Вот это плавит мозги - синего цвета не бывает. Или красный, или зеленый, или фуксия, или лавандовый. На самом деле не существует осязаемой, абсолютной вещи под названием «цвет». Цвет существует исключительно в нашем сознании. (Чувак!)
Банан, например, не желтый по своей природе. Чтобы доказать это, спотыкайтесь на кухне посреди ночи и держите перед лицом банан. Какого цвета это? Какой-то грязно-серовато-черный, но точно не желтый. Это потому, что цвета не исходят от объектов; они отражаются. Банан желтый, потому что, когда свет отражается от банана, он снова светится желтым цветом.
Как это работает? Белый свет, такой как солнечный свет или свет яркой лампочки, состоит из длин волн, охватывающих весь видимый спектр. Когда белый свет проходит через призму, вы можете видеть все чистые цвета спектра: фиолетовый, индиго, синий, зеленый, желтый, оранжевый и красный.
Когда банановая кожура освещается белым светом, происходит нечто невероятное. Натуральный пигмент в банановой кожуре под названиемксантофилл химически запрограммирован на поглощение одних длин волн и отражение других. Преобладающая длина волны отражения ксантофилла - желтая.
Но желтого цвета этого банана по-прежнему не существует. Она начинает существовать только тогда, когда отраженный от кожуры свет улавливается миллионами цветочувствительных клеток сетчатки, называемых колбочками. Существует три типа колбочек, каждая из которых отвечает за восприятие различной длины волны света. Колбочки посылают электрические импульсы в мозг, где данные обрабатываются в один узнаваемый цвет: желтый.
Мораль истории с цветом такова - без наших колбочек и без нашего мозга цвета не существуют. И даже когда они это делают, это только в уме смотрящего. Это приводит к захватывающему вопросу: что, если в видимом спектре есть цвета, которые не могут видеть наши колбочки и мозг? На самом деле есть. Так называемыеневозможные цветаилизапрещенные цвета нарушают биологические правила восприятия. Но некоторые исследователи считают, что они открыли способ увидеть невозможное.
Давайте углубимся в науку о цветовосприятии.
Соперничество цветов
Как мы уже обсуждали, цвета, которые мы воспринимаем как красный, зеленый, желтый, жженая сиена и т. д., являются результатом отраженного света, воспринимаемого колбочками в наших глазах и затем обрабатываемого нашим мозгом. Чтобы понять, почему так называемые невозможные цвета нарушают правила визуального восприятия, нам нужно больше узнать о том, как взаимодействуют наши колбочки и наш мозг.
Каждый из ваших глаз содержит примерно 6 миллионов колбочек, сосредоточенных в центре сетчатки. Эти колбочки бывают трех разных длин волн: короткой, средней и длинной. Когда колбочка получает сильный сигнал в своей зоне длин волн, она посылает электрические импульсы в мозг. Задача мозга состоит в том, чтобы объединить миллионы электрических сигналов от каждой колбочки, чтобы воссоздать составное «изображение» истинного цвета.
Мозг, конечно, не компьютер, но имеет свой сложный комок узкоспециализированных клеток. Клетки, ответственные за обработку электрических сигналов от колбочек, называютсянейронами противника. В зрительной коре головного мозга есть два типа нейронов противника: красно-зеленые нейроны противника и сине-желтые нейроны противника. нейроны.
Эти клетки мозга называются нейронами-оппонентами, потому что они функционируют бинарно: красно-зеленый нейрон-оппонент может сигнализировать либо красным, либо зеленым, но не обоими одновременно. А сине-желтый нейрон-оппонент может сигнализировать либо синим, либо желтым, но не обоими одновременно.
Когда вы смотрите на чисто желтое изображение, желтая часть сине-желтого нейрона противника возбуждается, а синяя часть подавляется. Переключитесь на чисто синее изображение, и синяя часть нейрона-оппонента будет возбуждена, а желтая заторможена. Теперь представьте, что вы пытаетесь увидеть изображение, которое одинаково синее и желтое одновременно. Нейроны оппонента не могут возбуждаться и тормозиться одновременно.
Вот почему, мой друг, сине-желтый - невозможный цвет. То же самое верно и для красно-зеленого. Вы можете сказать: «Подождите секунду, я точно знаю, как желтый и синий выглядят вместе - это зеленый! А красный и зеленый дают что-то вроде грязно-коричневого, верно?» Хорошая попытка, но это результат смешивания двух цветов, а не одного пигмента, который был бы одинаково сине-желтым или одинаково красно-зеленым.
Эксперименты с невозможными цветами
Еще в 1801 году, задолго до того, как ученые узнали о колбочках и нейронах, английский врач Томас Янг предположил, что человеческий глаз имеет три типа цветовых рецепторов: синий, зеленый и красный. Теориятрихроматического цвета Янга подтвердилась в 1960-х годах, когда было обнаружено, что колбочки (названные в честь их формы) обладают особой чувствительностью к синему, зеленому и красному свету.
