有没有觉得在《霍比特人》中咕噜才是最酷的角色？也许吧，只是也许。好吧，在我继续讲之前我要给你们发出警告——我要剧透了。我可是提前预警了哦。也许我也不需要给你来什么剧透，毕竟这出版70年之久了。就好像对于从没看过《罗密欧与朱丽叶》的人来说，我在讲这对恋人双双殉情而死的结局之前总得发个警告吧？哦不，也许刚刚我已经一不小心连带把《罗密欧与朱丽叶》也剧透了。
好吧，现在正式开始剧透。在《霍比特人》图书版里，比尔博在山中的地道里与他的伙伴们走失了。是这么描写的：
“当比尔博张开双眼，他也不知道自己到底是不是睁开了，因为周围漆黑一团，伸手不见五指，什么人也没有。不难想象他心中早已恐惧之极。除了地上的石头，他什么也感受不到，什么都看不到，听不见”。
凭着这一小段文章，你可以在脑海中再现电影中这一场景。这是一幅除了黑色以外什么也没有的画面。你看不到任何东西。这在物理中被称为“超暗”。不久，比尔博发现他的剑倒能发出点微弱的光亮，他便靠这点光寻找烟斗。霍比特人往往能在紧急情况下明确他们的首要目标，所以他得先找到烟斗才行。
我们的视觉到底是如何产生的呢？假如白天你看见室外有一块石头，石头之所以能被看见是因为石头把射向它的光线反射到比尔博的眼中。那么这光来自哪儿？当然来自比尔博的剑，来自剑的光线射在石头上，再反射进入比尔博的眼睛。同时，比尔博的眼球处理了送来的光线，并把信息传输到大脑，于是大脑上形成那块石头的图像。
人类视觉的方式有两种。人类之所以能看是因为某样东西发出光，或者这样东西对光进行了反射。不管哪种方式，人要能看见就必须有光线进入眼睛才行。假如没有光剑，也没有光线，那么什么也看不到。当我们什么光线都没看到的时候，大脑就会给我们发出黑色的信号。
让我们尝试一下这个试验。找你的朋友们（或去交些朋友）并询问他们以下问题：
“假设你进入了一个没有窗户、房门紧闭的房间。房间里，桌子上放着个红苹果。紧接着，有人关了房间里仅有的灯。现在当你在没有光线的条件下再看向苹果，你还能看到什么吗？”
以下是一些可能会听到的回答：
只能看到一片黑暗，根本看不见苹果。
起先眼前一片黑暗，但是过了一会儿眼睛开始适应，能看到苹果的形状，颜色是灰黑色。
所有的答案都与以上两者接近，我发现20%的人会给出第一种回答，80%会给出第二种回答。你去问那20%给出这个答案的原因，大部分都说他们曾去过没有光亮的洞穴。要是你有过这种经历，你就会明白那是一种多么令人恐惧的黑暗（跟“超暗”是一回事）。这20%的受访者中也有一部分人曾在另一些地方体验过这种的情景，例如洗照片的暗房里。你也去找找看有没有类似这种地方吧。祝你好运！
可为什么有那么多人都会给出错误的答案？那是因为他们所认为的黑暗的环境，通常还是有一些光线的。可以或多或少看到一些，哪怕只有一点点微弱的光亮。晚上走到树林里，你能模糊地看到一些周围的环境。若是满月，你就能清楚地看清周围的一切。再举个例子，关掉你房间的灯后，由于街道上的亮光能穿过你的窗户，你还能看到屋子里的东西。
好了，以上就是人类的视觉方式。那咕噜又是怎么才能在一片漆黑中看东西的呢？现在我们就来分析一下它的视觉方式。
想想猫头鹰的视觉方式是怎么样的？它们如何做到在夜晚看清周围一切的呢？有些动物的眼睛就好比我们的望远镜。我们的望远镜不仅具有放大远处物体图像的功能，还可以提高聚光能力。猫头鹰的视觉系统基本上也是这样运作的。如果你有一双更大的眼睛（或瞳孔），你的眼睛可以接受到更多的光线来由大脑加工形成物体的图像。
试着去找一幅双筒望远镜，观察透镜的大小，比你的眼睛大多了，对吗？现在先用你的肉眼看夜空中的星星，再使用望远镜观察，你可以看到更多的星星了。这并不是因为望远镜有放大物体的作用，而是因为它使得你的眼能接收到更多来自夜空的光线。
在洞穴中，眼睛更大或是拿一个望远镜会起作用吗？显然不会。这种“夜视”的方法只会通过接收更多的光线而起作用，如果没有光线（相信我，这个洞穴中没有光线）那也就没有什么能聚起来的了。
