Вопрос о том, существуют ли неизвестные цвета, интересен и на протяжении столетий интересовал ученых и философов. По сути, он пытается понять природу восприятия цвета человеком и спрашивает, существуют ли цвета, которые находятся за пределами нашего визуального диапазона. Чтобы должным образом изучить этот вопрос, мы должны сначала рассмотреть некоторые основные концепции о том, как мы видим и определяем цвет.
Человеческое восприятие цвета зависит от специализированных рецепторных клеток в наших глазах, называемых колбочками. Существует три типа колбочек, каждый из которых чувствителен к разным длинам волн света — короткие (синие), средние (зеленые) и длинные (красные). Сочетание и интенсивность сигналов от этих трех типов колбочек позволяет мозгу воспринимать все известные нам цвета. Например, сильный сигнал красного колбочки и более слабый сигнал зеленого колбочки приводят к восприятию желтого цвета. Изменения в стимуляции колбочек приводят к появлению миллионов тонких оттенков и теней, которые составляют наш сложный визуальный опыт.
Хотя человеческая зрительная система может напрямую обнаруживать только эту небольшую полоску полного электромагнитного спектра примерно от 400 до 700 нанометров, мы определили цветовые категории, которые выходят за пределы физических пределов чувствительности наших глаз. Инфракрасное и ультрафиолетовое излучение описывают цветовые явления на длинах волн ниже красного и выше фиолетового порогов колбочек. Используя технологию визуализации, мы даже можем визуализировать эти невидимые цвета как ложные цветовые представления. Так что в некотором смысле, хотя мы не можем воспринимать их напрямую, мы охарактеризовали цвета за пределами нашего визуального диапазона.
Учитывая биологические ограничения нашей зрительной системы, одна из интерпретаций заключается в том, что мы по сути открыли все воспринимаемые цвета в пределах узкого видимого человеком спектра. Однако есть некоторые интересные теоретические возможности, которые могут позволить неизвестные в настоящее время цвета. Вот некоторые важные концепции:
Тетрахроматическое зрение
Большинство людей обладают трихроматическим зрением с тремя активными типами колбочек. Но некоторые женщины обладают генетической мутацией, которая дает им четыре типа колбочек. Дополнительная колбочка чувствительна к длинам волн между традиционными красными и зелеными колбочками. Это тетрахроматическое зрение теоретически может позволить воспринимать неизвестные в настоящее время промежуточные оттенки. Однако нейронная обработка сигналов дополнительных колбочек не очень хорошо изучена. Фактическое воздействие на способности восприятия цвета остается спекулятивным.
Невозможные цвета
Определенные цветовые сочетания, которые не встречаются естественным образом, могут быть принудительно восприняты с помощью эффектов иллюзии и остаточного изображения. Например, гиперболический оранжевый кажется более красноватым и желтоватым, чем чистый оранжевый одновременно. Поскольку сигналы колбочек, которые их производят, не могут быть получены из физического света, эти невозможные цвета являются кандидатами на представление новых цветовых впечатлений.
Монохромазия палочек
Палочки — это светочувствительные клетки в глазу, которые обычно используются для периферического и ночного зрения. В редких случаях у некоторых людей отсутствуют функционирующие колбочки, но сохраняются фоторецепторы палочек. Эти люди с монохромазией палочек должны полностью зависеть от клеток палочек для зрения. Палочки могут обеспечивать некоторую степень различения цветов, учитывая их более широкий диапазон чувствительности к длинам волн по сравнению с колбочками. Это повышает потенциал палочек для восприятия неизвестных цветов.
Нейронная обработка
Пять основных вкусов обнаруживаются различными вкусовыми рецепторами на языке, но вкусовые ощущения формируются обработкой мозга, который синтезирует входные данные от вкуса, запаха и сенсорных компонентов. Аналогично, хотя у нас есть только три типа колбочек, сложная нейронная обработка, вероятно, создает цветовые ощущения, которые выходят за рамки суммы сигналов колбочек. Обработка более высокого уровня может привести к появлению новых визуальных свойств и новых квалиа, представляющих неизвестные цвета.
| Теория | Основа |
|---|---|
| Тетрахроматическое зрение | Дополнительный тип колбочек, расширяющий чувствительность к длине волны |
| Невозможные цвета | Цветовые комбинации, которые не встречаются в природе |
| Монохроматия палочек | Опора на палочки, а не на колбочки для зрения |
| Нейронная обработка | Нейронные визуальные свойства, возникающие в результате нейронной обработки |
Если неизвестные цвета существуют через некоторые из этих предложенных механизмов, где мы можем их найти? Природа предоставляет некоторые возможности:
Кожа хамелеона
Хамелеоны демонстрируют удивительную способность изменять окраску своей кожи почти по всему видимому спектру, регулируя рельеф и толщину, чтобы мешать отраженному свету. Манипулируя новыми оптическими структурами, хамелеоны могут создавать комбинации длин волн и визуальные эффекты, которые могут выглядеть как новые цвета.
Крылья бабочки
Чешуйки крыльев некоторых бабочек и моли содержат сложные наноструктуры, которые избирательно отражают определенные длины волн света. Это создает поразительные переливающиеся цвета, которые различаются в зависимости от угла обзора. Новые комбинации эффектов отражения могут генерировать зависящие от угла цвета за пределами нашего обычного зрительного восприятия.
