在物理學中,顏色這個引數是不需要的,取而代之的是光的波長。我們看到的不同顏色對應的是不同波長的光。我們能夠感受到的光(波長約380奈米至760奈米),被稱為可見光,小於和大於這個範圍的光是不可見光。
所以,顏色其實就是透過我們的器官——眼、腦所產生的對光的視覺感受。是我們的眼和大腦對自然界存在的不同波長的光進行加工後反映出來的一種感受。
不同波長的光才是自然界客觀存在的東西,而顏色是“觀測”後的產物。
當然,因為“存在”這個詞本身就是一個哲學詞彙,所以,我們也可以說,自然界本來是不存在顏色的,出現了眼睛後,才出現了顏色,從這個角度來說,顏色對人類來說無疑是存在的,只是這種存在不是物理上的那種存在。
(1)我們怎麼看到顏色
眼睛之所以可以看到東西,就是因為眼睛裡有兩類細胞,一類叫做視杆細胞,它能夠分辨出有沒有光,視杆細胞越多,夜視能力越強。
還有一類叫視錐細胞,它能夠分辨出顏色的不同,分辨的過程是:當敏感的顏色(指波長)照射到它的時候,它傳遞給神經的電訊號電壓就特別強;當不敏感的顏色照射時,傳出去的電壓就變得非常弱。
視杆細胞負責識別有沒有光,視錐細胞負責識別是什麼顏色的光。
所有哺乳類動物,只有靈長類有三類視錐細胞,而其他哺乳類動物都只有兩種視錐細胞。
人的三種視錐細胞分別在光的波長在560nm、530nm、420nm,這三種視錐細胞感應到這3種波長的光時,輸出的電訊號電壓最強。對應的顏色分別是黃色、綠色、藍色。
三種視錐細胞的光譜響應曲線
非靈長類的哺乳類動物只有黃色和藍色兩種,沒有綠色視錐細胞。所以在我們人類看來,它們都是紅綠色盲。
爬行動物、魚類、兩棲類、鳥類,這些動物大部分有4種視錐細胞。它們能看到比我們豐富地多的顏色,世界在它們眼裡更加地鮮豔。
為什麼最高階的哺乳動物視錐細胞反而少呢?
(2)進化?還是演化?
這裡就是一個關於進化的誤區。其實生物並不是在進化,而是在演化。
自然界的演化並不一定是向結構越來越複雜,功能越來越強大的方向進展的,而是往越來越適合環境的方向發展的。
哺乳類動物在地球歷史上大部分時間都只能算是弱勢群體,在各種大型動物的夾縫中生存,所以它們大部分是夜裡出來覓食的。
對於夜行動物來說,夜間的感光能力比分辨顏色的能力要重要地多了,所以視杆細胞相比視錐細胞對生存更有優勢。在進化過程中,視杆細胞取代了兩種視錐細胞,這就導致哺乳類動物只剩下了兩種視錐細胞。
直到6500萬年前,恐龍滅絕了,哺乳類動物的生存空間一下子擴大了,它們逐漸能夠在白天活動了。
但是為什麼它們的視錐細胞還是一直維持在兩種?
