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知道你的大脑有多强吗?它让你看见了一种你根本不该看见的颜色

admin 355

你知道世界上一共有几种颜色吗?

其实A、B、C、D四个答案都不算错。

不过对于我们今天的话题而言,正确答案是E:只有两种,一种是看得见的,一种是看不见的。

看得见or看不见取决于什么呢?

答案并不难想到——取决于有没有光。因为物体的颜色就是它所反射出来的光线的颜色,只有物体反射出的光线进入了我们的眼睛,我们才能看见它的颜色。

不过,说得更准确一些,应该是取决于物体反射出的电磁波的波长。

由于“光”本质上就是电磁波当中的一部分,确切来说就是人眼能够感知到的那一部分电磁波,它们的波长约在380纳米-780纳米之间,因此,在电磁波谱上,波长为380纳米-780纳米的这一小段就被划分成了“可见光谱(Thevisiblespectrum)”;波长为380纳米-780纳米的电磁波则被称为可见光。

超过可见光谱范围的电磁波,人眼就无法感知到了。假如某个物体只能反射出波长小于380纳米的电磁波(譬如紫外线),或者波长大于780纳米的电磁波(譬如红外线),于人类而言,它就是一坨黑不溜秋的玩意儿。

我指的人后面的背景。

“黑不溜秋”虽然也算是一种颜色,但严格来说黑色的物体其实就是人眼辨不出颜色的物体。比如那些只能感受到明度,完全看不见颜色的全色盲,瞅啥都是黑不溜秋的。

从这个意义上来讲,有一种随处可见的颜色你根本就不应该看见,因为它并不存在于可见光谱的范围之内,甚至于根本就不存在于电磁波谱之中——世间没有任何波长的光线能与之对应,照理来说它完全就不该存在于这个世界上。

然而奇怪的是,我们非但能看见这个颜色,而且它的鲜艳程度还不输任何色彩,那便是我们再熟悉不过的,尤其是女神们倍加钟爱的颜色——粉色。

其实说粉色是不够严谨的,因为它与真正的粉色还是有着一定的区别,今天咱们就来撩一撩这个超脱三界之外,不在五行之中的“绝色”!

品红色|Fuchsine

相信我,那两颗球绝对不是粉色

无论在大自然里,还是人造产物中,品红简直是屡见不鲜的颜色了,也有人把它称为“洋红色”。

昨天,咱们的御用美工柯雪妹就拎了一个这种颜色的包包来上班。

我问她:你怎么买了个没颜色的包?

她说:你瞎啊!

所以为了证明我没瞎,就有了这篇文章。

但品红也好,洋红也罢,总而言之这个颜色就实实在在地摆在我们眼前,凭什么说它是不存在的呢?

这事儿咱得从战国时期开始扒起。

大约在公元前223年,秦始皇都还没来得及登基的时候,有一位“样貌平平”的少年,名叫项少龙。

有一天,他从裤兜里掏出一条三棱镜,在善柔妹子的手心里“凭空”变出了一条彩虹,于是便俘获了她的心。

由此可见,三棱镜绝对是你值得拥有的脱单神器。

没错,明人不说暗话,我就是来卖三棱镜的,不然扯项少龙出来干什么?

众所周知,“三棱镜凭空变彩虹”的经典戏法与项少龙并没有什么关系,而是上帝派往人间的光明使者——伟大的人民艺术家……不,伟大的科学泰斗艾萨克·牛顿爵士做的光学实验。

这项实验做起来并不复杂,只要愿意,人人都可以在阳光下重复、重复、再重复地做上千八百遍。那么,三棱镜究竟是如何“变出”彩虹的呢?

首先,我们来看看电磁波谱。

从上图中我们可以看出,在整段电磁波谱当中,绝大部分区域都是没有色彩的,只有可见光谱这一小段被填充成了由红至紫的渐变色。如果仔细辨认,便会发现这些色彩由右至左的排列顺序正是我们耳熟于心的“红、橙、黄、绿、青、蓝、紫”。

机智如我的你一定想到了,这不正是彩虹的颜色吗?

