存不存在人类尚未发现的颜色?
这个问题需要辩证回答,即存在,当然也可以不存在。如果是存在人类尚未发现的颜色,这也是对的,因为我们知道颜色的产生是光反射的结果。
我们看到的颜色就是我们肉眼对特定波长光的视觉效应,所能感觉到的电磁波就是可见光了,光谱对应波长为约312纳米至745纳米。
对于我们肉眼能感觉到的电磁波,自然有颜色对应,那么感觉不到的,也当然是有颜色,就是我们看不到而已。
看不到不代表没有,毕竟这些光是存在的,只是我们不可见而已。那反过来理解,颜色需要我们看到才有意义,那我们的肉眼看不到,也就没有意义,所以就不存在人类尚未发现的颜色。
因为只要可见,我们就能知道这是什么颜色,那么不可见,也就没有意义,至少对人而言没有意义。至于对其他生物、或者什么看不见的东西,它们可能觉得有意义。
世界上本没有颜色,看的生物长了视锥细胞,就有了颜色。
要知道,世界上只有不同频率的电磁波,这些电磁波可没有“颜色”这个特性,所谓的颜色只是人类的感觉而已。
下面这张图就是电磁波频率由高到低排列,不同频段有不同频段的名称,而我们人类的眼睛能够看到的只是不同频率电磁波中非常小的一部分。人类根据不同电磁波带给眼睛的感受,把这些可见光分成了不同的颜色。
人眼之所以能够识别颜色,是因为视网膜上存在视锥细胞。
如下图所示,是人类视网膜上的细胞成分,其中细胞分成两种:视锥细胞和视杆细胞。视杆细胞负责识别光的强度,视锥细胞负责识别光的颜色。
一个视觉正常的人类,视网膜中会有三种视锥细胞,这种三种视锥细胞分别对红、绿、蓝感受最为敏感(而不是只能够感受红绿蓝)。通过不同颜色对三种视锥细胞刺激的不同,我们大脑把这些刺激转换成了我们“看”到的图像,这才有了不同的颜色。
所以说,这个问题不应该问“有没有人类未发现的颜色”,而应该问“人类会不会在某一天看到更多的颜色”。
比如说现在有一种“病”叫做四色症,简单说就是有一些人因为天生基因的差异,所以视网膜上有第四种视锥细胞,于是他们看到的世界跟我们是完全不一样的色彩。比如说下图就是这些四色症患者画出来的图画,可以看到其中的颜色跟我们日常看到的完全不是一回事。
而事实上,即便是相同频率的可见光,在每个人大脑中产生的“颜色”真的都是一样的吗?这个问题谁都说不清楚。
所以,人类并不会发现更多的颜色,而是有一天眼睛会感受到来自更宽频率的电磁波刺激,至于说这样的刺激在人类的大脑中会产生怎样绚丽的色彩,我也不知道。
我们直接给出答案,世界上其实不存在颜色。颜色某种程度上我们可以理解成是人的一种幻觉,是神经系统和视锥系统共同作用的结果。
颜色是怎么形成的
在解决这个问题之前,我们要先知道,“颜色”是怎么形成的。
事实上,关于色彩方面的科学直到牛顿时代才开始研究,
1666年,牛顿通过棱镜发现太阳光是由不同颜色(即不同波长)组成的混合光。
我们都知道,物体本身是不发光的,也就是说没有光,我们眼睛就看不到颜色(黑白灰不是颜色,而是明度)。这时有人开始思考了,光和物体色彩有什么关系呢?
其实答案也不难回答:物体本身是不发光的,也不存在颜色,而是光照射在物体上,物体再把光线反射出去后,人们才能看到物体。
为什么物体有不同的色彩?
虽然物体本身没有颜色,也不会发光,但会反射光线,只不过每个物体在反射光线时,不同的物体会对不同的“光波”吸收一部分。
下图中,物体之所以是颜色,是因为它吸收了除红色以外所有的光,只让红色光通过。正是因为物体对光反射的比率不同,所以才有这么多色彩。
人眼是如何识别色彩
虽然不同的物体会反射不同颜色的光,但有些人看到的“颜色”与我们是不同的。比如色盲看到的颜色和我们就有区别。
这是因为光线进入眼睛后,并不是直接呈现在大脑中,而是要经过视锥细胞翻译,翻译之后才是我们看到的色彩。
具体而言我们看到物体颜色的过程是这样的:
第一步:光线经过物体漫反射后,进入眼睛。
第二步:利用凹凸镜的原理,光线通过晶状体,倒映在视网膜上。如果这时候你能看到东西,那么看到的东西都是反着的。
第三步:这一步会同时进行很多环节,我们只挑两个环节解释。
1:信息经过神经细胞处理,让倒映在视网膜上的物体摆正过来。
2:视锥细胞对色彩进行处理,让我们看到不同的色彩。
第四步:所有信息汇总到大脑,此时你看到了颜色。
一般而言,眼球中有三种不同的视锥细胞,既红、蓝、绿。通过这三种视锥细胞我们才看到了颜色(如果没有这三种颜色视锥细胞,那么世界在他眼中是黑白的)
这三种不同的色彩对应了我们能能看到颜色的范围,比如,我们虽然没有黄色视锥细胞,但红色和绿色能够组合成黄色,红色和蓝色能组合成紫色。因此我们才能看到多种不同的色彩。
但是,不是所有的人都那么幸运拥有三种视锥细胞,有少部分人眼睛中只有两种视锥细胞,因此看到的颜色就缺失了一部分。
比如,如果视锥细胞少了红色时(又被称为第一色盲),人体将不能分辨红色、深绿色、紫色等不能分辨,且常常把绿色视为黄色。
如果由第一色盲来提出这个问题:世界上存不存在尚未发现的颜色。那么对于他而言,红色就是尚未发现的颜色,而可悲的是即使你再怎么形容,他也无法理解红色是什么颜色。
同样的道理,还有一部分人拥有四种不同视锥的细胞, 2016年8月,英国科学家就找到了一个四色视者,她所看到的颜色就比普通人丰富的多。
下图从左到右分别是:人眼、紫外线下、模拟的蜜蜂视觉、模拟的四色视锥人类视觉。
而我们在她面前,就像是色盲一样,无论她如何形容,我们都想象不出她所描述的那种颜色,究竟是什么色彩。
可见光范围
上过初中的都知道,声音是有不同频率的,我们人耳所能接收的频率范围是20hz-20000hz,低于20hz的声音,和高于20000hz的声音我们都听不到。
其实除了声音,光也是有波长的,而我们人眼所能接收到的波长,只有从380nm-760nm波长范围,除此之外的波长范围我们都看不到,已就是说,我们所看到的颜色只反映了这个世界的一部分情况而已。
神经系统和视锥系统
所以,通过上述,我们很容易发现这一个事情。世界上不存在颜色,我们只所以能看到色彩,是因为光照射到了眼睛里,视锥细胞和神经系统共同作用,最终才让我们感觉有颜色。而我们所看到的的光只是这个世界的一部分光,被我们称为可见光。同时视锥细胞的差异会导致我们所看到的的世界的颜色是不同的。
存不存在人类尚未发现的颜色?
