von Photorezeptorzellen haben.

Für eine gute Sicht ist mehr erforderlich als die Detektion von Photonen. Sie müssen auch wissen, woher sie kommen.

Das Erkennen einzelner Photonen vermittelt einen sehr vagen Eindruck, dass irgendwo etwas Licht ist. Mit ein paar hundert Photonen erhalten Sie eine sehr grobe Richtung, aber immer noch nicht genug, um den Unterschied zwischen einer Maus und einem Stein tatsächlich zu erkennen.

Das menschliche Auge hat zwei Arten von Fotorezeptoren, Zapfen und Stäbchen. (Es gibt auch einen dritten Typ, der für diese Diskussion jedoch irrelevant ist.)

Cones bietet uns eine sehr detaillierte Farbsicht bei Tag. Sie arbeiten nicht bei schlechten Lichtverhältnissen.

Rods bietet uns eine Nachtsicht mit niedriger Auflösung und Graustufen. Sie können einzelne Photonen erkennen, aber der Teil "niedrige Auflösung" macht uns zu Verlierern im Nachtsichtwettbewerb.

Um die Sache noch schlimmer zu machen, hat der zentrale Teil des Auges nur Zapfen, keine Stäbchen. Das heißt, wenn Sie nachts direkt auf etwas schauen, werden Sie sehr wenig sehen.

@Penangol schlägt vor, dass die Erkennung von Infrarotstrahlung einen Nachtsichtvorteil bietet. Während dies zutrifft, scheint der von Ihnen zitierte Wikipedia-Artikel darauf hinzudeuten, dass dies eine seltene Anpassung bei Tieren ist.