没错,所以我们雨后见到的彩虹,实际上就是一个模糊的可见光谱。

知道你的大脑有多强吗?它让你看见了一种你根本不该看见的颜色

光线在经过不同密度的介质时会产生折射,折射的角度(折射率)由它们的波长决定——波长越短,折射的角度就越大。阳光是由多种不同波长的光线组合而成的,在穿过三棱镜或湿度很高的空气时,不同波长的光产生了不同角度的折射,于是便沿着不同的路径分道扬镳了。而不同的波长的光线会呈现出不同的颜色,彩虹就酱紫形成了。

换言之,彩虹就是多种波长的电磁波在特殊的大气条件下被分割开而形成的,这种现象在物理学中被称为“色散(dispersion)”,阳光因色散而呈现出来的图案就是可见光谱。

所谓“色散”就是,大路朝天,各走一边。

当然,由于大气无法提供最好的折射条件,彩虹充其量只能算是拼多多版的可见光谱,只有在绝佳的条件下将一缕线状的阳光引入一个黑暗的房间里,再利用三棱镜进行分割,才能得到清晰而完整的原装正版可见光谱——你可以清楚地分辨出红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色。

值得一提的是,“红、橙、黄、绿、青、蓝、紫”是色彩学中惯用的分色方式,从物理学的角度来说,可见光谱的分色顺序应当是“红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫”。这七种颜色分别对应着不同波长的电磁波,它们各自的值大约如下:

红:780~620纳米

橙:620~590纳米

黄:590~570纳米

绿:570~500纳米

蓝:500~450纳米

靛:450~420纳米

紫:420~370纳米

注意:由于色与色之间的衔接比较模糊,没有明确界限,因此不同文章给出的数值通常会有差异。

这七组对应的关系是固定不变的,如果某个物体只能反射出780~620纳米的电磁波,那么它在我们的眼中就必定是红色的。对照上面的数值,我们可以由此及彼地想到,假如有一顶帽子,只能反射出570~500纳米的电磁波,那么它就是……

没错,它就是一顶原谅色的帽子!

这七种颜色的光有两个非常有意思的特点:

一是这些光线无法被再次分割,无论让分割出来的任意光线再独自穿过多少次三棱镜,它都不会再发生任何改变。正因如此,只要集齐这七种颜色的光就能召唤出牛顿,给你布置五百份家庭作业……

才怪。

正因为它们无法被再次分割,所以被称为“单色光”;与其相反的就叫做“复色光”。

But,这并不意味着你见到一束黄色光或一束紫色光,它就一定是单色光——这便是它们的第二个特点:在可见光谱的七大光色中,只有“红、绿、蓝”这三种光无法通过其他颜色的光线合成,其余四种光色是可以通过其他颜色的光线合成出来的。

也就是说,你如果见到一束纯黄色的光,它有可能是590~570纳米的单色黄光,也有可能是红光和绿光合成出来的“赝品黄光”——这种复色的黄光在穿过三棱镜后立刻就会现出原形,被分散成红光和绿光。

但你如果见到一束纯红色的光,它就必定是780~620纳米的单色红光,哪怕用一万三千五百个三棱镜也无法将它分割成其他颜色(绿色光与蓝色光亦不例外)。

不仅如此,只要将红、绿、蓝三种颜色的光按照不同的比例混合,就能得到可见光谱中的任意一种颜色。所以红光、绿光、蓝光被定义为了光的三基色(RGB),或者说三原色。我们的手机屏幕、电脑屏幕、电视屏幕,统统都是由RGB这三种原色光混合出各种色彩的。

在《道德经》中,老子讲过“三生万物”,看来果不其然……

现在,你应该知道为什么世界上不存在品红色了。

才怪。

明白了可见光谱的由来,以及七色光的特点,但你还不知道它们为什么会有这两大特点,所以品红色对你而言仍然是一个未解之谜。

自然光既然能被分离成七种单色光,为什么只有三种颜色的光无法被合成呢?

为什么只需要三种颜色的光就能混合出所有颜色,搞得其他四种颜色的单色光完全没有了存在感呢?

只要弄清楚了这两个问题,你就知道为什么品红色不存在了。

现在,是时候撩一撩那层柔软而透明的膜了!

视网膜是所有人都知道的人体重要器官,它位于眼球最后方,是用于感受光线刺激的核心组件。在我们的视网膜中,有两种对可见光极其敏感的细胞,它们的功能有所不同,长相亦是大相径庭。

科学家在给这两种细胞命名时,完全遵循了所见即所得的原则——啥形状就叫啥名,因此杆状的就叫“视杆细胞”;锥形的就叫“视锥细胞”。

图中绿色为视杆细胞,蓝色为视锥细胞

这样命名的好处是我们不必因为分不清“奔波儿灞”与“灞波儿奔”而头疼了。

视杆细胞与我们的话题关系不大,它的主要作用是感受弱光刺激,使我们能在非常微弱的光照下看见物体。但它没有分辨颜色的功能,所以在光线很暗的时候,我们只能依稀看见黑白色的物象。

emmm……值夜班的嘛,干工作一般都差强人意。

相较而言,负责感受强光刺激的视锥细胞对待工作就非常认真负责了,正是由于它们的存在,我们才能生活在五彩斑斓的世界中。当然,前提条件是光照必须十分充足,因为低强度的光线是无法激活视锥细胞的。

