Forskare säger att du inte kan se en bild som är lika blå och gul samtidigt. Hjärnans motståndare i hjärnan kan inte upphetsas och hämmas samtidigt. Men vissa forskare tycker annorlunda. sodapix/Thinkstock Här är en hjärnsmältare-det finns inget som heter blå färg. Eller rött, eller grönt, eller fuchsia eller lavendel. Faktiskt, det finns inget påtagligt, absolut sak som kallas "färg". Färg finns rent i våra sinnen. (Grabben!)
En banan, till exempel, är inte gul i sig. För att bevisa det, snubbla ner till ditt kök mitt i natten och håll en banan framför ansiktet. Vilken färg är det? Typ av en smutsig gråsvart, men definitivt inte gul. Det beror på att färger inte avges från föremål; de reflekteras. En banan är gul för när ljuset studsar av en banan, det lyser gult tillbaka.
Hur fungerar det? Vitt ljus - som solljus eller ljuset från en stark glödlampa - består av våglängder som spänner över hela det synliga spektrumet. När vitt ljus passerar genom ett prisma, du kan se alla de rena färgerna i spektrumet:violett, indigo, blå, grön, gul, orange och rött.
När vitt ljus lyser på ett bananskal, något otroligt händer. Ett naturligt pigment i bananskalet kallas xantofyll är kemiskt programmerad att absorbera vissa våglängder och reflektera andra. Den dominerande reflekterade våglängden för xantofyll är gul.
Men den gula av den bananen finns fortfarande inte. Det börjar bara existera när det reflekterade ljuset från den skalen detekteras av miljontals färgavkännande celler i dina näthinnor som kallas kottar. Det finns tre typer av kottar, var och en ansvarig för att känna av en annan våglängd av ljus. Kottarna skickar elektriska impulser till hjärnan, där data behandlas till en enda igenkännbar färg:gul [källa:Pappas].
Färghistoriens moral är detta - utan våra kottar och utan våra hjärnor, färger finns inte. Och även när de gör det, det är bara i betraktarens sinne. Vilket leder till en fascinerande fråga:Tänk om det finns färger inom det synliga spektrumet som våra kottar och hjärnor inte kan se? Faktiskt, det finns. Så kallade omöjliga färger eller förbjudna färger bryta de biologiska reglerna för uppfattning. Men vissa forskare tror att de har upptäckt ett sätt att se det omöjliga.
Låt oss börja med att gräva djupare i vetenskapen om färguppfattning.
Innehåll
Färgerna vi uppfattar är resultatet av att reflekterat ljus detekteras av kottar i våra ögon och sedan bearbetas av våra hjärnor. PeterHermesFurian/iStock/Thinkstock Som vi redan har diskuterat, färgerna vi uppfattar som röda, grön, gul, bränd sienna och så vidare är resultatet av att reflekterat ljus detekteras av kottar i våra ögon och sedan bearbetas av våra hjärnor. För att förstå varför så kallade omöjliga färger bryter mot reglerna för visuell uppfattning, vi behöver förstå mer om hur våra kottar och våra hjärnor interagerar.
Var och en av dina ögon innehåller ungefär 6 miljoner kottar koncentrerade i mitten av näthinnan [källa:Pantone]. Dessa kottar finns i tre olika våglängder:kort, medellång och lång. När en kon mottar en stark signal i sin våglängdszon, den skickar elektriska impulser till hjärnan. Hjärnans jobb är att kombinera miljontals elektriska signaler från varje kon för att återskapa en sammansatt "bild" av den riktiga färgen.
Hjärnan, självklart, är inte en dator, men har sin egen komplexa klump av högspecialiserade celler. De celler som är ansvariga för att bearbeta de elektriska signalerna från kottarna kallas motståndsneuroner [källa:Wolchover]. Det finns två typer av motståndsneuroner som finns i hjärnans visuella cortex:rödgröna motståndsneuroner och blågula motståndare.
Dessa hjärnceller kallas motståndareuroner eftersom de fungerar på ett binärt sätt:den rödgröna motståndarnuronen kan antingen signalera rött eller grönt, men inte båda. Och den blågula motståndarnuron kan signalera antingen blått eller gult, men inte båda.
När du tittar på en ren gul bild, den gula delen av den blågula motståndarnuronen är upphetsad och den blå delen hämmas. Byt till en renblå bild och den blå delen av motståndarens neuron är upphetsad och den gula hämmas. Tänk dig nu att försöka se en bild som är lika blå och gul samtidigt. Motståndarens neuroner kan inte vara både upphetsade och hämmade samtidigt.
Den där, min vän, därför är blågul en omöjlig färg. Detsamma gäller för rödgrön. Du kanske säger, "Vänta en sekund, Jag vet exakt hur gult och blått ser ut tillsammans - det är grönt! Och rött och grönt gör en slags lerig brun, eller hur? "Bra försök, men det är resultatet av att blanda ihop två färger, inte ett enda pigment som är lika blågult eller lika rödgrönt.
Helt tillbaka 1801, långt innan forskare visste om kottar och neuroner, Engelska läkaren Thomas Young teoretiserade att det mänskliga ögat har tre typer av färgreceptorer:blå, grönt och rött. Unga trikromatisk färgteori visade sig vara korrekt på 1960 -talet, när kottar (uppkallade efter sin form) upptäcktes ha speciell känslighet för blått, grönt och rött ljus [källa:Nassau].