如果猫头鹰式的眼睛在洞穴里也顶不上用，军用夜视镜呢？虽然我也不希望扫你们的兴，但我还是得告诉你军用夜视镜和望远镜（在本质上）是一样的。夜视镜上配置着图像感应器和微型摄像监视器。感应器接收到光线（正如摄像机），接着图像被进行加工处理直到能被人眼所见。除了普通可见光谱，这类嵌入式相机也能收集靠近可见光谱的红外线。事实上，多数相机能拍摄出人眼所看不见的物质。一般情况下我们会称这种光谱为“临近”红外线。你家里的电视机遥控使用的也是这个范围的光谱。试试用不同的相机观察遥控器，在一些相机上能够看到遥控器前跳动的光点。因为你的眼睛看不到这一频谱的光线，所以还有些相机索性把红外线过滤器放置在镜头前把这个频谱的光阻挡在相机之外。
夜视镜能帮到比尔博吗？当然不会。夜视镜需要电池供能，在中土世界不可能出现电池。
如果你换台相机使它能看到更远的光谱呢？我们把这样的相机称为热成像相机。为什么它叫“热成像”这个名字？好吧，我解释给你听。一切物质会发光，光的波长取决于物体的温度，对大部分物体来说，这个波长的光落在“远”红外线范围内。因此，一台热成像相机探测到这个范围的波长并将其转化为颜色虚拟的图像。在以上的图像上，不同颜色代表物体不同的温度（通常情况下）。
在上面那张图中显示出了两个坐在地上的小孩。由于他们背后的墙与室内温度差不多（也许20℃），使得墙体显示出的颜色比他们两个的颜色要深得多。然而两个小孩的温度要高一些（体温），所以他们显示出的颜色不同，明显要亮一些。那么在他们面前的地板呢？为什么地板的颜色会比墙体显示出的颜色亮呢？地板的温度与墙接近，但是由于地板反射了来自小孩的红外线，于是就会呈现这样的颜色。
那么这种热成像相机能在洞穴中帮助到比尔博吗？好吧，让我们假设他找来了些干电池，这下可能会起作用。如果所有墙壁的温度均相同（通常温度的确是相同的），在洞穴中相机不会显示洞穴中的任何细节。要是比尔博能把相机靠得更进一点，它便能探测到来自比尔博身体反射的红外线。他也可以移动相机，把能发光的显示屏当作迷你手电筒来用。要是一个人在这个时候和他擦身而过，他也许能在地上看到光点。这得取决于相机的感应能力或留下脚印的人刚刚走过去的时间间隔。
他还有一个方法：取出电池，利用金属和电池生火。
接着让我们探讨一下蝙蝠。对，蝙蝠也居住在洞穴中。然而，它们并不会生活在漆黑一片的洞穴深处，但是他们的确有不同的“视觉”方式：回声定位。原理是利用超声波。你（对，你就是蝙蝠）发出高频率的吱吱叫声，这些声音会立刻在周围环境里传播并反弹到你的耳朵里，使你能听见。通过这个声音，基于声音的返回时间，你可以估计出物体的和你之间的距离。我猜你还能根据回声的类型推测出物体的形状呢。是的，这算不上真正的“视觉”，而属于“感知”。
如果比尔博也想到了这种办法（且之前多次尝试），他就能利用超声波。可是他发出的吱吱叫算不上是超声波，并且哥布林也许也能听到比尔博能听到的任何声音。
看来黑暗的确是一个难以解决的问题。托尔金是如何想办法解决的呢？显然，从上面《霍比特人》的引文看来，比尔博并没有在黑暗中的“视觉”能力。那么咕噜呢？比尔博四处游荡，最后找到了一个住着咕噜的地下湖泊。咕噜在它湖中的小岛上观察者比尔博。它是怎么做到的？若比尔博拔出了他的剑，产生一些光亮，也许已足以让咕噜看清他了。
于是咕噜决定接近比尔博观察。在他们扭打后（咕噜认为它能吃掉比尔博），比尔博戴上了他的魔戒隐身了。咕噜却误以为他朝出口逃走了，而其实想不到比尔博正坐在他的面前，但是处于隐身的状态。咕噜从比尔博身边擦肩而过的时候小说里这样描写的：
“这是怎么回事？咕噜可以在黑暗中看清，而比尔博甚至能从咕噜的背后看到他那双发着暗淡光亮的眼睛——它还在那里——拥有敏锐视觉的咕噜离比尔博仅仅一码的距离却擦身而过”。
这是什么意思呢？谁能准确地解释？当我读到这里，看上去是咕噜能在黑暗中看清是因为他的眼睛散发光线，比尔博也能看到他眼睛发出的光亮。如果托尔金是在他青年时代写下这个小说的，我敢说他大概是受了《兔八哥》一类的动画片中的黑暗场景的影响。如果你在黑暗中看到兔八哥，你就能看到它的眼睛。但是托尔金早在卡通《兔八哥》问世之前就去世了。
所以反过来，没准是《兔八哥》受到了托尔金的影响也为不得而知。
