Hvor umulige farver virker

Her er en hjerneapparat-der er ikke noget, der hedder farven blå. Eller rød, eller grøn, eller fuchsia eller lavendel. Faktisk, der er ikke noget håndgribeligt, absolut ting, der kaldes "farve". Farve findes rent i vores sind. (Fyr!)

En banan, for eksempel, er ikke i sig selv gul. For at bevise det, snuble ned til dit køkken midt om natten og holde en banan foran dit ansigt. Hvilken farve er det? En slags beskidt grålig sort, men bestemt ikke gul. Det er fordi farver ikke udsendes fra objekter; de afspejles. En banan er gul, fordi når lyset hopper af en banan, det skinner gult tilbage.

Hvordan virker det? Hvidt lys - såsom sollys eller lyset fra en lys pære - består af bølgelængder, der spænder over hele det synlige spektrum. Når hvidt lys passerer gennem et prisme, du kan se alle de rene farver i spektret:violet, indigo, blå, grøn, gul, orange og rød.

Når hvidt lys skinner på en bananskal, der sker noget utroligt. Et naturligt pigment i bananskallen kaldes xanthophyll er kemisk programmeret til at absorbere bestemte bølgelængder og afspejle andre. Den dominerende reflekterede bølgelængde for xanthophyll er gul.

Men den gule af den banan findes stadig ikke. Det begynder først at eksistere, når det reflekterede lys fra den skræl detekteres af millioner af farvefølende celler i dine nethinder, der kaldes kegler. Der er tre typer kegler, hver ansvarlig for at registrere en anden bølgelængde af lys. Koglerne sender elektriske impulser til hjernen, hvor dataene behandles til en enkelt genkendelig farve:gul [kilde:Pappas].

Farvenes moral er denne - uden vores kegler og uden vores hjerner, farver findes ikke. Og selv når de gør det, det er kun i betragterens sind. Hvilket fører til et fascinerende spørgsmål:Hvad hvis der er farver inden for det synlige spektrum, som vores kegler og hjerner ikke kan se? Faktisk, der er. Såkaldt umulige farver eller forbudte farver bryde de biologiske regler for opfattelse. Men nogle forskere tror, ​​at de har opdaget en måde at se det umulige på.

Lad os starte med at grave dybere ind i videnskaben om farveopfattelse.

1. Farvemodstand
2. Eksperimenter med umulige farver
3. Sådan ser du umulige farver

Farvemodstand

Som vi allerede har diskuteret, de farver, vi opfatter som røde, grøn, gul, brændt sienna og så videre er et resultat af, at reflekteret lys detekteres af kogler i vores øjne og derefter behandles af vores hjerner. For at forstå, hvorfor såkaldte umulige farver bryder reglerne for visuel opfattelse, vi har brug for at forstå mere om, hvordan vores kegler og vores hjerner interagerer.

Hver af dine øjne indeholder cirka 6 millioner kegler koncentreret i midten af ​​nethinden [kilde:Pantone]. Disse kegler findes i tre forskellige bølgelængder:korte, mellemlang og lang. Når en kegle modtager et stærkt signal i sin bølgelængdezone, den sender elektriske impulser til hjernen. Hjernens opgave er at kombinere de millioner af elektriske signaler fra hver kegle for at genskabe et sammensat "billede" af den sande farve.

Hjernen, selvfølgelig, er ikke en computer, men har sin egen komplekse klump af højt specialiserede celler. De celler, der er ansvarlige for behandling af de elektriske signaler fra keglerne, kaldes modstander neuroner [kilde:Wolchover]. Der er to typer af modstandsneuroner, der bor i hjernens visuelle cortex:rødgrønne modstandsneuroner og blågule modstanderneuroner.

Disse hjerneceller kaldes modstander-neuroner, fordi de fungerer binært:den rødgrønne modstander-neuron kan enten signalere rød eller grøn, men ikke begge dele. Og den blå-gule modstander neuron kan signalere enten blå eller gul, men ikke begge dele.