Motståndarteorin om färguppfattning har funnits sedan 1870 -talet, när den tyska fysiologen Ewald Hering först postulerade att vår vision styrdes av motståndarfärger:rött kontra grönt och blått mot gult. Herings motståndarteori stöds av det faktum att det inte finns några färger som kan beskrivas som rödgröna eller gulblå, men varannan färg i det synliga spektrumet kan skapas genom att kombinera rött eller grönt reflekterat ljus med gult eller blått [källa:Billock och Tsou].
Både trikromatisk färgteori och motståndarteori behandlades som oföränderliga sanningar om färguppfattning i mer än ett sekel. Tagen tillsammans, de två teorierna hävdar att det är omöjligt för det mänskliga ögat eller sinnet att uppfatta vissa färger som beskrivs som rödgröna eller blå-gula.
Tack och lov, det finns alltid några oseriösa forskare som gillar att driva möjligheterna. I början av 1980 -talet bildforskare Hewitt Crane och Thomas Piantanida utformade ett experiment med målet att lura hjärnan att se omöjliga färger.
I Crane and Piantanidas experiment, försökspersonerna instruerades att stirra på en bild av två intilliggande remsor av rött och grönt. Försökspersonernas huvuden stabiliserades med en hakstöd och deras ögonrörelser spårades av en kamera. Med varje liten ryckning i ett ämnes ögon, den röda och gröna bilden justerades automatiskt så att motivets blick förblev fixerad på de motsatta färgerna [källa:Billock och Tsou].
Resultaten, publicerad i tidskriften Science 1983, var häpnadsväckande. Om folk stirrade på angränsande motsatta färger tillräckligt länge, gränsen mellan dem skulle lösa sig och en ny "förbjuden" färg skulle dyka upp. Den resulterande färgen var så ny att ämnen hade stora svårigheter att ens beskriva den [källa:Wolchover].
Genom att stabilisera bilden för att spåra ögonrörelser, Crane och Piantanida teoretiserade att olika delar av ögat kontinuerligt badades i olika våglängder av ljus, vilket gör att vissa motståndare nervceller blir upphetsade och andra hämmas samtidigt.
Underligt, Crane och Piantanidas experiment avfärdades som ett salongstrick, och flera andra visionforskare misslyckades med att uppnå samma dramatiska resultat. Först på 2000 -talet fick omöjliga färger ett nytt liv.
När forskargrupper försökte återskapa Crane och Piantanidas revolutionära experiment med omöjliga färger, de kom ofta med nedslående resultat. Istället för att se helt nya nyanser av grönröd eller blåaktig-gul, försökspersoner brukar beskriva den blandade färgen som lerbrun [källa:Wolchover]. Andra skulle se gröna fält med pixelerade röda prickar utspridda över det. Omöjliga färger blev ett vetenskapligt skämt.
Men 2010, omöjliga färger var tillbaka i rubrikerna. Den här gången, ett par visuella forskare från Wright-Patterson Air Force Base i Ohio, trodde att de hade bestämt varför Crane och Piantanida hade lyckats där andra hade misslyckats.
I en artikel från Scientific American, biofysiker Vincent Billock och Brian Tsou identifierade kombinationen av ögonspårning och luminans (ljusstyrka) som nyckeln till att lura hjärnan att se omöjliga färger [källa:Billock och Tsou].
Billock och Tsou körde sina egna experiment där försökspersoner återigen var fastspända på ett hakstöd och övervakades av den senaste näthinnans spårningsteknik. Med bilderna stabiliserade för motivens ögonrörelser, Billock och Tsou lekte med ljusstyrkan eller luminansen hos de två motsatta färgränderna.
Om det var skillnad i ljusstyrka, försökspersonerna upplevde de pixelerade färger som rapporterats i tidigare experiment. Men om de två färgerna var likvärdiga - exakt samma ljusstyrka - såg sex av sju observatörer omöjliga färger [källa:Billock och Tsou]. Ännu bättre, två av dem kunde se de nya färgerna i deras sinnen i timmar efter att experimentet var över.
Vision omöjligKan du träna dig själv att se omöjliga färger? Medan få av oss har en näthinnestabilisator i källaren, det finns några enklare övningar som tillfälligt kan lura hjärnan att se det förbjudna. Det enklaste är att stirra på en bild av två motsatta färgkvadrater, alla med ett vitt plustecken i mitten. Slappna av och korsa ögonen tills de två plustecknen smälter samman till en [källa:Wilkins]. Vad ser du?
Låt oss ta en stund att uppskatta det mirakel som är färgseende. Djurriket har utvecklat den biologiska tekniken för att upptäcka subtila variationer i energivåglängderna för reflekterat ljus och översätta dessa data till 3D-färgbilder. Det uppskattas att människor kan se så många som 10 miljoner olika färger. Varför i helvete utvecklade vi denna förmåga; så Crayola kan släppa ett 10 miljoner förpackningskritor? Vissa evolutionära biologer tror att trikromatfärgsyn utvecklats i primater för att hjälpa oss att upptäcka färgglada bär. Andra djur har ögon och hjärnor som kan se bortom det synliga spektrumet. Honungsbin kan se i infrarött. Fjärilar och vissa fiskar uppfattar ultraviolett ljus. Förekomsten av omöjliga färger får dig att undra vad mer som finns där ute som vi inte kan se ... ännu.
