Här är en hjärnsmältare - våra ögon ger oss inte en fullständig visuell bild av världen omkring oss. Faktum är att det finns massor av saker vi inte kan se, som ultravioletta våglängder eller omöjliga färger som stygian blue .
Det finns faktiskt inget som heter blått. Eller röd, eller grön, eller fuchsia eller lavendel. I verkligheten finns det ingen påtaglig, absolut sak som kallas "färg". Färg finns rent i våra sinnen. (Dude!)
En banan, till exempel, är inte i sig gul. För att bevisa det, snubbla ner till ditt kök mitt i natten och håll en banan framför ditt ansikte. Vilken färg är det? Typ en smutsig gråsvart, men definitivt inte ljusgul. Det beror på att färger inte avges från föremål; de reflekteras. En banan är gul för när synligt ljus studsar från en banan, lyser den tillbaka gult.
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 kan du se alla spektrala färger i spektrat:violett, indigo, blått, grönt, gult, orange och rött.
När vitt ljus lyser på ett bananskal händer något otroligt. Ett naturligt pigment i bananskalet som kallas xantofyll är kemiskt programmerat att absorbera vissa våglängder och reflektera andra. Den dominerande reflekterade våglängden för xantofyll är gul.
Men den gula bananen finns fortfarande inte. Det börjar bara existera när det reflekterade ljuset från skalet upptäcks av miljontals färgavkännande celler i dina näthinnor som kallas koner. Det finns tre typer av konceller (blå, röda och gröna koner), var och en ansvariga för att känna av olika våglängder av ljus. Konerna skickar elektriska impulser till hjärnan, där data bearbetas till en enda igenkännbar färg:gul [källa:Pappas].
Moralen i färgberättelsen är detta - utan vårt visuella system och utan våra hjärnor existerar inte färger. Och även när de gör det, är det bara i betraktarens sinne. Vilket leder till en fascinerande fråga:Vad händer om det finns färger inom det synliga spektrumet som våra kottar och hjärnor inte kan se? Det finns faktiskt. Så kallade omöjliga färger eller förbjudna färger bryter mot de biologiska reglerna för perception. 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
Som vi redan har diskuterat är de färger vi uppfattar som röda, gröna, gula, mörkblå och så vidare resultatet av reflekterat ljus som upptäcks av koner i våra ögon och sedan bearbetas av våra hjärnor. För att förstå varför så kallade omöjliga färger bryter mot reglerna för visuell perception måste vi förstå mer om hur våra kottar och våra hjärnor interagerar.
Var och en av dina ögon innehåller ungefär 6 miljoner koner koncentrerade i mitten av näthinnan [källa:Pantone]. Dessa kottar finns i tre olika våglängder:kort, medium och lång. När en kon tar emot en stark signal i sin våglängdszon skickar den elektriska impulser till hjärnan. Hjärnans uppgift är att kombinera miljontals elektriska signaler från varje kon för att återskapa en sammansatt "bild" av den sanna färgen.
Hjärnan är naturligtvis inte en dator, utan har sin egen komplexa klump av högspecialiserade celler. Cellerna som är ansvariga för att bearbeta de elektriska signalerna från konerna kallas motståndarneuroner [källa:Wolchover]. Det finns två typer av motståndarneuroner som finns i hjärnans visuella cortex:rödgröna motståndarneuroner och blågula motståndsneuroner.
Dessa hjärnceller kallas motståndarneuroner eftersom de fungerar på ett binärt sätt:den rödgröna motståndarneuronen kan antingen signalera rött eller grönt, men inte båda. Och den blågula motståndarneuronen kan signalera antingen blå eller gul, men inte båda.
När du tittar på en ren gul bild är den gula delen av den blågula motståndarneuronen exciterad och den blå delen hämmas. Byt till en ren blå bild och den blå delen av motståndarneuronen exciteras och det gula hämmas. Föreställ dig nu att du försöker se en bild som är lika blå och gul på exakt samma gång. Motståndarneuronerna kan inte både exciteras och hämmas samtidigt.
Det, min vän, är därför blågult är en omöjlig färg. Detsamma gäller för rödgrönt. Du kanske säger:"Vänta lite, jag vet exakt hur gult och blått ser ut tillsammans - det är grönt! Och rött och grönt blir ett slags lerigt brunt, 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.
Hela vägen tillbaka 1801, långt innan forskare visste om kottar och neuroner, teoretiserade den engelske läkaren Thomas Young att det mänskliga ögat har tre typer av färgreceptorer:blått, grönt och rött. Youngs trikromatiska färgteori visade sig vara korrekt på 1960-talet, när koner (uppkallade efter sin form) upptäcktes ha speciell känslighet för blått, grönt och rött ljus [källa:Nassau].
