日常的奧祕 人體 不需要先備知識 閱讀約 6 分鐘

人的眼睛為什麼有眼白?
― 許多動物會隱藏視線的方向

仔細看動物園裡大猩猩或黑猩猩的眼睛,幾乎看不到白色的部分。只有人類的黑眼珠周圍,有一圈又寬又白的眼白。眼白就像一塊招牌,告訴周圍的人「我正在看哪裡」。一般認為,許多動物把這塊招牌藏了起來,人類卻選擇把它亮出來。

發表:2026.11.01 難度:★☆☆(不需要先備知識) 算式只出現在最後的摺疊區
先想像這樣的場景

上課時,老師默默看向教室後方。他的臉明明還朝著前面,全班同學卻都跟著回頭看後面。

在家裡,狗正盯著你看。但狗的眼睛幾乎都是黑眼珠,你很難看出牠到底在看哪裡。

為什麼只有人的視線,能讀得這麼清楚?答案就在黑眼珠周圍那一圈白色的部分。

理由只有兩個

1
白色的背景,讓黑眼珠的位置更顯眼

黑眼珠只要稍微移動,左右兩邊眼白的寬度就會改變。因為白與黑的對比很鮮明,即使離得很遠,也能看出視線的方向。

2
對許多動物來說,視線不被發現比較有利

如果獵物或對峙的對手發現自己的視線,就會處於劣勢。所以許多靈長類相當於眼白的部分是深色的,不容易被看見。

也就是說,眼白是為了「讓人看見視線」而存在的構造。人類為什麼會演化出這種像是把底牌攤開的眼睛呢?我們一步一步來看。

有了眼白,視線在幾公尺外還能被看出來?

眼球是直徑約 2.4 公分的球體。眼白其實是包住這顆球的堅韌薄膜(鞏膜)的顏色。人的這層膜是白色的,從眼皮的縫隙中可以大面積看到。

請試著拉動圖 1 的滑桿。眼球稍微轉動,黑眼珠就會橫向移動幾公釐。左邊是人的眼睛,左右眼白的寬度會改變,所以一眼就能看出位移。右邊的眼睛,眼白的部分和黑眼珠顏色相近。即使移動同樣的距離,邊界也很模糊,不容易看出來。

視線轉動相同角度時 左:人眼(眼白又寬又白) 右:多數靈長類的眼(深色) 黃線=偏離正前方的距離(虛線為正前方位置) 黑眼珠位移 2.1 mm / 可辨識距離約 7.2 m
拉動滑桿,黑眼珠的位移和能讀出視線的距離就會改變
圖 1:左邊是人的眼睛,右邊是眼白部分為深色的靈長類眼睛。黃線表示黑眼珠中心偏離正前方(虛線)的長度。用滑桿改變角度,就能看出左眼靠著眼白寬度的差異,一下子就能判斷視線;右眼的邊界模糊,很難讀出來。

實際算算看,眼球轉動 10 度時,黑眼珠大約位移 2 公釐。以視力 1.0 的人能分辨的精細程度來算,大約從 7 公尺外就能讀出來。當然,實際距離會隨亮度和臉的朝向而變,這只是個估計值。即使如此,也要有白與黑的強烈對比,才能達到這個距離。

為什麼其他動物要隱藏視線?

1997 年,日本研究者小林洋美(Hiromi Kobayashi)和幸島司郎(Shiro Kohshima)用照片比較了 88 種靈長類的眼睛。結果發現,眼白部分完全沒有顏色的物種,只有人類。眼睛的橫向長度,以及露出眼白的面積,也都是人類最大。

其他多數靈長類相當於眼白的部分,顏色和黑眼珠或臉部皮膚相近,都是偏暗的顏色。這樣一來,從外面就很難看出眼球正朝向哪裡。

視線會洩漏心裡「下一步的行動」。捕食的一方一旦視線被發現,獵物就會逃走。在群體裡,也有些動物把緊盯著對方看當作「挑釁」的訊號。自然界中,隱藏視線反而比較容易存活的情況很多。

那麼,為什麼人類剛好相反呢?有力的說法是「合作之眼」假說。2007 年的研究發現,約 1 歲的嬰兒即使對方不轉動臉、只轉動眼睛,也會跟著那道視線看過去。另一方面,黑猩猩等大型類人猿主要是跟著臉的方向。人類可能就是靠著互相展示視線,用「你看那個」傳達心意,才得以彼此合作。

💡 狗是讀懂人類視線的高手

大多數狗的眼睛,眼白都不明顯。然而有研究指出,長期和人一起生活的狗,很擅長讀出人用眼睛指示的方向。人擁有「展示的眼睛」,狗則練就了「解讀的能力」。剛好湊成一對,這一點很有意思。

總結

眼白用白色背景凸顯黑眼珠的位置,讓視線的方向能傳到很遠的地方。多數靈長類的眼白部分是深色的,把視線藏了起來。一般認為,只有人類選擇了互相展示視線、彼此合作的路。

眼白,是把自己的視線交給對方的招牌。
人類放棄了「隱藏的眼睛」,靠著「展示的眼睛」一路合作下來。

夜裡動物的眼睛為什麼會發光,請看〈夜晚動物的眼睛為什麼看起來會發亮?〉;人眼為什麼看不見紫外線,請看〈人的眼睛為什麼看不見紫外線?〉。

🧪 視線能在幾公尺外被讀出來?
  1. 請家人或朋友臉朝正前方,只用眼睛看向右邊或左邊。
  2. 你分別退到 1 公尺、3 公尺、5 公尺的位置,猜猜看他在看哪一邊。
  3. 接著請對方戴上太陽眼鏡,或把房間弄暗,再做一次同樣的實驗。比較看看眼白不容易看見時,猜中的距離會有什麼變化。