Перья птиц
Птицы, такие как колибри и попугаи, также используют специализированные перья со слоистой внутренней структурой для создания радужных цветовых отображений. Их перьевые наноархитектуры могут аналогичным образом производить цвета посредством эффектов отражения, зависящих от угла, которые мы обычно не можем воспринимать.
Минеральные структуры
Некоторые минералы демонстрируют эффекты селективного по длине волны отражения и рассеивания, которые кажутся нашему зрению очень насыщенными или металлическими. Сложные минеральные атомные структуры могут преломлять свет, создавая цвета, которые трудно себе представить. Выращенные в лаборатории фотонные кристаллы демонстрируют этот потенциал для разработанных оптических материалов.
Глаза насекомых
Многие насекомые имеют сложные глаза с тысячами отдельных фоторецепторных единиц. Их зрительные системы включают новые рецепторные механизмы, такие как чувствительность к поляризованному свету и восприятие ультрафиолета. Неизвестные цвета могут быть видны с помощью этих альтернативных сенсорных возможностей.
Можем ли мы окончательно определить границу между известными и неизвестными цветами? Вот несколько возможных разделителей:
Цветовые пространства
Перцептивные цветовые модели, такие как CIE LAB, определяют диапазон восприятия цвета человеком в точных математических терминах. Любой цвет с координатами за пределами гаммы LAB недостижим с помощью стандартного трихроматического зрения. Однако эта граница просто представляет пределы наших текущих физиологических ограничений, а не фундаментального цветового опыта.
Язык
Наш словарный запас и культурные цветовые категории накладывают лингвистические ограничения на восприятие цвета. Если у нас нет слов и понятий для описания цвета, он остается неизвестным нам лингвистически. Однако мы не можем знать, какие визуальные возможности остаются неоткрытыми и неописуемыми для нас.
Технология
Цифровое производство изображений и дисплеи полагаются на определенные цветовые гаммы, которые в значительной степени соответствуют диапазонам человеческого зрения. Современные технологии ограничивают диапазон цветов, которые мы можем воспроизводить и наблюдать. Но быстрая эволюция изображений и дисплеев может в конечном итоге открыть новые горизонты.
Индивидуальное восприятие
Восприятие цвета существенно различается у разных людей из-за таких факторов, как генетика, возраст и пол. Поскольку каждый из нас воспринимает цвет субъективно, установление абсолютных границ восприятия цвета у разных людей вызывает трудности. Неизвестные цвета для одних могут восприниматься другими.
Поэтому, хотя мы можем очертить некоторые предварительные границы для различения известных и неизвестных цветов, эти разграничения остаются открытыми и подлежат переоценке по мере развития технологий и понимания. В конце концов, мы должны смиренно признать ограниченность наших текущих знаний.
Если мы хотим искать и определять неизвестные в настоящее время цвета, мы должны творчески исследовать новые подходы, которые выходят за обычные рамки нашего восприятия. Вот некоторые перспективные направления:
Нейронные имплантаты
Имплантированные электроды и оптические датчики могут расширить наши визуальные входы, чтобы охватить новую спектральную информацию. Прямое взаимодействие с нашими визуальными центрами обработки может открыть новые квалиа из новых моделей нейронной стимуляции.
Психоделики
Такие вещества, как ЛСД и мескалин, вызывают глубокие изменения в сознательном опыте и цветовосприятии. Трип может дать проблески за пределами наших когнитивных ограничений и намекнуть на неизвестные феноменальные свойства.
Интерфейсы мозг-компьютер
Технология BCI позволяет считывать и переводить нейронные сигналы в применимые на практике данные. Картирование нейронных коррелятов восприятия цвета с помощью BCI может позволить обнаружить различия между людьми, которые указывают на невидимые в настоящее время переживания.
Генная инженерия
Прямая генетическая манипуляция развитием зрительной системы предлагает, возможно, величайшую возможность для фундаментального расширения наших сенсорных возможностей. Добавление новых типов фоторецепторов может открыть миры цвета, которые мы в настоящее время не можем постичь.
Эти методы сопровождаются серьезными этическими соображениями, и их теоретические возможности для расширения восприятия цвета остаются спекулятивными. Но они подчеркивают идею о том, что наш текущий перцептивный опыт, вероятно, представляет собой лишь часть того, что возможно.
Это возвращает нас к основному вопросу, движущему это исследование, — существуют ли цвета, которые мы не можем воспринимать с нашими текущими биологическими ограничениями? Учитывая многочисленные предложенные механизмы восприятия экстранормальных цветов, я считаю, что неизвестные цвета, вероятно, существуют в каком-то объеме. Истинное разнообразие цвета остается для нас скрытым, пока мы активно не попытаемся расширить горизонты нашего восприятия. Хотя нам следует подходить к таким усилиям вдумчиво, потенциальная отдача от расширения одной из наших основных сенсорных модальностей обещает принести большую красоту и понимание в наш мир.
Существование неизвестных цветов затрагивает глубокие философские вопросы о связи между восприятием и реальностью. Хотя это и увлекательно, мы пока не можем окончательно доказать, реальны ли экстранормальные цвета. Однако подсказки из теории цвета, оптической физики и нейробиологии рисуют картину того, что мы можем упускать аспекты видимого мира. Когда мы размышляем о наших когнитивных ограничениях, неизвестные цвета представляют собой наводящую на размышления концепцию и приглашение к будущим открытиям с помощью технологий, исследования способностей других видов и расширения внутреннего сознания. Хотя полный спектр остается неуловимым, погоня за границами восприятия цвета обещает раскрыть проницательные проблески ограничений и возможностей человеческого ощущения и разума.