Når du ser på et rent gult billede, den gule del af den blå-gule modstander-neuron ophidses, og den blå del hæmmes. Skift til et rent blåt billede, og den blå del af modstanderens neuron er spændt, og den gule hæmmes. Forestil dig nu at prøve at se et billede, der er lige så blåt og gult på nøjagtig samme tid. Modstanderens neuroner kan ikke være både ophidsede og hæmmede samtidigt.

At, min ven, derfor er blå-gul en umulig farve. Det samme gælder for rødgrøn. Du siger måske, "Vent lige lidt, Jeg ved præcis, hvordan gult og blåt ser ud sammen - det er grønt! Og rødt og grønt gør en slags mudret brun, ikke? "Godt forsøg, men det er resultatet af at blande to farver sammen, ikke et enkelt pigment, der er lige blå-gul eller lige rød-grøn.

Eksperimenter med umulige farver

Helt tilbage i 1801, længe før forskere vidste om kegler og neuroner, Den engelske læge Thomas Young teoretiserede, at det menneskelige øje har tre typer farvereceptorer:blå, grøn og rød. Youngs trikromatisk farve teori viste sig at være korrekt i 1960'erne, da kegler (opkaldt efter deres form) blev opdaget at have særlig følsomhed over for blå, grønt og rødt lys [kilde:Nassau].

Modstanderens teori om farveopfattelse har eksisteret siden 1870'erne, da den tyske fysiolog Ewald Hering først postulerede, at vores vision var styret af modstanderens farver:rød versus grøn og blå versus gul. Herings modstandsteori understøttes af, at der ikke er nogen farver, der kan beskrives som rødgrøn eller gulblå, men hver anden farve i det synlige spektrum kan skabes ved at kombinere rødt eller grønt reflekteret lys med gult eller blåt [kilde:Billock og Tsou].

Både trikromatisk farveteori og modstandsteori blev behandlet som uforanderlige sandheder om farveopfattelse i mere end et århundrede. Taget sammen, de to teorier hævder, at det er umuligt for det menneskelige øje eller sind at opfatte bestemte farver, der beskrives som rødgrøn eller blå-gul.

Heldigvis, der er altid et par useriøse forskere, der kan lide at skubbe mulighederne. I begyndelsen af ​​1980'erne, billedforskere Hewitt Crane og Thomas Piantanida designet et eksperiment med det formål at narre hjernen til at se umulige farver.

I Crane og Piantanidas forsøg, forsøgspersoner blev instrueret i at stirre på et billede af to tilstødende strimler af rødt og grønt. Forsøgspersonernes hoveder blev stabiliseret med en hakestøtte, og deres øjenbevægelser blev sporet af et kamera. Med hvert lille ryk i et motivs øjne, det røde og grønne billede blev automatisk justeret, så motivets blik forblev fast på de modsatte farver [kilde:Billock og Tsou].

Resultaterne, udgivet i tidsskriftet Science i 1983, var forbløffende. Hvis folk stirrede på tilstødende modstående farver længe nok, grænsen mellem dem ville opløses, og en ny "forbudt" farve ville dukke op. Den resulterende farve var så ny, at emner havde store vanskeligheder med selv at beskrive den [kilde:Wolchover].

Ved at stabilisere billedet for at spore øjenbevægelser, Crane og Piantanida teoretiserede, at forskellige områder af øjet løbende blev badet i forskellige lysbølgelængder, får nogle modstandernes neuroner til at blive ophidsede og andre bliver hæmmet på samme tid.

Mærkeligt, Crane og Piantanidas forsøg blev afvist som et stue -trick, og flere andre visionforskere formåede ikke at opnå de samme dramatiske resultater. Det var først i det 21. århundrede, at umulige farver fik et nyt liv.

Sådan ser du umulige farver

Da teams af forskere forsøgte at genskabe Crane og Piantanidas revolutionerende eksperimenter med umulige farver, de kom ofte med skuffende resultater. I stedet for at se helt nye nuancer af grønlig-rød eller blålig-gul, forsøgspersoner beskrev oftest den blandede farve som mudderbrun [kilde:Wolchover]. Andre ville se grønne felter med pixelerede røde prikker spredt ud over det. Umulige farver blev en videnskabelig vittighed.

