Hvordan umulige farver (som Stygian Blue) virker

Som vi allerede har diskuteret, er de farver, vi opfatter som rød, grøn, gul, mørkeblå og så videre, resultatet af reflekteret lys, der detekteres af kegler i vores øjne og derefter behandles af vores hjerner. For at forstå, hvorfor såkaldt umulige farver bryder reglerne for visuel perception, er vi nødt til at forstå mere om, hvordan vores kegler og vores hjerner interagerer.

Hvert af dine øjne indeholder omkring 6 millioner kegler koncentreret i midten af ​​nethinden [kilde:Pantone]. Disse kegler kommer i tre forskellige bølgelængder:kort, medium og lang. Når en kegle modtager et stærkt signal i sin bølgelængdezone, sender den 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 er selvfølgelig ikke en computer, men har sin egen komplekse klump af højt specialiserede celler. De celler, der er ansvarlige for at behandle de elektriske signaler fra keglerne, kaldes modstandsneuroner [kilde:Wolchover]. Der er to typer modstandsneuroner, der findes i hjernens visuelle cortex:rød-grønne modstandsneuroner og blå-gule modstandsneuroner.

Disse hjerneceller kaldes modstandsneuroner, fordi de fungerer på en binær måde:den rødgrønne modstandsneuron kan enten signalere rødt eller grønt, 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, er den gule del af den blå-gule modstander-neuron ophidset, og den blå del er hæmmet. Skift til et rent blåt billede, og den blå del af modstanderens neuron er ophidset, og den gule hæmmes. Forestil dig nu at prøve at se et billede, der er lige blåt og gult på nøjagtig samme tid. Modstanderens neuroner kan ikke både ophidse og hæmmes samtidigt.

Det, min ven, er derfor, blålig gul er en umulig farve. Det samme gælder for rødgrøn. Du siger måske:"Vent et øjeblik, jeg ved præcis, hvordan gul og blå ser ud sammen - det er grønt! Og rødt og grønt bliver en slags mudret brunt, ikke?" Godt forsøg, men det er resultatet af at blande to farver sammen, ikke et eneste pigment, der er lige blå-gul eller lige rød-grøn.

Eksperimenter med umulige farver

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

Modstanderens farveteori om perception har eksisteret siden 1870'erne, hvor den tyske fysiolog Ewald Hering første gang postulerede, at vores syn var styret af modstanderens farver:rød versus grøn og blå versus gul. Herings modstandsteori understøttes af, at der ikke findes farver, der kan beskrives som rødgrønne eller gulligblå, men hver anden farve i det synlige spektrum kan skabes ved at kombinere rødt eller grønt reflekteret lys med gult eller blåt.

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

Heldigvis er der altid et par useriøse videnskabsmænd, der kan lide at skubbe mulighedernes riger. I begyndelsen af ​​1980'erne designede visuelle videnskabsmænd Hewitt Crane og Thomas Piantanida et eksperiment med det formål at narre hjernen til at se umulige farver.

I Crane og Piantanidas eksperiment blev forsøgspersonerne instrueret i at stirre på et billede af en lodret rød stribe ved siden af ​​en lodret grøn stribe. Forsøgspersonernes hoveder blev stabiliseret med en hagestøtte, og deres øjenbevægelser blev sporet af et kamera. Med hvert lille ryk i et motivs øjne blev det røde og grønne billede automatisk justeret, så motivets blik forblev rettet mod de modsatte farver.

Resultaterne, offentliggjort i tidsskriftet Science i 1983, var forbløffende. Hvis folk stirrede på tilstødende modsatrettede farver længe nok, ville grænsen mellem dem opløses, og nye "forbudte" eller umulige farver ville dukke op. Den resulterende farve var så ny, at forsøgspersoner havde meget svært ved selv at beskrive den [kilde:Wolchover].

Ved at stabilisere billedet for at spore øjenbevægelser, teoretiserede Crane og Piantanida, at forskellige områder af øjet kontinuerligt blev badet i forskellige bølgelængder af lys, hvilket fik nogle modspillerneuroner til at blive ophidsede og andre til at blive hæmmet på samme tid.

Mærkeligt nok blev Crane og Piantanidas eksperiment afvist som et salontrick, og flere andre synsforskere 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

Når teams af forskere forsøgte at genskabe Crane og Piantanidas revolutionære eksperimenter med umulige farver, kom de ofte med skuffende resultater. I stedet for at se helt nye nuancer af grønlig-rød eller blålig-gul, beskrev emner 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 joke.

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

I en Scientific American-artikel identificerede biofysikerne Vincent Billock og Brian Tsou kombinationen af ​​øjensporing og luminans (lysstyrke) som nøglen til at narre hjernen til at se umulige farver.

Billock og Tsou kørte deres egne eksperimenter, hvor forsøgspersoner igen blev spændt fast til en hagestøtte og overvåget af den nyeste retinale sporingsteknologi. Med billederne stabiliseret efter motivets øjenbevægelser legede Billock og Tsou med lysstyrken eller luminansen af ​​de to modstående farvestriber.

Hvis der var en forskel i lysstyrke, oplevede forsøgspersonerne de pixelerede farver rapporteret i tidligere eksperimenter. Men hvis de to selvlysende farver var ækviluminerende - nøjagtig den samme lysstyrke - så så seks ud af syv observatører umulige farver. 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 i at se umulige farver? Selvom de færreste af os har en nethindestabilisator i kælderen, er der nogle enklere øvelser, der midlertidigt kan snyde hjernen til at se det forbudte. Det enkleste er at stirre på et billede af to modstående farvefirkanter, hver med et hvidt plustegn i midten. Slap af og kryds dine øjne, indtil de to plustegn smelter sammen til et [kilde:Wilkins]. Hvad ser du?

Mange flere oplysninger

Forfatterens note:Hvordan umulige farver virker

Lad os tage et øjeblik på at værdsætte det mirakel, der er farvesyn. Dyreriget har udviklet den biologiske teknologi til at detektere subtile variationer i energibølgelængderne af reflekteret lys og oversætte disse data til 3-D 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 10 millioner pakke farveblyanter? Nogle evolutionære biologer mener, at trikromatfarvesyn udviklede sig hos primater for at hjælpe os med at se farverige bær. Andre dyr har øjne og hjerner, der kan se ud over det synlige spektrum. Honningbier kan se i infrarødt. Sommerfugle og nogle fisk opfatter ultraviolet lys. Eksistensen af ​​umulige farver får dig til at spekulere på, hvad der ellers er derude, som vi ikke kan se ... endnu.

Relaterede artikler

• Sådan virker lys
• Sådan fungerer farver
• Sådan fungerer 3D-briller
• Sådan virker 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." Scientific American. februar 2010 (30. maj 2015) https://www.scientificamerican.com/article/seeing-forbidden-colors/
• Nassau, Kurt. "Farve." Encyclopaedia Britannica (30. maj 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 i at se umulige farver." io9. 9. december 2010 (30. maj 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." Live Science. 17. januar 2012 (30. maj 2015) http://www.livescience.com/17948-red-green-blue-yellow-stunning-colors.html