今天的故事需要調(diào)用你最大程度的想象力。先拿一瓶娃哈哈搬個小板凳坐好。 我們?nèi)祟惸芸匆姴屎缟喑赛S綠青藍(lán)紫嘛,一點(diǎn)也不稀奇。我們也可以看到它們的混合色,比如紅顏料 綠顏料就是棕色,黃顏料 藍(lán)顏料就是綠色。你可能會覺得,這又有什么呢? 沒錯,你有沒有曾經(jīng)質(zhì)疑過這個看起來是常識的現(xiàn)象呢?為什么紅 綠總是棕色,而不是紅的綠色,或綠的紅色?黃 藍(lán)總是綠色,而不是黃的藍(lán)色,或藍(lán)的黃色? 你或許會開始笑了,這個問題也太傻了吧,世界上怎么可能有紅的綠色,黃的藍(lán)色呢?這些顏色根本不可能存在啊! 這就是問題了…為什么它們不可能存在呢? 這并不是一個愚蠢的問題??茖W(xué)家們認(rèn)為,紅的綠色,黃的藍(lán)色不能夠存在是因?yàn)樗鼈冞`反了一個經(jīng)典的理論,就好像出現(xiàn)了超光速的物質(zhì)一樣是不現(xiàn)實(shí)的。一些人還給這些不可能的顏色取了個名字——禁色(forbidden color)。
禁色為什么不可能存在?
先從眼睛說起。眼睛里面接收光線的有兩類長在視網(wǎng)膜上的細(xì)胞,分別叫做視錐細(xì)胞和視桿細(xì)胞。 視錐細(xì)胞的功能主要是看光線的顏色;視桿細(xì)胞幾乎看不到顏色,主要是用來分辨明暗程度的。 視錐細(xì)胞也分成3類:紅、綠、藍(lán)。 ▲ 上面的3條曲線對應(yīng)著3類視錐細(xì)胞對不同色光的反應(yīng)。下面一行是可見光的光譜。 我們知道可見光按照波長可以被畫成一個光譜,我們看到的彩虹的顏色正好對應(yīng)著這個光譜。根據(jù)這個光譜,每種視錐細(xì)胞對某種特定波長的光有特別強(qiáng)的反應(yīng),對附近的光反應(yīng)弱一些,對遙遠(yuǎn)的光幾乎沒有反應(yīng)(紅視錐細(xì)胞除外)。 你可以把這3類視錐細(xì)胞想象成紅光、綠光和藍(lán)光的粉絲團(tuán)。綠光的粉絲團(tuán)最喜歡綠光,綠光來了它們就會瘋狂地打call,哭著說“看我啊看我啊,你的小可愛在這里”... 如果藍(lán)光來了,它們的反應(yīng)就比較冷漠。 所以我們能看到紅綠藍(lán)顏色之外的顏色是怎么回事? 先以黃色為例。 如果你看到了黃色,實(shí)際上有2種可能性,一種情況是你真的看到了黃光;另一種情況是你同時看到了紅光和綠光,黃色是被你腦補(bǔ)出來的。 我們的視錐細(xì)胞里沒有黃光的粉絲團(tuán)。如果黃光照到了視錐細(xì)胞上,那么紅光和綠光的粉絲團(tuán)都會小激動一下,然后大腦就會讓我們看見黃色。 黃光可以同時激活紅光和綠光的粉絲團(tuán),那么如果一束由紅光和綠光組成的光線照到眼睛里,激活的不也是它倆嗎?那我們看到的不也是黃色嗎?的確如此。 ▲ 綠光 紅光變成了黃色,這黃色其實(shí)是你腦補(bǔ)的。其實(shí)藍(lán)光 綠光的青色,以及藍(lán)光 紅光的紫色,也是你腦補(bǔ)的,自然光譜里沒有圖中的青色和紫色 你可能還會表示不服——為什么把紅色顏料和綠色顏料混合,看起來是棕色,而不是黃色呢? 這是因?yàn)椤厣且环N亮度更低的黃色。 紅色顏料能反射紅光,吸收其他顏色的光線。綠色顏料能反射綠光,吸收其他顏色的光線。它倆合起來以后,紅光綠光之外的光線自然基本都被吸收了,而紅色顏料會吸收一部分綠光,綠色顏料會吸收一部分紅光,所以它倆相當(dāng)于互相把對方的顏色調(diào)暗了。 變暗的紅光和綠光合在一起,在人眼看來還是黃色,只不過是更暗淡的黃色,你的大腦告訴你這叫做棕色。 還不信? 打開電腦的調(diào)色板,在RGB格式中輸入(255,255,0),你會看到黃色?,F(xiàn)在把黃色的亮度降低,比如輸入(60,60,0),你就會看到棕色。 ▲ RGB(255,255,0)是黃色(左),RGB(60,60,0)是一種亮度更低的黃色,或者說棕色 注意到了嗎,紅,綠,藍(lán)的英文分別是Red、Green、Blue,首字母縮寫恰好就是RGB。是的,這不是個巧合,計算機(jī)RGB顯色系統(tǒng)就是利用人類的RGB視錐細(xì)胞可以呈現(xiàn)人能看到的任何顏色的原理。 ▲ 計算機(jī)RGB顯色系統(tǒng)中一些顏色是如何被3原色——紅綠藍(lán)調(diào)出來的。 在計算機(jī)的RGB色彩系統(tǒng)里,括號里的3個數(shù)字分別對應(yīng)著紅、綠、藍(lán)的強(qiáng)度。因此沒有藍(lán)色,而紅色和綠色強(qiáng)度一樣的情況下,你就會看到黃色。如果紅色和綠色的強(qiáng)度變?nèi)?,你就會看到棕色?/p> 如果你再翻出可見光光譜出來,你就會看到,黃光不正好就在綠光和紅光之間嗎?難道說大腦給做了個平均? 那不對啊,藍(lán)光加紅光不是紫色么,不可能是它倆的平均值綠色???而且彩虹里的紫色是怎么來的呢,紫色不是在光譜的最邊上么,它不是只有藍(lán)光的粉絲團(tuán)稀罕么? 沒錯,在人眼中,藍(lán)光 紅光的確是紫色,而比藍(lán)光的波長還短的紫光在我們眼里也是紫色。其實(shí)吧,你看到的紫色也有2種,一種是真的紫光,一種是你腦補(bǔ)出來的紫色。 這是怎么回事? 實(shí)際上,紅光的粉絲團(tuán)其實(shí)還偷偷喜歡紫光,它其實(shí)也會對光譜中紫色區(qū)域的光線有些反應(yīng)。 