到動物園時,也請仔細看看大猩猩和紅毛猩猩的眼睛。牠們黑眼珠和周圍的邊界,應該比人類難看清楚得多。

想知道更多的人 ― 名詞、算式與課本的關聯從國中自然到大學專業課程,清楚標示每段內容屬於哪個程度
接下來標籤的看法
  • 國中國中自然科學會學到的範圍
  • 高中高中「生物」「數學」會學到的範圍
  • 高中+高中的進階內容,或課本專欄的內容
  • 大學高中不會學到、大學專業課程(比較形態學、發展心理學)的內容
  • 研究連大學也不會當作定論來教、目前研究者還在探討的話題

國中名詞:這個現象有名字

國中高中用算式確認:視線的移動,從幾公尺外能讀出來?

把眼球當作球體,用三角比求出黑眼珠橫向位移多少。再算出這個位移看起來大於視力所能分辨的角度時,所對應的距離。

⓪ 基本算式
用符號寫x = R × sin θ 、 d = x ÷ φ
用文字寫黑眼珠的位移 = 眼球半徑 × 轉動角度的正弦。可讀距離 = 黑眼珠的位移 ÷ 能分辨的最小角度
算式從哪裡來眼球是繞著中心轉動的球,所以表面上一點的橫向位移由三角比決定。距離的算式來自:角度很小時,可以把「角度 = 長度 ÷ 距離」當作成立。
符號意義與單位
x黑眼珠中心橫向位移的長度(mm)
R眼球的半徑(mm)
θ眼球轉動的角度
φ視力能分辨的最小角度(弧度)
d能分辨位移的距離(mm)
① 基本數值
眼球直徑(成人)約 24 mm
10 度的正弦值約 0.174
視力 1.0 能分辨的角度(1 分角)約 0.00029 弧度
② 實際計算
眼球半徑(mm)24 ÷ 2 = 12
轉動 10 度時黑眼珠的位移(mm)12 × 0.174 ≒ 2.1
能分辨該位移的距離(mm)2.1 ÷ 0.00029 ≒ 7241
換算成公尺7241 ÷ 1000 ≒ 7.2

眼球只要轉動 10 度,黑眼珠就會位移約 2 公釐。如果白與黑的對比很鮮明,算起來從約 7 公尺外就能讀出來。不過,這是在能分辨清楚黑白線條的條件下的上限估計。如果眼白部分偏暗,邊界會變模糊,可讀的距離一般認為會短得多。

高中高中+眼白為什麼是「白」的,以及容易分辨的程度

高中鞏膜是由膠原蛋白纖維不規則地層層堆疊而成的膜。纖維的方向不整齊,會把光線往各個方向散射,所以看起來是白色的。同樣是膠原蛋白,纖維排列整齊的角膜就是透明的。

高中+要分辨物體的邊界容不容易,很大程度取決於明暗的差異(對比)。視力檢查是在白底黑字的高對比下進行,所以 1 分角這個數值是「條件最好時」的數值。眼白部分偏暗時,和黑眼珠的明暗差變小,即使位移相同,也要走近才看得見。

大學比較形態學與「合作之眼假說」

小林與幸島(1997)測量了 88 種靈長類眼睛輪廓的橫向長度(長寬比),以及鞏膜露出的比例(鞏膜露出指數)。他們報告說,人類兩項都是最大,也是唯一鞏膜沒有色素的物種。他們把多數靈長類的深色鞏膜解釋為「視線的偽裝」。托馬塞洛(Tomasello)等人 2007 年的研究顯示,人類嬰兒會以眼睛的朝向為線索來跟隨視線,這就是後來所稱的「合作之眼假說(協調之眼假說)」。

📖 算式的推導,以及更進階的內容:小林與幸島〈人類眼睛的獨特形態〉(《自然》期刊,1997) / 視力(維基百科)

研究目前還不清楚的事

也就是說,這篇文章的內容也只是「就目前所知範圍內的說明」。眼白的演化故事,至今仍在不斷改寫。

與課本的關聯(依程度分類)

程度科目・單元本文的哪個部分
國中自然科學「動物的身體構造(感覺器官)」鞏膜、虹膜、瞳孔的構造
高中數學「三角比」/生物「動物的反應與行為」黑眼珠位移的計算、視線與行為
高中+視覺與對比眼白部分偏暗為何難以解讀
大學比較形態學・發展心理學88 種的比較、嬰兒的視線跟隨
研究人類演化・動物行為學關於眼白起源的爭論
―與生活的關聯戴太陽眼鏡時,為什麼更難讀出表情和意圖

※本文是寫給一般讀者的科學說明。文中的數值是為了幫助理解原理的估計值與概算。關於眼白的演化有多種說法,本文只介紹具代表性的研究。如果眼睛持續充血或發黃,請向眼科等醫療機構諮詢。