我们的视网膜中大约存在600万—800万个视锥细胞,它们一共有三种类型,不同类型的视锥细胞会对不同波段的光线产生“反应”,再以“神经冲动(NerveImpulse)”的方式,通过神经纤维将信号传递给大脑,然后大脑就会将其处理为相应的颜色。

譬如当780~620纳米的电磁波(红色光)单独进入我们的眼球时,对红色光线敏感的视锥细胞就会受到刺激而产生化学反应,并将信号传递给大脑,另外两种视锥细胞则没有任何反应。大脑接受到信号后,发现只有负责红光的视锥细胞被激活了,就会作出相应的判断使我们看见红色。

同样的道理,当570~500纳米的电磁波(绿色光)进入眼球时,只有对绿光敏感的视锥细胞会被激活,大脑就会让我们看见绿色;当500~450纳米的电磁波(蓝色光)进入眼球时,只有对蓝光敏感的视锥细胞会被激活,大脑就会让我们看见蓝色。

那么,如果有两种视锥细胞同时被激活,我们会看见什么颜色呢?

这也是有规律可循的——当两种视锥细胞被同时激活时,我们见到的颜色就是它两各自所负责的原色之间的颜色。

对比可见光谱就能看出,位于红色和绿色之间的是黄色;位于绿色和蓝色之间的是青色。

因此,假设负责红色和绿色的视锥细胞被同时激活,我们就会看见黄色;负责绿色和蓝色的视锥细胞被同时激活,我们就会看见青色。

当然,在大自然的光线中,两种或多种波长的光子数量不一定完全均等。譬如一束由红光和绿光组成的光线,它可能含有30%的红光和70%的绿光,于是我们看见的就是介于红色和绿色之间,但更靠近绿色一侧的颜色了。

现在,我想问你一个问题:假如有一束由红光和蓝光组成的光线射入我们的眼球,我们会看见什么颜色呢?

按照上面的规律,当负责红色和负责蓝色的这两种视锥细胞被同时激活时,我们看见的颜色当然就应该介于红色和蓝色之间。

拿出可见光谱来比对,我们会发现红色和蓝色之间的颜色是绿色。

这就出现了一个极大的矛盾——如果我们看见的是绿色光,那么负责绿色的视锥细胞应该被单独激活才对,可是此时进入视网膜的是红色和蓝色光,绿色视锥细胞不会作出任何反应。

我们的大脑是很聪明的,既然负责绿色的视锥细胞没有被激活,就表示我们看见的绝对不应该是绿色,并且也不可能是红-绿之间或绿-蓝之间的任何颜色。那咋办呢?

没关系,大脑处理颜色的原则就是,只要有视锥细胞被激活,那么有颜色要看见颜色,没有颜色创造颜色也要看见颜色。所以在这种情况下,大脑就干脆让我们看见了那个鲜艳度不逊于任何色彩的绝色——品红色。

换言之,品红色纯粹就是大脑凭空创造出来的。无论你多么仔细的寻找,在可见光谱中是绝对找不出品红色的,同时你也找不出与品红色很相近的粉色(粉色也由红-蓝光组成,但红光的比值更大;若蓝光比值更大则为紫色),于是网上便渐渐流传出了“粉色是不存在的颜色”这种说法。

不过严格来讲,这种说法其实是不对的。因为前文已经讲过了,光线的本质只不过是电磁波,它具有波长、频率、强度等特征,可是并没有“颜色”这个特征。从这个意义上来说,宇宙中本来就不存在任何颜色,所有的颜色都是我们的大脑渲染出来的,不然你在可见光谱中找个白色出来看看?

此外,品红色尽管不存在于可见光谱中,但是它的确存在于色环(colorwheel)中,且位置也恰好在红色和蓝色之间。

倘若你仔细查看,就会发现色彩学中的色环,其实就是把物理学中的条形的可见光谱弯曲成了圆环,然后补上了品红色而已。也就是说,品红色不仅是切实存在的颜色,并且完全符合大脑的辨色规律——当负责两种原色的视锥细胞被同时激活时,融合出来的颜色位于这两种原色之间。只不过我们把色环还原成可见光谱后,品红色就位于红色或蓝色的外边去了。

但品红色是纯粹的复色光,只能由红光和蓝光合成,就如白色一样不具有特定的波段,所以在可见光谱中才找不到它的身影,仅此而已,毫无特殊之处。

兴奋的是,我终于把今天想撩的事儿撩完了;而悲哀的是,我明明想用这篇文章证明自己没有瞎,却偏偏证明了柯雪妹的包包确实有颜色。

哎,这话题实在是撩不下去了。

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毕竟靓坤讲过:出来混要讲信用,说了卖三棱镜,就一定要卖三棱镜的。