這是因為環境和物種競爭沒有造成足夠的壓力,換一句話說,能夠分辨更多的顏色對物種的生存沒有優勢,所以大部分哺乳動物還是隻有黃色和藍色兩種視錐細胞。
只有靈長類在演化過程中進化出了對綠色敏感的視錐細胞。
這是因為在叢林生活中,能夠分辨出綠色這個技能非常重要,因為它能幫助我們的祖先更輕鬆地找到成熟的彩色果實,在一次偶然的突變後,這個性狀就保留了下來。
(3)紅綠色盲
人類中的紅綠色盲者就是因為感應綠色的視錐細胞數量太少了,所以綠色對於他們來說可以看做是不存在的,人類中的紅綠色盲比例大概是6%,但其實這些人才是繼承了我們哺乳類祖先傳統基因的後代。
當今的幾乎所有哺乳類動物其實都是由2億多年前的夜行性哺乳類動物演化而來的,它們都是紅綠色盲。
這也能夠解釋為什麼老虎披著黃黑條紋,卻可以在綠色叢林中捕食。
因為綠色在別的哺乳動物眼中也是黃色的。我們可以對比一下正常人類眼中的老虎和普通哺乳動物眼中老虎的區別。
我們眼中的老虎
哺乳動物眼中的老虎
(4)四色視覺
除了哺乳動物,別的很多動物都有4種視錐細胞,比如鳥類,它們有能感應黃、青、藍、紫4種顏色的視錐細胞,而且這個紫色是在可見光的範圍外的,也就是說,鳥類可以看到紫外線,所以它們眼中的世界和人類眼中是有很大不同的。
但其實在人類中也有擁有4種視錐細胞的人。
最出名的是一位叫Concetta Antico 的印象派女畫家。她比正常人多出一種能感應波長在橙色附近光的視錐細胞。如果我們用老虎那個例子來類比的話,普通人眼中都是一樣的橙色,可能在她眼中是完全不同的,而且那應該是一種我們所有人都沒有見過的“橙”色。
目前發現的所有四色視覺的人都是女性,據估算,這類人在女性中的佔比達到2%。這個比例並不低,那為什麼很少有人宣稱自己能看到不同顏色呢?
這是因為那些真正的四色視覺者可能壓根就不知道自己有這樣的“特異功能”。我們在生活中能看到的絕大多數有顏色的東西都是為三色視覺者定製的,換句話說,我們的世界就是為三色視覺者建造的。
在這個世界中,缺少感應綠色視錐細胞的紅綠色盲會碰到各種問題,所以很容易辨認出來。而四色視覺者在平時生活中沒有能夠用到這項技能的地方,所以她們的潛能才沒有被啟用。
如果我們三色視覺者生活在四色視覺者建造的世界中,可能也會像紅綠色盲一樣出現各種困難吧。
而Cocetta Antico 之所以意識到自己的獨特之處,是因為她是一位畫家,平時經常和顏色打交道。
四色視覺畫家和普通畫家在顏色的使用上也有不同,我們可以透過下面這張畫,欣賞一下這位四色視覺者是怎麼搭配顏色的。
Cocetta Antico畫的孔雀
(5)複雜的視覺機制
除了視錐細胞會影響顏色,其實視杆細胞也會影響顏色。
我們來看一張照片,這條白金藍黑裙子曾經在網際網路上引發了熱議。
有人說這件連衣裙是白金相間的顏色,也有人說這件連衣裙是藍黑相間的顏色,而且雙方都是信誓旦旦,一口咬定自己看到的顏色就是對的。另外,也有人中午看的時候是白金相間,傍晚看則變成了藍黑相間。
這是怎麼回事?
其實我們的視覺系統是非常複雜的,當我們看到一個物體時,大腦會根據外界的光源自動矯正色差。
一般來說,中午的太Sunny是偏藍色的,視杆細胞更加活躍,在這種情況下,眼睛對藍色不敏感,所以看到的裙子是白金相間的,傍晚的時候,太Sunny是偏紅色的,視錐細胞較為活躍,眼睛對藍色敏感,所以看到的裙子是藍黑相間的。
我們的大腦喜歡偷懶,所以它進化出了一種機制,當視杆細胞活躍的時候,即使是傍晚,大腦也會認為外界的光源是偏藍色的,反之亦然。
所以,如果你看到的是白金相間的裙子,說明你視杆細胞較為活躍,如果是藍黑相間的裙子,則是視錐細胞較為活躍。
這個例子能夠最直觀的說明,顏色只是一種感官。
最後,在瞭解了我們如何看見顏色,以及視覺細胞的進化過程後,再回到最初的問題,顏色存在嗎?
