25. Zjawiska tak sprzeczne, że aż zgodne, czyli rzecz o kolorach. 6 wrzesień 2007 (czwartek)

Przyznaję się bez bicia: lubię czasem myśleć o różnych rzeczach, o których żadna przeciętna osoba nie myśli. Analizuję nasz świat, zastanawiam się jaka jest jego natura i dlaczego coś jest urządzone tak, jak jest. I nie zawsze wszystko mi się zgadza. Czasem spotykam dwa wzajemnie sprzeczne zjawiska, które trzeba ze sobą pogodzić. Tak jest i tym razem. OSTRZEGAM – BĘDZIE HARDKOR. Kto jest humanistą i nie wyznaje się na fizyce co namniej na poziomie podstawowym, niech sobie daruje tekst, bo albo go znudzi, albo nic z niego nie zrozumie.

Ostatni mój problem brzmi następująco:

Mamy widmo elektromagnetyczne, a konkretnie jego część składającą się z fal świetlnych. Największe fale to te czerwone, najmniejsze – fioletowe. Dlaczego w takim razie kolor fioletowy odbieramy jako tak bliski czerwonemu, skoro leżą na przeciwległych krańcach widma świetlnego?

Inaczej: jeśli stworzymy koło barwne, w którym umieścimy wszystkie kolory w taki sposób, że płynnie przechodzą z jednego do drugiego (patrz rysunek), to czerwień przechodzi w fiolet w bardzo ładny, płynny sposób, równie zgrabnie jak np. zieleń przechodzi w żółć.

Dlaczego? Wszak kolor czerwony i fioletowy są teoretycznie skrajnie od siebie różne.

Oto wytłumaczenia, jakie udało mi się znaleźć w internecie i na grupach dyskusyjnych (dziękuję kolegom z pl.sci.fizyka za pomoc w rozgryzieniu problemu):

Hipoteza 1: Podwójny grzbiet
Fala czerwona ma dlugość ok. 0,38um, fioletowa – ok. 0,77um, czyli dwa razy dłuższą. Ludzki mózg widząc światło fioletowe, przetwarza wybiórczo co drugi grzbiet fali i dlatego światło czerwone tak bardzo wydaje sie być podobne do fioletowego.

Zonk: Wytłumaczenie bardzo ładne, ale byłoby do przyjęcia tylko wtedy, gdyby oczy działały tak, jak uszy. Niestety, w odróżnieniu od fal dźwiękowych, oczy (ani mózg) nie rejestrują i nie analizują długości fali. Fale określonej długości pobudzają określone receptory w oczach i sygnał o tym, które receptory zostały pobudzone idzie do mózgu. Mózg nie wie która fala jest krótsza, która dluższa, a jedynie które receptory aktualnie są pobudzone.

Hipoteza 2: Zdolny receptor
Receptory w oczach podzielić możemy na trzy grupy: L (odpowiedzialne za widzenie koloru czerwonego), M (widzące kolor zielony) i S (kolor niebieski). Odbierają one fale o konkretnej długości; jeśli do oka wpadnie światło innego koloru, wówczas kombinacja liniowa natężenia poszczególnych kolorów z tych trzech receptorów idzie do mózgu, gdzie mózg przetwarza tę informację na stosowny kolor – np światło pomarańczowe pobudza receptory czerwone i żółte jednocześnie; dopiero w mózgu informacja ta zostaje przekształcona na “TO JEST KOLOR POMARAŃCZOWY”. Hipoteza druga mówi, że receptory L są skonstruowane w taki sposób, że oprócz tego, że odbierają fale najdłuższe, mogą odbierać też i fale najkrótsze – czyli fioletowe. Ponieważ zarówno kolor czerwony, jak i fioletowy drażni ten sam receptor, mózg odbiera je jako kolory zbliżone.

Zonk: Teoria świetna i jak dla mnie doskonale tłumacząca problem. Zonk jest tylko jeden – nigdzie nie udało mi się znaleźć tekstu potwierdzającego, że receptory L naprawdę reagują na kolor fioletowy.

Hipoteza 3: Fiolet to… fiolet
Wracamy do receptorów (patrz hipoteza druga). Mamy trzy receptory – L (czerwony), M (zielony) i S(niebieski). Światło fioletowe możemy otrzymać nie tylko jako najkrótszą falę widma elektromagnetycznego, ale też jako mieszankę koloru czerwonego z niebieskim. Zatem fioletowe fale pobudzają zarówno receptory L, jak i receptory S, a mieszankę powstałą w wyniku tego pomieszania mózg odbiera jako kolor pośredni między czerwonym, a niebieskim, zatem fioletowy. Voila!

Zonk: Masło maślane. Hipoteza nie tłumaczy nic. Matematycy mawiają, że dwa najdebilniejsze dowody to przez założenie tezy i zaprzeczenie założenia. Tu mamy do czynienia z tym pierwszym. Zakładamy bowiem z góry, że kolor fioletowy jest to kolor między czerwienią, a niebieskim, a potem tłumaczymy dlaczego mózg odbiera fiolet jako fiolet. Nadal nie ma jednak odpowiedzi dlaczego fiolet jest w kole barw przed czerwienią i co on tam robi.

Hipoteza 4: Zamknięty cykl
Najśmielsza hipoteza (i chyba najlepsza) mówi, że ta cała afera z kolorami to po prostu zwykłe złudzenie, jakim mami naszą świadomość mózg. Jak wspomniałem przy okazji hipotezy 2., w oku następuje jedynie “odczyt” siły, z jaką promień światła działa na receptory L, M i S, a następnie w mózgu następuje analiza materiału. Mózg nie wie, że receptory L odbierają fale o najdłuższej długości, a receptory S – fale najkrótsze. Po prostu ma trzy kolory do dyspozycji i z ich różnych kombinacji tworzy pozostałe barwy w zależności od informacji otrzymanych w oku. Natura lubi symetrię. Mózg analizuje informacje i wie, że jest kolor pośredni między kolorami zielonym, a niebieskim oraz między kolorami czerwonym i zielonym. Ponieważ – podkreślam jeszcze raz – mózg nie wie, że kolor czerwony zaczyna, a fioletowy kończy pasmo światła widzialnego, przyjmuje, że między nimi też występuje jakieś płynne przejście i sprawia, że kolory te wydają nam się podobne – skrajny kolor czerwony (czyli ten o najdłuższej fali) i skrajny kolor fioletowy (ten o najkrótszej fali) zlewają się w jedno. W ten właśnie sposób wszystkie kolory tworzą zgrabny, zamknięty cykl. I właśnie to wytłumaczenie mi się wydaje najwiarygodniejsze.