咕噜的夜间视觉方法与我们大多数人的想法是相符的，这点非常有趣。那些认为可以在完全黑暗的房间内看见东西的人也许认为人的视觉和眼睛有关。当然，和眼睛的确是有关系的。但是大多数人认为之所以你能看见东西是因为有“东西”从你的眼睛里出来了，这东西或许是光线，或是“视野”，抑或是其他什么东西。总之，这个观点把眼睛当作了灵敏的声波定位仪或回声定位器，是眼睛主动发出某些东西才让人有视觉功能的。
然而，那个关于咕噜的眼睛会发出光线的观点听起来还是不免有些离谱。还有什么方法能让咕噜在黑暗中看得清呢？
首先，红外线眼是有可能的。我们假设它的眼睛都能够探测到近距离和远距离的红外线。就如我之前所分析的，这种红外线眼睛在某种程度上是能让人看到东西的，但还是无法让他看到洞穴里离他较远的物体，他只可以用来自自身的红外线看到离自己很近的东西。
其他还有什么选择方法吗？会不会是因为中微子呢？因为来自地下湖泊的光？如果是这样，中微子和水之间相互作用会产生光线。中微子是什么？中微子是低质量、无电荷的微粒。它很难被探测到，但当中微子穿过如水这种材料的时候会产生光，如果要探测中微子，就可以利用它的这个特性。
以这种方式产生的光线并不多，但足以让你捕捉到。或许在中土世界里有大量流入的中微子，使得湖水能产生很多光。咕噜居住在那里的原因可能和中微子也有关系。
趁着我们还在讨论咕噜的话题，让我们看看另一个有关他在洞穴里生活的物理现象。咕噜居住在地下湖泊中的一个小岛上，对吧？他靠吃鱼或是其他它从哥布林那儿偷来的东西为生。他隔多久进食一次呢？这是我想分析一下的问题。
对于新手来说，这个问题看上去难以入手。但如果你小心谨慎地来解决这个问题，你也许就会对这个问题有些初步的设想。这就是普通人和一个理学专家之间的差异。没有什么问题可以让我望而却步。
你想从哪里开始？首先，咕噜真的需要进食吗？好吧，它需要能量。我们是哺乳动物（我假设咕噜也是哺乳动物），需要进食，呼吸，喝水（有时还需要啤酒）。我们需要消化这些东西并为我们的身体提供能量。咕噜也需要能量来四处移动，攻击比尔博，这是肯定的。它也需要能量使自己的体温达到一个正常的范围。我们都必须这样这样做。然而，咕噜是一种体温维持在很低的地下生物。如果它不吃东西，它的身体温度会最终达到与周围环境相同。我认为这个结果很不利。对于人类来说，我们要将体温保持在29℃以上才能维持生命。太阳光也能帮助我们增加体温。
为了着手解决这个问题，首先我要通过这两个方式得到一些数值。我会先做出一些猜想，但是接下去会以一种象征性的方式继续。用这种方式，最后我能够得到关于咕噜进食频率的数据表达式，代入随意不同的起始数值，这个表达式就可以给出相应的计算结果。以下是我们所需数值：
●洞穴中的温度：T。如果我来做出估算，我认为这个洞穴、包括里面岩石和水的温度均为10℃。这完全是我的推测而已。我唯一的凭据就是比尔博在他不小心碰到湖水时说这水非常冷。
●咕噜的体温：T。我感觉霍比特人更接近人类，由于咕噜以前曾是一个类霍比特人，它的体温应该与霍比特人相似。但是他并不是一个真的霍比特人，虽然他已在那座山上居住了很长时间。我们不妨认定它的体温为29℃。
●咕噜的质量：m。好吧，我们假设一个霍比特人大约有1m高，这接近于正常人类身高的一半。那么体重呢？我认为它的体重没有人的一半那么重。事实上，我曾估计过绿巨人的体重。这里我就略过其中的细节，直接给出20kg这一推测结果了。我觉得这个体重偏轻，但是我还是打算一直用下去。
●咕噜的比热容：C。我想这个值接近水的热容量左右，约为4.19J/（g?K）。
●消化一条一般尺寸的鱼带来能量：Ef。我得查找一些相关数据。我随便挑了这个网站（http：//www.alfitness.com.au/），查到100g生鱼的能量大约是427KJ。因此，Ef=mf×（4.27KJ/g），其中鱼的质量是以g衡量的。我们假定地下湖泊里一条鱼的平均质量为500g。那就是说消化一条鱼会带来2.13×106J的能量。看吧，大胆推测其实并不没有那么让人望而却步，过程还挺有趣的。
