18新利最新登入不可能的颜色是如何工作的

科学家说,你不能同时看到蓝色和黄色的图像。大脑的对手神经元不能同时兴奋和抑制。但一些研究人员不这么认为。"width=
科学家说,你不能同时看到蓝色和黄色的图像。大脑的对手神经元不能同时兴奋和抑制。但一些研究人员不这么认为。
sodapix /思想库

这是一个大脑融化器——根本就没有蓝色这种东西。或红色,或绿色,或紫红色或薰衣草色。事实上,没有一种有形的、绝对的东西叫做"颜色“颜色纯粹存在于我们的脑海中。(老兄!)

例如,香蕉本身并不是黄色的。为了证明这一点,你可以在半夜跌跌撞撞地走进厨房,把一根香蕉放在你面前。它是什么颜色的?有点脏的灰黑色,但绝对不是黄色。这是因为颜色不是由物体发出的;它们被反射。香蕉是黄色的,因为当光线反射到香蕉上时,它会反射出黄色。

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18新利最新登入它是如何工作的?白光——如阳光或明亮灯泡发出的光——是由波长横跨整个可见光谱。当白光通过棱镜时,你可以看到光谱中所有的纯色:紫色,靛蓝蓝色,绿色,黄色,橙色和红色。

当白光照射在香蕉皮上时,不可思议的事情发生了。香蕉皮中的一种天然色素叫做叶黄素它的化学结构是吸收某些波长并反射其他波长。叶黄素的主要反射波长为黄色。

但是香蕉的黄色仍然不存在。只有当你视网膜上数百万个被称为视锥细胞的颜色感应细胞检测到皮肤反射的光时,它才会开始存在。视锥细胞有三种类型,每一种都负责感知不同波长的光。视锥细胞向大脑发送电脉冲,在那里数据被处理成一种可识别的颜色:黄色[来源:帕帕斯].

颜色这个故事的寓意是:没有我们的视锥细胞和大脑,颜色就不存在。即使他们这样做了,也只是见仁见智。这就引出了一个有趣的问题:如果在可见光谱中有一些颜色是我们的视锥细胞和大脑看不到的呢?事实上,有。所谓的不可能的颜色被禁止的颜色打破感知的生物学规则。但一些研究人员认为他们发现了一种看待不可能的方法。

让我们从深入研究颜色感知的科学开始。

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颜色对立

我们所感知的颜色是由眼睛中的视锥细胞检测到反射光,然后经过大脑处理的结果。"width=
我们所感知的颜色是由眼睛中的视锥细胞检测到反射光,然后经过大脑处理的结果。
PeterHermesFurian / iStock /思想库

正如我们已经讨论过的,我们所感知的红色、绿色、黄色、焦黄等颜色都是反射的结果被我们眼睛里的视锥细胞发现,然后被我们的大脑处理。来理解为什么所谓的不可能的颜色会打破视觉的规则感知在美国,我们需要更多地了解视锥细胞和大脑是如何相互作用的。18新利最新登入

你的每只眼睛大约有600万个锥细胞集中在视网膜的中心。潘通色卡].这些视锥细胞有三种不同的波长:短、中、长。当锥体在其波长范围内接收到强信号时,就会向大脑发送电脉冲。大脑的工作是将来自每个视锥的数百万个电信号结合起来,重新创造出真实颜色的合成“图像”。

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当然,大脑不是一台计算机,它有自己的一团高度特化的复杂细胞。负责处理来自视锥细胞的电信号的细胞被称为对手的神经元【来源:Wolchover].在大脑的视觉皮层中有两种类型的对手神经元:红绿对手神经元和蓝黄对手神经元。

这些脑细胞被称为对手神经元,因为它们的功能是二元的:红绿对手神经元可以发出红色或绿色信号,但不能同时发出两种信号。而蓝-黄的对手神经元可以发出蓝色或黄色的信号,但不能同时发出两种信号。

当你看到纯黄色的图像时,蓝-黄对抗神经元的黄色部分是兴奋的,蓝色部分是被抑制的。切换到纯蓝色图像,对手神经元的蓝色部分被激活,黄色部分被抑制。现在想象一下,你试图同时看到一幅同样是蓝色和黄色的图像。对手神经元不能同时兴奋和抑制。

我的朋友,这就是为什么蓝黄色是一种不可思议的颜色。红绿也是如此。你可能会说,“等等,我很清楚黄色和蓝色搭配在一起是什么样子——它是绿色的!红色和绿色构成了一种泥泞的棕色,对吧?”不错的尝试,但这是两种颜色混合在一起的结果,而不是一种同样是蓝黄或红绿的颜料。

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不可能的颜色实验

早在1801年,远在科学家们知道视锥细胞和神经元之前,英国医生托马斯·杨就提出了一种理论人类的眼睛有三种颜色感受器:蓝色、绿色和红色。年轻的三色理论这种说法在20世纪60年代被证实是正确的,当时人们发现视锥细胞(因其形状而得名)对蓝色、绿色和红色光线特别敏感[来源:拿骚].

