How big is 肉眼可见最小物体?
100 微米!
人不借助显微镜或放大镜所能看清的最小物体，大约是 0.1 毫米，也就是 100 微米宽。微米是百万分之一米。这其实是人眼视力的极限，而不是某个具体物体，而且这个数值只是大致的：它取决于观察者的眼睛状况、光照条件，以及物体离眼睛的远近。
大小
这一极限源于视力，也就是眼睛分辨细节的能力。视力正常（即所谓的 20/20 视力）的人，能分辨出跨度为 1 角分（六十分之一度）的细节。在视力表上，20/20 那一行字母的每一笔画，跨越的正是这个角度。
这一角度对应的细节实际大小，取决于观察距离。视力理想的人最近能聚焦到约 25 厘米处，这个距离称为近点。在 25 厘米处，1 角分对应约 73 微米。向上取整后约为 0.1 毫米，这也是 OpenStax 教材《微生物学》中给出的、不借助显微镜可见物体的大小。
有几个因素会使这一极限变大。近点会随年龄增长而变远，因此年长者的眼睛无法把细小物体拿得像年轻人那样近。光线昏暗、对比度低，以及未矫正的近视或远视，也都会降低视力。
大小比较
- 人类的卵细胞，即卵子，直径约为 120 微米，略大于这一极限。典型的动物细胞宽 10–100 微米，都不超过这一极限。
- 人类头发宽 80–100 微米，大约与这一极限相当。
- 粗粉砂颗粒宽约 50 微米，是这一极限的一半。土壤学家指出，单个粉砂颗粒不借助放大工具无法看清，而砂粒则可以。
- 1 毫米，即公制直尺上最小的刻度，是这一极限的 10 倍。
- 在 6 米外观看时，视力表上 20/20 那一行字母高约 8.7 毫米，每一笔画宽约 1.7 毫米。
限制视力的因素
视力受三个因素限制。光线穿过瞳孔时会略微散开，这种现象称为衍射。眼睛的光学系统无法做到完美对焦，这些被称为像差的缺陷也会使成像变得模糊。此外，视网膜——眼睛后部的感光层——是用一个个独立的细胞来记录图像的，这些细胞的间距本身也构成一种限制。
视网膜中央的成像最清晰，那里被称为视锥细胞的感光细胞排列得十分紧密，间距约为 2.5 微米。离中央仅几角分远，视力就已经明显下降。瞳孔宽度约为 3–5 毫米时，衍射和模糊之间能达到最佳平衡。
分辨细节与察觉物体的存在
0.1 毫米这个数值，指的是分辨细节的能力，例如视力表上字母的笔画。其他一些视觉任务能做得更精细。判断某个点或某条线是否存在，或者两条线是否对齐，即使细节比正常视力极限更小，也能完成。因为察觉一个点或一条线，只需要知道它存在，而不需要看清它的细节。
参考资料
- Types of Microorganisms. In Microbiology. OpenStax, 2016.
- Visual Acuity. In Webvision: The Organization of the Retina and Visual System. University of Utah.
- Physics of the Eye. In College Physics, 2nd edition. OpenStax, 2022.
- Zona Pellucida Genes and Proteins: Essential Players in Mammalian Oogenesis and Fertility. Wassarman and Litscher, Genes, 2021.
- Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.
- Soil Survey Manual. Agriculture Handbook No. 18. U.S. Department of Agriculture, 2017.