也就是說,真正的紫光照射到視網(wǎng)膜上以后,不光藍(lán)光的粉絲團(tuán)會很激動,紅光的粉絲團(tuán)的內(nèi)心也有波瀾。因此你才會看到紫色。 這就是為什么,如果把藍(lán)光和紅光混在一起,你就會看到紫色,而不是光譜中藍(lán)光和紅光中間的任何顏色。但這并不是說你真的看到了紫光,你的眼睛實(shí)際上被騙了。 說到這里你應(yīng)該明白彩虹色都是怎么被我們看見的了。可是最初的問題還是沒有解決。 教科書里說,人類不可能同時看到紅 綠,黃 藍(lán),或者說禁色,這是因?yàn)?strong>拮抗理論(opponent-processing model)的存在。 拮抗理論說,雖然人的視錐細(xì)胞的確能看到紅綠藍(lán),但是從視錐細(xì)胞往上,人的大腦里用來看顏色的只有2個表:紅/綠,和黃/藍(lán)。 你可以把紅/綠表想象成一根溫度計,紅色就是零上,綠色就是零下,又有紅又有綠就相互抵消變成0。黃/藍(lán)表也是一樣。這兩個表一搭配,大腦就能讀取所有的可見光。 ▲ 拮抗理論說大腦里有2個表:紅/綠表,和黃/藍(lán)表;人能看到的色彩都可以用這兩個表的取值來表示。 紅/綠表不能同時指示紅和綠,就像溫度計不能同時顯示2個數(shù)字一樣,因此拮抗理論說不能同時看到又綠又紅而不是黃色的顏色(或又黃又藍(lán)而不是綠)。 可是拮抗理論還是無法完全解釋,為什么綠光 藍(lán)光使人看到自然光譜里沒有的青色,而紅光 綠光以后,我們非得看到自然光譜里有的黃色,而不是另一種新的顏色呢? 一個名叫 Hewitt Crane 的科學(xué)家和小伙伴 Thomas Piantanida 開始嘗試創(chuàng)造禁色。1983年的時候,他們說他們成功了。 他們的方法就是把紅和綠,或藍(lán)和黃并排放在一起,然后通過一個復(fù)雜的機(jī)器,使同樣的顏色總是照射在視網(wǎng)膜的同一個地方。 ▲ Crane 和 Piantanida 創(chuàng)造禁色時使用的圖案,它們被投射在視網(wǎng)膜的固定位置上 參與實(shí)驗(yàn)的人說他們看見兩個顏色之間的分界線消失了,紅色和綠色匯合到了一起,但他們看見的不是黃色或棕色,而是一種從未見過的神奇的新顏色。 一開始,其他科學(xué)家們的反應(yīng)是受到了驚嚇,因?yàn)檫@擊碎了他們在教科書上學(xué)到的拮抗理論的基本原理。 但是后來一些人重復(fù)出了禁色,而且參加實(shí)驗(yàn)的不是一般人,而是一群從事視覺研究,對拮抗理論了如指掌的科學(xué)家。 現(xiàn)在有越來越多的開始人相信,禁色是可能存在的。用了50年的教科書,以后可能要被改寫了。 想真正看到禁色需要氪金上面提到的復(fù)雜的器材。普通玩家的你如果想看到禁色,可以盡量讓眼睛斗雞地盯著下面的圖,使左右2個 重合。研究禁色的科學(xué)家們表示這種方法可以讓一些人看到禁色。 開心點(diǎn)啊斗雞眼,雖然你平時看東西都乘以2,但是你可以看到我們凡人看不到的顏色?。?/span> 圖片來源:giphy, wikipedia,Photography of the Invisible World,Softpedia News 參考資料: Bowmaker, J.K., & Dartnall, H.J.A. Visual pigments of rods and cones in a human retina. Journal of Physiology, 298, 1980, 501-511. Bernstein,D.A. (2011). Essentials of psychology. Belmont, CA: Wadsworth, Cengage Learning. Crane, Hewitt D.; Piantanida, Thomas P. (1983). 'On Seeing Reddish Green and Yellowish Blue'. Science. 221 (4615): 1078–80. Hsieh, P.-J.; Tse, P. U. (2006). 'Illusory color mixing upon perceptual fading and filling-in does not result in 'forbidden colors''. Vision Research. 46 (14): 2251–8. https://www./article/seeing-forbidden-colors/ https://www./physics/phys1230/phys1230_sm10/Lecture_Notes/class15_Colors_AddorSubtractiveColors_ColorVision_posted.pdf https://faculty./chudler/eyecol.html https://www./17948-red-green-blue-yellow-stunning-colors.html http://www./dtu/2012/04/monets-ultraviolet-eye.html http://hubel.med./book/b44.htm |
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