Ричард Грегори - Глаз и мозг. Психология зрительного восприятия

Исследование цветового зрения является одним из направлений основного русла изучения зрительного восприятия. Почти полностью доказано, что ни одно млекопитающее, включая приматов, не обладает цветовым зрением, и если некоторые из его представителей и имеют цветовое зрение, то лишь в весьма рудиментарной форме. Еще более странно то, что многие низшие животные обладают прекрасным цветовым зрением: оно в высокой степени развито у птиц, рыб, пресмыкающихся и насекомых, таких, как пчелы и стрекозы. Мы придаем такое большое значение нашему восприятию цвета — главному фактору в зрительной эстетике, глубоко влияющему на наше эмоциональное состояние, что нам трудно представить себе серый зрительный мир других млекопитающих, включая наших домашних кошек и собак.

Изучение цветового зрения имеет бурную историю. Вокруг проблем разгорались страсти. Выдвигались самые различные теории, которые никогда полностью не забывались; однако, когда все будет сказано, весьма вероятно, что, по существу, правильными окажутся самые первоначальные теории.

Начало исследованию цветового зрения положила известная работа Ньютона «Оптика». Название этой книги полностью соответствует ее содержанию; возможно, поэтому данный научный труд того времени стоит прочесть и в наши дни. «Оптика» написана в Тринити-Колледже в Кембридже, в комнатах, которые существуют и поныне и в которых все еще живут. В этих комнатах проводились классические эксперименты, так же как и менее успешные ньютоновские опыты по превращению простых металлов в золото. В феврале 1692 года, после того как его эксперименты со светом были завершены и книга почти полностью написана, рукопись и все его заметки сгорели от пламени свечи в то время, когда он был в церкви. Ньютон, как писали его современники, был, разумеется, очень расстроен. Только в 1704 году он восстановил и опубликовал эту работу — она была его последней книгой, вместо того чтобы быть первой. При жизни Ньютона книга выходила еще в трех изданиях (в 1717, 1721 и 1730 годах), каждое из которых содержало добавления, особенно знаменитые «Вопросы», в (которых излагаются некоторые из его выдающихся гипотез о природе физического мира.

Ньютон показал, что белый свет состоит из всех цветов спектра; по мере развития волновой теории света стало ясно, что каждому цвету соответствует определенная частота световой волны. Весьма важным является вопрос о том, каким образом возникают различные нервные ответы, соответствующие различной частоте света. Острота проблемы состоит в том, что частота излучения в видимой части спектра весьма велика — значительно больше, чем та частота, которую могут непосредственно воспроизвести нервные элементы. Фактически наивысшее число импульсов, которое (могут передавать не, рвы, значительно ниже 1000 в секунду, в то время как частота света составляет миллион миллионов колебаний в секунду. Проблема состоит в том, каким образом частота света кодируется медленно действующей нервной системой.

Первый, кто пытался разрешить эту проблему, был Томас Юнг (1773–1829); он выдвинул теорию, развитую в дальнейшем Гельмгольцем, чьи работы в этом направлении остаются лучшими из всех, которые мы знаем. Вклад Юнга в разрешение этой проблемы был оценен Клерком Максвеллом следующим образом:

«По-видимому, почти банально заявление, что цвет — это ощущение, и все же Юнг, самым искренним образом признающий эту элементарную истину, разработал первую содержательную теорию цвета. Насколько мне известно, Томас Юнг был первым, кто, исходя из хорошо известного факта существования трех первичных цветов, искал объяснение этому факту не в природе света, а в конституции человека».

Рис. 8, 1. Томас Юнг (1773–1829). Копия портрета работы Лоуренса. Вместе с ГельмгольцемЮнг положил начало современным исследованиям цветового зрения. Будучи всесторонне одаренным человеком, Юнг внес важный вклад в науку о зрении, а также в Египтологию, оказав помощь в переводе «Rosetta Stone».

Если существуют рецепторы, чувствительные к каждому отдельному цвету, тогда их было бы, по крайней море, 200 различных типов. Однако это невозможно по той простой причине, что мы видим почти так же хорошо в окрашенном свете, как и в белом. Число действующих рецепторов не может, таким образом, очень сильно сокращаться при монохроматическом свете, следовательно, не может существовать более чем несколько типов светочувствительных рецепторов. Юнг ясно выразил это. В 1801 году он писал:

«В настоящее время, когда почти невозможно представить себе, что каждая чувствительная точка сетчатки содержит бесчисленное множество составных частиц, способных вибрировать в унисон с каждым возможным световым колебанием, мы приходим с необходимостью к предположению о существовании ограниченного числа рецепторов сетчатки, воспринимающих, например, такие основные цвета, как красный, желтый и синий…»

В работах, написанных позже, он настаивал, что число «основных цветов» равно трем, однако, заменил (Красный, желтый и синий на (красный, зеленый и фиолетовый.

Теперь мы переходим к существу проблемы: каким образом воспринимаются все цвета с помощью небольшого числа рецепторов? Был ли Юнг прав, предполагая, что их только три? Можно ли определить, какие именно цвета шляются «основными»?

Возможность того, что вся гамма цветов может быть получена из нескольких «основных» цветов, доказывается единственным важным наблюдением — цвета можно смешивать. Это может показаться очевидным, однако фактически в глазу эти процессы смешения происходят совсем иначе, чем в ухе. Два звука нельзя смешать так, чтобы получить отличный от них третий звук, но два цвета дают третий, в котором эти составные части уже не видны. Составные звуки слышны как аккорд и могут быть выделены порознь, во всяком случае, музыкантом, чего нельзя сделать в отношении света.

Употребляя термин «смешение цветов», мы должны иметь ясное представление о том, что имеется в виду. Чтобы получить зеленый цвет, художник смешивает желтый и синий, но он смешивает не отдельные световые лучи определенной частоты, а весь спектр цветов, минус те цвета, которые поглощаются пигментом его глаз. Это так сложно, что мы не будем касаться вопроса о пигменте и рассмотрим только те световые лучи, которые остаются после прохождения через цветовой фильтр или создаются с помощью призмы (или интерференционной решетки).

Желтый цвет мы видим три комбинации (красных и зеленых световых лучей. Юнг предполагал, что желтый цвет мы видам всегда при смешивании в определенных пропорциях красного и зеленого и что не существует специального типа рецепторов, чувствительных к желтым световым лучам, а имеется скорее два типа рецепторов, чувствительных соответственно к красным и зеленым лучам, совместная работа которых и дает ощущение желтого цвета.