作為一個常用的日常概念,它當然是存在的,它甚至是我們藝術、文化的重要組成部分。
但我們應該知道,在物理世界中它是不存在的,顏色只是我們看到的、屬於我們的,世界的樣子。
在物理學中,顏色這個引數是不需要的,取而代之的是光的波長。我們看到的不同顏色對應的是不同波長的光。我們能夠感受到的光(波長約380奈米至760奈米),被稱為可見光,小於和大於這個範圍的光是不可見光。
所以,顏色其實就是透過我們的器官——眼、腦所產生的對光的視覺感受。是我們的眼和大腦對自然界存在的不同波長的光進行加工後反映出來的一種感受。
不同波長的光才是自然界客觀存在的東西,而顏色是“觀測”後的產物。
當然,因為“存在”這個詞本身就是一個哲學詞彙,所以,我們也可以說,自然界本來是不存在顏色的,出現了眼睛後,才出現了顏色,從這個角度來說,顏色對人類來說無疑是存在的,只是這種存在不是物理上的那種存在。
(1)我們怎麼看到顏色
眼睛之所以可以看到東西,就是因為眼睛裡有兩類細胞,一類叫做視杆細胞,它能夠分辨出有沒有光,視杆細胞越多,夜視能力越強。
還有一類叫視錐細胞,它能夠分辨出顏色的不同,分辨的過程是:當敏感的顏色(指波長)照射到它的時候,它傳遞給神經的電訊號電壓就特別強;當不敏感的顏色照射時,傳出去的電壓就變得非常弱。
視杆細胞負責識別有沒有光,視錐細胞負責識別是什麼顏色的光。
所有哺乳類動物,只有靈長類有三類視錐細胞,而其他哺乳類動物都只有兩種視錐細胞。
人的三種視錐細胞分別在光的波長在560nm、530nm、420nm,這三種視錐細胞感應到這3種波長的光時,輸出的電訊號電壓最強。對應的顏色分別是黃色、綠色、藍色。
三種視錐細胞的光譜響應曲線
非靈長類的哺乳類動物只有黃色和藍色兩種,沒有綠色視錐細胞。所以在我們人類看來,它們都是紅綠色盲。
爬行動物、魚類、兩棲類、鳥類,這些動物大部分有4種視錐細胞。它們能看到比我們豐富地多的顏色,世界在它們眼裡更加地鮮豔。
為什麼最高階的哺乳動物視錐細胞反而少呢?
(2)進化?還是演化?
這裡就是一個關於進化的誤區。其實生物並不是在進化,而是在演化。
自然界的演化並不一定是向結構越來越複雜,功能越來越強大的方向進展的,而是往越來越適合環境的方向發展的。
哺乳類動物在地球歷史上大部分時間都只能算是弱勢群體,在各種大型動物的夾縫中生存,所以它們大部分是夜裡出來覓食的。
對於夜行動物來說,夜間的感光能力比分辨顏色的能力要重要地多了,所以視杆細胞相比視錐細胞對生存更有優勢。在進化過程中,視杆細胞取代了兩種視錐細胞,這就導致哺乳類動物只剩下了兩種視錐細胞。
直到6500萬年前,恐龍滅絕了,哺乳類動物的生存空間一下子擴大了,它們逐漸能夠在白天活動了。
但是為什麼它們的視錐細胞還是一直維持在兩種?
