Черный часто считают цветом пустоты и пустоты. Однако при более близком рассмотрении черный цвет содержит в себе проблески каждого цвета. Ключ к обнаружению этого хроматического разнообразия лежит в изучении физических свойств черного цвета и его взаимодействия со светом.
В физике черный цвет — это отсутствие света. Когда видимый свет не отражается и не испускается объектом, он кажется черным. Это происходит потому, что объект поглощает все длины волн видимого света в равной степени. Однако то, что черный поглощает весь видимый свет, не означает, что он лишен цвета.
Сэр Исаак Ньютон продемонстрировал это в знаменитом эксперименте в 1660-х годах. Он использовал призму, чтобы разложить солнечный свет на составляющие его цвета — видимый спектр, который мы знаем как ROYGBIV (красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, индиго и фиолетовый). Затем Ньютон рекомбинировал эти цвета с помощью второй призмы, воспроизведя исходный белый солнечный свет.
Из этого эксперимента Ньютон показал, что белый свет содержит в себе все цвета. Таким образом, черный можно рассматривать как поглощение всего видимого спектра. Таким образом, хотя черный поглощает все цвета, эти цвета должны изначально существовать в черном, чтобы он мог их поглотить.
Скрытые цвета черного могут стать видимыми при определенных условиях:
Метамерия возникает из-за того, что спектр света, излучаемого разными источниками, различается. Солнечный свет, лампы накаливания, люминесцентные лампы, светодиоды — все они производят немного разные длины волн света. То, что кажется черным под одним, может показывать цвет под другим. Иризация — это оптический эффект интерференции света в наномасштабных структурах на поверхности. Она расщепляет белый свет на радужные цвета. Наконец, некоторые, казалось бы, черные материалы могут отражать крошечный процент света. Темные цвета возникают на основе того, какие длины волн отражаются обратно к нашим глазам.
Черный может быть результатом смешивания двух цветов пигмента или света. В искусстве черный традиционно смешивается с использованием дополнительных цветов, расположенных напротив на цветовом круге:
Цифровые экраны, такие как телевизоры или телефоны, создают черный цвет путем смешивания света от красных, зеленых и синих пикселей (цветовая модель RGB). В печати черные чернила являются составными — содержат голубые, пурпурные и желтые пигменты в «черных» чернилах. В результате смешивание цветов для создания черного цвета придает черному оттенок этих цветов.
Нагревание объекта заставляет его светиться, испуская излучение черного тела. Температура определяет длины волн, излучаемых им, создавая яркие цвета. В то время как более холодные черные тела кажутся красноватыми, более горячие имеют тенденцию к синеве. Однако даже при умеренном нагреве проявляется полный спектр, включая зеленый, желтый и белый.
Например, кузнецы знают цвета нагретой стали наизусть: 425 °C излучает слабый красный цвет, 600 °C светится более ярким вишнево-красным цветом, 900 °C становится оранжево-желтым, а 1350 °C приближается к раскаленной белизне. Хотя черный цвет темный при комнатной температуре, он содержит настоящую радугу.
Изучение источников черных красителей и пигментов еще больше раскрывает скрытые в них цвета:
В то время как чистая сажа полностью поглощает по всему спектру, многие другие черные пигменты отражают оттенки цвета. Эти отголоски проявляются через микроскопию или спектроскопию, даже если они незаметны невооруженному глазу.
Черный цвет охватывает естественный мир, от животных до растений и минералов. Меланин, класс пигментов, встречающихся в биологии, производит обычные черные, коричневые и серые тона. Однако химически он избирательно поглощает свет, придавая насыщенные основные оттенки. По-настоящему черный меланин сочетается с другими пигментами, такими как красновато-черный эумеланин и желто-черный феомеланин. Переливчатость у птиц и насекомых также раскрывает красочные механизмы под их темной внешностью.
Само по себе восприятие цвета человеком связывает черный цвет с нашим восприятием всех других цветов. Клетки сетчатки, воспринимающие цвет, соединяются с черно-белыми воспринимающими клетками, которые обрабатывают смеси света и темноты. Черный цвет образует основной фон, определяющий внешний вид цветов. Художники усиливают яркость и насыщенность оттенков, сопоставляя их с глубоким черным.
Оптические иллюзии, играющие с контрастными эффектами, также демонстрируют это. Горизонтальные полосы изогнуты или прямые в этой сетке? Наше восприятие цвета обманывает нас благодаря чередующимся черным линиям.
| █ | █ | █ | █ | █ | █ | █ | █ |
Черный цвет одновременно определяет и играет с цветом благодаря своей особой связи со светом и визуальной обработкой. Это не пустая пустота, а скорее богатый композит из всего хроматического спектра.
Мысленный эксперимент квантовой физики с котом Шредингера представляет кота в коробке, который одновременно мертв и жив, пока его не наблюдают. Черный цвет содержит такие дихотомии: светлый, но темный, цвет, но поглощение цвета, отталкивание, но смешивание со всеми оттенками.
Новые ультрачерные материалы, такие как Vantablack, указывают на эти парадоксы. Структурируя углеродные нанотрубки вертикально, Vantablack поглощает 99,965% света, устанавливая рекорд для самого темного вещества, созданного человеком. Однако все еще есть длины волн для поглощения. Возможно, однажды даже более глубокий черный цвет раскроет весь спектр внутри.
Черный цвет — это удивительно красочный парадокс. Хотя черный поглощает весь видимый свет, он содержит мерцание каждого цвета на своей поглощающей свет поверхности. Физика показывает, что черный цвет возникает из поглощения всего спектра. Смешивание дополнительных цветов создает черные пигменты и красители, состоящие из множества оттенков. Черный цвет в природе избирательно поглощает и отражает различные длины волн. Наше визуальное восприятие само по себе неразрывно связывает черный цвет и цвет. Поэтому, хотя черный цвет сначала кажется пустым, изучение его более глубоких свойств освещает ожидающую внутри вибрацию.