Men i 2010, umulige farver var tilbage i overskrifterne. Denne gang, et par visuelle forskere fra Wright-Patterson Air Force Base i Ohio, mente, at de havde fastslået, hvorfor Crane og Piantanida var lykkedes, hvor andre havde fejlet.

I en artikel fra Scientific American, biofysikere Vincent Billock og Brian Tsou identificerede kombinationen af ​​øjensporing og luminans (lysstyrke) som nøglen til at narre hjernen til at se umulige farver [kilde:Billock og Tsou].

Billock og Tsou kørte deres egne eksperimenter, hvor forsøgspersoner igen blev spændt fast på en hagerest og overvåget af den nyeste nethinde -sporingsteknologi. Med billederne stabiliseret til motivets øjenbevægelser, Billock og Tsou legede med lysstyrken eller luminansen i de to modsatte farvestriber.

Hvis der var en forskel i lysstyrke, forsøgspersonerne oplevede de pixelerede farver rapporteret i tidligere forsøg. Men hvis de to farver var ækvivalente - nøjagtig samme lysstyrke - så seks ud af syv observatører umulige farver [kilde:Billock og Tsou]. Endnu bedre, to af dem kunne se de nye farver i deres sind i timevis, efter at eksperimentet var slut.

Kan du træne dig selv til at se umulige farver? Mens få af os har en nethindestabilisator i kælderen, der er nogle enklere øvelser, der midlertidigt kan narre hjernen til at se det forbudte. Det enkleste er at stirre på et billede af to modsatte farvekanter, hver med et hvidt plustegn i midten. Slap af og kryds øjnene, indtil de to plustegn smelter sammen til en [kilde:Wilkins]. Hvad ser du?

Masser mere information

Forfatterens note:Hvordan umulige farver virker

Lad os tage et øjeblik til at værdsætte det mirakel, der er farvesyn. Dyreriget har udviklet den biologiske teknologi til at detektere subtile variationer i energibølgelængderne for reflekteret lys og oversætte disse data til 3D-farvebilleder. Det anslås, at mennesker kan se så mange som 10 millioner forskellige farver. Hvorfor i alverden udviklede vi denne evne; så Crayola kunne frigive en pakke på 10 millioner farveblyanter? Nogle evolutionære biologer mener, at trichromat -farvesyn udviklede sig i primater for at hjælpe os med at få øje på farverige bær. Andre dyr har øjne og hjerner, der kan se ud over det synlige spektrum. Honningbier kan se i infrarød. Sommerfugle og nogle fisk opfatter ultraviolet lys. Eksistensen af ​​umulige farver får dig til at undre dig over, hvad der ellers er derude, som vi ikke kan se ... endnu.

relaterede artikler

• Sådan fungerer lys
• Sådan fungerer farve
• Sådan fungerer 3D -briller
• Sådan fungerer hologrammer
• Sådan fungerer Mirages
• Hvad er farverne i det synlige lysspektrum?

Kilder

• Billock, Vincent A .; Tsou, Brian H. "'Umulige' farver:Se nuancer, der ikke eksisterer." Videnskabelig amerikansk. Februar 2010 (30. maj, kl. 2015) https://www.scientificamerican.com/article/seeing-forbidden-colors/
• Nassau, Kurt. "Farve." Encyclopaedia Britannica (30. maj kl. 2015) http://www.britannica.com/EBchecked/topic/126658/colour/
• Pantone. "Hvordan ser vi farve?" (30. maj, 2015) http://www.pantone.com/pages/pantone/Pantone.aspx?pg=19357&ca=29
• Wilkins, Alasdair. "Træn dig selv til at se umulige farver." io9. 9. december kl. 2010 (30. maj, kl. 2015) http://io9.com/5710434/train-yourself-to-see-impossible-colors
• Wolchover, Natalie. "Rød-grøn og blå-gul:De fantastiske farver, du ikke kan se." Levende videnskab. 17. januar, 2012 (30. maj, kl. 2015) http://www.livescience.com/17948-red-green-blue-yellow-stunning-colors.html