Противоположная теория восприятия цвета существует с 1870-х годов, когда немецкий физиолог Эвальд Геринг впервые постулировал, что нашим зрением управляют противоположные цвета: красный против зеленого и синий против желтого. Теория оппонента Геринга подтверждается тем фактом, что не существует цветов, которые можно было бы описать как красновато-зеленые или желтовато-синие, но любой другой цвет в видимом спектре может быть получен путем сочетания красного или зеленого отраженного света с желтым или синим.
И теория трихроматического цвета, и теория оппонента рассматривались как непреложные истины восприятия цвета более века. Взятые вместе, две теории утверждают, что человеческий глаз или разум не могут воспринимать определенные цвета, описываемые как красно-зеленый или сине-желтый.
К счастью, всегда есть несколько учёных-жуликов, которым нравится раздвигать границы возможного. В начале 1980-х ученые-визуалы Хьюитт Крейн и Томас Пьянтанида разработали эксперимент, целью которого было заставить мозг видеть невозможные цвета.
В эксперименте Крейна и Пьянтаниды испытуемых просили смотреть на изображение двух соседних полос красного и зеленого цветов. Головы испытуемых фиксировались опорой для подбородка, а движения их глаз отслеживались камерой. При каждом незначительном подергивании глаз субъекта красное и зеленое изображение автоматически настраивалось так, чтобы взгляд субъекта оставался фиксированным на противоположных цветах.
Результаты, опубликованные в журнале Science в 1983 году, были ошеломляющими. Если бы люди смотрели на соседние противоположные цвета достаточно долго, граница между ними растворялась бы и возникал новый «запрещенный» цвет. Полученный цвет был настолько новым, что испытуемым было очень трудно его даже описать.
Стабилизируя изображение для отслеживания движений глаз, Крейн и Пиантанида предположили, что разные области глаза непрерывно освещаются светом с разной длиной волны, что приводит к возбуждению одних нейронов-противников и одновременному торможению других..
Как ни странно, эксперимент Крейна и Пьянтаниды был отвергнут как салонный трюк, а нескольким другим специалистам по зрению не удалось добиться таких же впечатляющих результатов. Только в 21 веке невозможные цвета получили вторую жизнь.
Как увидеть невозможные цвета
Когда группы исследователей пытались воссоздать революционные эксперименты Крейна и Пьянтаниды с невозможными цветами, они часто получали разочаровывающие результаты. Вместо того, чтобы видеть совершенно новые оттенки зеленовато-красного или голубовато-желтого, испытуемые чаще всего описывали смешанный цвет как грязно-коричневый. Другие увидят зеленые поля с разбросанными по ним пикселизированными красными точками. Невозможные цвета стали научной шуткой.
Но в 2010 году невозможные цвета снова оказались в заголовках. На этот раз пара визуальных исследователей с базы ВВС Райт-Паттерсон в Огайо полагала, что они определили, почему Крэйн и Пиантанида преуспели там, где другие потерпели неудачу..
В статье, опубликованной в журнале Scientific American, биофизики Винсент Биллок и Брайан Цоу назвали комбинацию отслеживания взгляда и светимости (яркости) ключом к тому, чтобы заставить мозг видеть невозможные цвета.
Биллок и Цоу провели свои собственные эксперименты, в которых испытуемых снова привязывали к опоре для подбородка и контролировали с помощью новейшей технологии отслеживания сетчатки. С изображениями, стабилизированными в соответствии с движениями глаз испытуемых, Биллок и Цоу играли с яркостью двух противоположных цветовых полос.
Если была разница в яркости, испытуемые видели пиксельные цвета, о которых сообщалось в предыдущих экспериментах. Но если бы два цвета были равносветными, т. е. абсолютно одинаковой яркости, то шесть из семи наблюдателей видели бы невозможные цвета. Более того, двое из них могли видеть новые цвета в своем воображении в течение нескольких часов после окончания эксперимента.
Видение невозможно
Можете ли вы научиться видеть невозможные цвета? Хотя мало у кого из нас есть стабилизатор сетчатки в подвале, есть несколько более простых упражнений, которые могут временно обмануть мозг, заставив его увидеть запретное. Самый простой - посмотреть на изображение двух противоположных цветных квадратов, каждый со знаком белого плюса посередине. Расслабьтесь и скрестите глаза, пока два плюсика не сольются в один. Что ты видишь?
Примечание автора: как работают невероятные цвета
Давайте воспользуемся моментом, чтобы оценить чудо цветового зрения. Животное царство разработало биологическую технологию для обнаружения тонких вариаций длин волн энергии отраженного света и преобразования этих данных в трехмерные цветные изображения. Подсчитано, что люди могут видеть до 10 миллионов различных цветов. Какого черта мы развили эту способность; чтобы Crayola могла выпустить 10-миллионную пачку мелков? Некоторые биологи-эволюционисты считают, что трихроматное цветовое зрение развилось у приматов, чтобы помочь нам различать разноцветные ягоды. У других животных есть глаза и мозг, которые могут видеть за пределами видимого спектра. Медоносные пчелы могут видеть в инфракрасном диапазоне. Бабочки и некоторые рыбы воспринимают ультрафиолет. Существование невозможных цветов заставляет задуматься, а что еще есть, чего мы еще не видим.