Motståndarens färgteori om perception har funnits sedan 1870-talet, när den tyske fysiologen Ewald Hering först postulerade att vår vision styrdes av motståndarens färger:rött mot grönt och blått mot gult. Herings opponentteori stöds av det faktum att det inte finns några färger som skulle kunna beskrivas som rödgröna eller gulblå, utan varannan färg i det synliga spektrumet kan skapas genom att kombinera rött eller grönt reflekterat ljus med gult eller blått.
Både trikromatisk färglära och opponentteori behandlades som oföränderliga sanningar om färguppfattning i mer än ett sekel. Sammantaget hävdar de två teorierna att det är omöjligt för det mänskliga ögat eller sinnet att uppfatta vissa färger som beskrivs som röd-grön eller blå-gul.
Tack och lov finns det alltid några oseriösa vetenskapsmän som gillar att driva möjligheterna. I början av 1980-talet designade bildforskarna Hewitt Crane och Thomas Piantanida ett experiment med målet att lura hjärnan att se omöjliga färger.
I Crane och Piantanidas experiment instruerades försökspersonerna att stirra på en bild av en vertikal röd rand intill en vertikal grön rand. Försökspersonernas huvuden stabiliserades med ett hakstöd och deras ögonrörelser spårades av en kamera. Med varje liten ryck i ett motivs ögon justerades den röda och gröna bilden automatiskt så att motivets blick förblev fixerad på de motsatta färgerna.
Resultaten, som publicerades i tidskriften Science 1983, var häpnadsväckande. Om människor stirrade på intilliggande motsatta färger tillräckligt länge, skulle gränsen mellan dem upplösas och nya "förbjudna" eller omöjliga färger skulle uppstå. Den resulterande färgen var så ny att försökspersoner hade stora svårigheter att ens beskriva den [källa:Wolchover].
Genom att stabilisera bilden för att spåra ögonrörelser, teoretiserade Crane och Piantanida att olika områden av ögat kontinuerligt badades i olika våglängder av ljus, vilket gjorde att vissa motståndarneuroner blev upphetsade och andra att hämmas samtidigt.
Konstigt nog avfärdades Crane och Piantanidas experiment som ett salongstrick, och flera andra synforskare lyckades inte uppnå samma dramatiska resultat. Det var inte förrän på 2000-talet som omöjliga färger fick ett andra liv.
När team av forskare försökte återskapa Crane och Piantanidas revolutionerande experiment med omöjliga färger, kom de ofta med nedslående resultat. Istället för att se helt nya nyanser av grönröd eller blågul, beskrev ämnen oftast den blandade färgen som lerbrun [källa:Wolchover]. Andra skulle se fält av grönt med pixlade röda prickar utspridda över det. Omöjliga färger blev ett vetenskapligt skämt.
Men 2010 var omöjliga färger tillbaka i rubrikerna. Den här gången trodde ett par visuella forskare från Wright-Patterson Air Force Base i Ohio att de hade bestämt varför Crane och Piantanida hade lyckats där andra hade misslyckats.
I en artikel i Scientific American identifierade biofysikerna Vincent Billock och Brian Tsou kombinationen av eyetracking och luminans (ljusstyrka) som nyckeln till att lura hjärnan att se omöjliga färger.
Billock och Tsou körde sina egna experiment där försökspersoner återigen spändes fast i ett hakstöd och övervakades av den senaste retinalspårningsteknologin. Med bilderna stabiliserade efter motivets ögonrörelser lekte Billock och Tsou med ljusstyrkan eller luminansen hos de två motsatta färgränderna.
Om det fanns en skillnad i ljusstyrka, upplevde försökspersonerna de pixlade färgerna som rapporterats i tidigare experiment. Men om de två självlysande färgerna var ekviluminerande – exakt samma ljusstyrka – så såg sex av sju observatörer omöjliga färger. Ännu bättre, två av dem kunde se de nya färgerna i sina sinnen i timmar efter att experimentet var över.
Omöjlig visionKan du träna dig själv att se omöjliga färger? Medan få av oss har en retinal stabilisator i källaren, finns det några enklare övningar som tillfälligt kan lura hjärnan att se det förbjudna. Det enklaste är att stirra på en bild av två motsatta färgrutor, var och en med ett vitt plustecken i mitten. Slappna av och korsa dina ögon tills de två plustecknen smälter samman till ett [källa:Wilkins]. Vad ser du?
Låt oss ta en stund att uppskatta miraklet 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 skulle kunna släppa ett 10 miljoner paket kritor? Vissa evolutionsbiologer tror att trikromatfärgseendet har utvecklats hos 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 ... än.