這是因為環境和物種競爭沒有造成足夠的壓力,換一句話說,能夠分辨更多的顏色對物種的生存沒有優勢,所以大部分哺乳動物還是隻有黃色和藍色兩種視錐細胞。
只有靈長類在演化過程中進化出了對綠色敏感的視錐細胞。
這是因為在叢林生活中,能夠分辨出綠色這個技能非常重要,因為它能幫助我們的祖先更輕鬆地找到成熟的彩色果實,在一次偶然的突變後,這個性狀就保留了下來。
(3)紅綠色盲
人類中的紅綠色盲者就是因為感應綠色的視錐細胞數量太少了,所以綠色對於他們來說可以看做是不存在的,人類中的紅綠色盲比例大概是6%,但其實這些人才是繼承了我們哺乳類祖先傳統基因的後代。
當今的幾乎所有哺乳類動物其實都是由2億多年前的夜行性哺乳類動物演化而來的,它們都是紅綠色盲。
這也能夠解釋為什麼老虎披著黃黑條紋,卻可以在綠色叢林中捕食。
因為綠色在別的哺乳動物眼中也是黃色的。我們可以對比一下正常人類眼中的老虎和普通哺乳動物眼中老虎的區別。
我們眼中的老虎
哺乳動物眼中的老虎
(4)四色視覺
除了哺乳動物,別的很多動物都有4種視錐細胞,比如鳥類,它們有能感應黃、青、藍、紫4種顏色的視錐細胞,而且這個紫色是在可見光的範圍外的,也就是說,鳥類可以看到紫外線,所以它們眼中的世界和人類眼中是有很大不同的。
但其實在人類中也有擁有4種視錐細胞的人。
最出名的是一位叫Concetta Antico 的印象派女畫家。她比正常人多出一種能感應波長在橙色附近光的視錐細胞。如果我們用老虎那個例子來類比的話,普通人眼中都是一樣的橙色,可能在她眼中是完全不同的,而且那應該是一種我們所有人都沒有見過的“橙”色。
目前發現的所有四色視覺的人都是女性,據估算,這類人在女性中的佔比達到2%。這個比例並不低,那為什麼很少有人宣稱自己能看到不同顏色呢?
這是因為那些真正的四色視覺者可能壓根就不知道自己有這樣的“特異功能”。我們在生活中能看到的絕大多數有顏色的東西都是為三色視覺者定製的,換句話說,我們的世界就是為三色視覺者建造的。
在這個世界中,缺少感應綠色視錐細胞的紅綠色盲會碰到各種問題,所以很容易辨認出來。而四色視覺者在平時生活中沒有能夠用到這項技能的地方,所以她們的潛能才沒有被啟用。
如果我們三色視覺者生活在四色視覺者建造的世界中,可能也會像紅綠色盲一樣出現各種困難吧。
而Cocetta Antico 之所以意識到自己的獨特之處,是因為她是一位畫家,平時經常和顏色打交道。
四色視覺畫家和普通畫家在顏色的使用上也有不同,我們可以透過下面這張畫,欣賞一下這位四色視覺者是怎麼搭配顏色的。
Cocetta Antico畫的孔雀
(5)複雜的視覺機制
除了視錐細胞會影響顏色,其實視杆細胞也會影響顏色。
我們來看一張照片,這條白金藍黑裙子曾經在網際網路上引發了熱議。
有人說這件連衣裙是白金相間的顏色,也有人說這件連衣裙是藍黑相間的顏色,而且雙方都是信誓旦旦,一口咬定自己看到的顏色就是對的。另外,也有人中午看的時候是白金相間,傍晚看則變成了藍黑相間。
這是怎麼回事?
其實我們的視覺系統是非常複雜的,當我們看到一個物體時,大腦會根據外界的光源自動矯正色差。
一般來說,中午的太Sunny是偏藍色的,視杆細胞更加活躍,在這種情況下,眼睛對藍色不敏感,所以看到的裙子是白金相間的,傍晚的時候,太Sunny是偏紅色的,視錐細胞較為活躍,眼睛對藍色敏感,所以看到的裙子是藍黑相間的。
我們的大腦喜歡偷懶,所以它進化出了一種機制,當視杆細胞活躍的時候,即使是傍晚,大腦也會認為外界的光源是偏藍色的,反之亦然。
所以,如果你看到的是白金相間的裙子,說明你視杆細胞較為活躍,如果是藍黑相間的裙子,則是視錐細胞較為活躍。
這個例子能夠最直觀的說明,顏色只是一種感官。
最後,在瞭解了我們如何看見顏色,以及視覺細胞的進化過程後,再回到最初的問題,顏色存在嗎?
作為一個常用的日常概念,它當然是存在的,它甚至是我們藝術、文化的重要組成部分。
但我們應該知道,在物理世界中它是不存在的,顏色只是我們看到的、屬於我們的,世界的樣子。