颜色感知的对手理论早在19世纪70年代就出现了,当时德国生理学家埃瓦尔德·赫林(Ewald Hering)首次假设我们的视觉是由对手颜色控制的:红色与绿色,蓝色与黄色。海林的对立理论得到了这样一个事实的支持,即没有任何颜色可以被描述为红绿或黄蓝,而是可见的其他所有颜色光谱可以通过将红色或绿色反射光与黄色或蓝色相结合来创建[来源:比洛克和祖].

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一个多世纪以来,三色理论和对立理论都被视为颜色感知的永恒真理。综上所述,这两种理论认为人类的眼睛或大脑不可能感知某些被描述为红绿或蓝黄的颜色。

值得庆幸的是,总有一些流氓科学家喜欢推动可能性的领域。在20世纪80年代初,视觉科学家休伊特·克兰和托马斯·皮安塔尼达设计了一个实验,目的是欺骗大脑,让它看到不可能出现的颜色。

在克兰和皮安塔尼达的实验中,受试者被要求盯着一张由红色和绿色组成的两条相邻条纹的图像。研究对象的头部用下巴托固定住,他们的眼球运动被摄像机跟踪。随着受试者眼睛的每一次轻微抽动,红色和绿色图像就会自动调整,这样受试者的目光就会固定在相反的颜色上[来源:比洛克和祖].

研究结果发表在1983年的《科学》杂志上,令人震惊。如果人们长时间盯着相邻的对立颜色看,它们之间的边界就会消失,一种新的“禁忌”颜色就会出现。由此产生的颜色是如此新颖,以至于受试者甚至很难描述它[来源:Wolchover].

通过稳定图像来跟踪眼球运动,Crane和Piantanida提出理论,认为眼睛的不同区域持续沐浴在不同波长的光中,导致一些对手神经元兴奋,而另一些神经元同时被抑制。

奇怪的是,克兰和皮安塔尼达的实验被认为是小把戏,其他几位视觉科学家也未能取得同样引人注目的结果。直到21世纪,不可能的颜色才被赋予了第二次生命。

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18新利最新登入如何看到不可能的颜色

当研究团队试图用不可能的颜色重现克莱恩和皮安塔尼达的革命性实验时,他们往往得出令人失望的结果。受试者看到的不是全新的红绿色或蓝黄色,而是最常见的将混合颜色描述为泥棕色[来源:Wolchover].另一些人则会看到绿色的田野上散落着像素化的红点。不可思议的颜色成了一个科学笑话。

但在2010年,不可思议的颜色又重新登上了头条。这一次,来自俄亥俄州赖特-帕特森空军基地的两位视觉研究人员认为,他们已经确定了为什么Crane和Piantanida在其他人失败的地方成功了。

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在《科学美国人》的一篇文章中,生物物理学家文森特·比洛克和布莱恩·祖认为,眼动追踪和亮度的结合是欺骗人眼的关键大脑看到不可能的颜色[来源:比洛克和祖].

Billock和Tsou进行了自己的实验,实验对象再次被绑在垫板上,并使用最新的视网膜跟踪技术进行监控。当图像与受试者的眼球运动相一致时,Billock和Tsou开始调节两种相反颜色条纹的亮度。

如果亮度有差异,受试者就会体验到先前实验中报告的像素化颜色。但如果这两种颜色是等光度的——亮度完全相同——那么七分之六的观察者就会看到不可能的颜色[来源:比洛克和祖].更妙的是,实验结束后,其中两个人还能在脑海中看到新的颜色。

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作者注:不可能的颜色是如何工作18新利最新登入的

让我们花点时间来欣赏一下色彩视觉的奇迹。动物王国已经进化出一种生物技术,可以探测反射光能量波长的细微变化,并将这些数据转换成3d彩色图像。据估计,人类可以看到多达1000万种不同的颜色。我们究竟为什么要进化出这种能力;这样克雷奥拉就能放出价值一千万的蜡笔了?一些进化生物学家认为,灵长类动物进化出的三色视觉是为了帮助我们发现五颜六色的浆果。其他动物的眼睛和大脑可以看到可见光谱以外的东西。蜜蜂能看见红外线。蝴蝶和一些鱼能感知紫外线。不可思议的颜色的存在让你想知道还有什么是我们看不到的…… yet.

相关文章

  • 文森特·比尔洛克;Brian H. Tsou;“不可能的颜色:看到不存在的色调。”《科学美国人》。2010年2月(2015年5月30日)https://www.scientificamerican.com/article/seeing-forbidden-colors/
  • 拿骚,库尔特。“颜色”。大英百科全书(2015年5月30日)http://www.britannica.com/EBchecked/topic/126658/colour/
  • 潘通色卡。“18新利最新登入我们如何看到颜色?”(2015年5月30日)http://www.pantone.com/pages/pantone/Pantone.aspx?pg=19357&ca=29
  • 威尔金斯,Alasdair。“训练自己看到不可能的颜色。”2010年12月9日(2015年5月30日)http://io9.com/5710434/train-yourself-to-see-impossible-colors
  • Wolchover,娜塔莉。《红绿蓝黄:你看不见的迷人颜色》生活的科学。2012年1月17日(2015年5月30日)http://www.livescience.com/17948-red-green-blue-yellow-stunning-colors.html
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