现在假设已经都完成了。我觉得可能还需要一些信息，但就让我们继续前进吧。如果咕噜没有进食，无法保持正常的体温，这就能解释它为什么体温会下降了。所以咕噜一定是因为失去了热量而导致体温下降。以下为3个基本相互作用可以对热能散失做出解释。
第一，存在传导作用。这是在两个相互接触的物体之间的能量传输。能量从温度较高的物体传导到另一个温度较低的物体。对于咕噜来说，由于咕噜的体温比空气的温度高，传导作用大多发生在咕噜与空气之间。因为空气的比热容相当低，我就假设空气中的热传导作用很弱（比任何一种能量传输的形式都要弱）。噢对了，水呢？显然，如果咕噜要在水中呆着，它会比在空气中更快地消耗完他的能量。我想这就是他划船回到家园小岛的缘故。我们假设咕噜没有碰水。
第二，存在蒸发作用。如果你流汗或者皮肤上有水，水分就会从液体变为气态。这个阶段的转变需要消耗热能。热能会来自哪里呢？没错，来自身体，蒸发导致热能与体温的下降。好，我说过咕噜身上没有一点水。如果我们同样也假设它没有出汗（或许它悄悄使用了止汗剂），那就不用担心蒸发带来的作用了。
第三，存在散热作用。一切物体都会散发能量。能量散失的速度取决于物体的表面积和温度。温度较高的物体散失热能的速度更快。这就是我所要考虑的咕噜身上的能量转移情况。为什么？因为这是我可以估计出的数据。如果一个房间里所有的物体的温度都相同会如何？热量还会散失吗？是的，但由于散失过程同样伴随着吸收过程，彼此处于平衡状态，温度就不会降低了。
物体散失能量的速率是多少呢？散失能量的典型例子来自斯蒂芬（Stefan）-玻耳兹曼（Boltzman）定律：一个物体散失的热量取决于物体表面积和温度（以卡尔文温标计算）四次方乘积。实际上，我们也要考虑到外界向咕噜散发的能量。这样，咕噜散失的热量就正比于它体温的四次方减去环境温度的四次方，这个数据是我们能够计算得出的。
对于咕噜的体温与环境温度我已经估算出来了，现在我要知道咕噜的身体的表面积就可以了。我们可以把咕噜的体型类比为一个高为1m、半径为15cm的圆柱体。当然，咕噜的身体实际上并不是一个标准的圆柱体，对吧？假设你能把咕噜的皮肤完全展开，整个面积比圆柱体更大。但是你想过这个问题么：咕噜皮肤表面中有一部分皮肤可能会将热量散发到其他皮肤上。比如手臂部位。如果你将手臂保持在你身体的一侧，手臂上的一部分皮肤会贴住身体的两侧。当然，如果把身体蜷缩成球状，暴露在空气里的皮肤面积会还要小。
所有需要的数值已经假设完毕，接着让我们把它们代入斯蒂芬（Stefan）-玻耳兹曼（Boltzman）定律。我求得的能量散失功率为117W。鱼不是能提供能量吗？咕噜的关键任务是要通过食用鱼以把体温维持在一个稳定的状态。考虑到这点，我不妨把这里散热的功率用不同的单位来表述。通常，功率的单位是J/s，让我把这个单位转化成每秒消耗鱼的质量数。如果我利用上面我已经给出的的数据（单位是J/每条鱼），计算结果会是每秒55mg鱼，或者每秒55个百万分之一单位的鱼。
这难道是说咕噜每秒钟都得坐着吃一小片鱼吗？当然不是。这个数据指的是它吃鱼的平均速度而已。我觉得咕噜必然储备着一定的脂肪，至少它得有个胃，胃里的鱼要消化也需要一定的时间。这样一天下来需消耗的鱼的质量是多少呢？把秒换算成天，我最终得到的答案是每天4.7条。
地下湖泊中看似有许多鱼。那鱼要吃什么呢？好吧，我听到你说什么了。咕噜不仅仅靠吃鱼而活，它也会从哥布林人那儿偷食物来吃（或者直接吃哥布林人）。设定咕噜的25%的食物来源是鱼，那咕噜还是得一天吃1条鱼（或者一天吃500g左右的鱼）。这个食用量真不算小。
鱼的能量呢？难道鱼每天都不吃东西吗？好吧，我真的是在大发空论了，因为我从没见过地下湖泊里有鱼。不过我以前倒是在洞穴里见过有小龙虾，那真的是好久以前了，而且是在洞穴里！有两个关键要素：第一，鱼和小龙虾都不是恒温动物，它们的体温与水温一致，所以不需要进食来维持身体的热量。第二，洞穴中的小龙虾不会经常性地进食，它们只吃从地表过滤进入洞穴的东西，量也很少，所以这些洞穴里的小龙虾也很罕见。行了，刚刚我说的那一大通全是在说小龙虾以什么为食，确切答案我也不知道。