颜色有多少种?光学RGB中的三原色即可,不同比例的混合可以调制出任何你想要的颜色,比如电视机中就是三基色混合,当然老式的显像管与现在的液晶显示原理有些不一样,但三色混合原理都是雷瑟的!三原色原理如下,有兴趣的朋友甚至可以做个小实验把玩一下!
三基色原理
颜色到底有多少种?颜色的原理是什么?
在牛顿用三棱镜分解阳光之前,大家都认为阳光就是一种白色的单色光,1666年牛顿做了一系列的阳光实验,当他将一块三棱镜放在阳光下时,梦幻般的色彩出现在了他的眼前,阳光被分为了七种颜色,分别是红橙黄绿蓝靛紫!
到此时大家才知道,阳光只是多种单色光混合在一起的复色光。而决定阳光颜色的唯一标准就是波长,不同的波长对应颜色是不同的!
红:660nm 橙:610nm
黄:570nm 绿:550nm
蓝:460nm 靛:440nm
紫:410nm
波长越长,颜色越偏红,波长越短颜色越偏紫,所以在更长660nm以上波长是红外线,低于紫色410nm以下的则是紫外线,两则都是我们肉眼无法感知的!
另外白色、灰色和黑色不属于颜色范围,只是无色系的灰阶
但这些都是主色,玩过早期早期CRT显示器电脑时代的朋友应该都知道,显卡没装驱动之前,它只能显示16色,在这个模式下看东西简直就忍无可忍,装好驱动之后还可以选256色和65536色,这就是在其显示器混色的色彩深度,一般256色肉眼会觉得大红大紫的色彩,不太协调,大65536色明显就过渡自然,大部分朋友肉眼已经很难区分!当然CRT显示器还能达到真彩24位,基本上这个颜色下基本能见万物还原在CRT显示器上。
现代流行的都是液晶显示器,在色彩还原上,液晶显示器不如CRT来的自然,究其原因是液晶是透光,而CRT色发光两者稍有区别,但就是这样的差异造成了液晶在色彩还原上发灰!在这方面OLED将比背光的液晶显示器更具优势!
颜色有多少种?只要你需要可混出N种颜色来,但对与显示屏来说高对比度,高动态范围,一定的颜色范围就足够了,再多的肉眼可能根本就感觉不出来!
肉眼为什么能看到不同的颜色?
肉眼能看到颜色这个形容其实是错的,因为肉眼视物的原理是光线照射到物体,然后反射光通过晶状体聚焦到了视网膜上,转换为生物电信号,传送到大脑里,经过复杂的脑补,因此我们“看到”了物体!
上图是物体反射的光被我们看到的原理,但这只表示我们看到了光,肉眼是如何区分光的颜色呢?这就必须要来了解下我们眼球的结构了!
图中远处运动的人光线被晶状体折射投影到了视网膜上,区分颜色的工作就在视网膜上开始了!
位于眼底的视网膜上有两种感光细胞:
- 视杆细胞:位于精细视觉的黄斑以外,主要感受弱光,对色彩不敏感
- 视锥细胞:位于黄斑内,一般情况下有三种视锥细胞,分别感受蓝绿红三色!上图中已经用颜色表示这三种细胞(仅为示意)。
当自然界光线进入视网膜时,视锥细胞将会发生不同的兴奋,传送到大脑后经过脑补出了不同的颜色,如果三种细胞受到的刺激都相等时,大脑将会处理成白色视觉!如果视网膜上某则颜色的视锥细胞工作不正常,那么就会缺少相应的颜色,这就是色盲的由来!
一般人都是双眼,因此横向视角达到了190°,但空间感知,颜色识别最佳视角大约只有50-60°
还有我们不知道的颜色吗?
我们都知道可光只是电磁波谱中很狭窄的一段,这取决于肉眼对光线的感知,波长大于等于红外和小于等于紫外的光,也能到达我们肉眼,但我们视而不见,不过却不要忽视了这种视而不见的光,比如红外波段的激光和紫外波段的光线都对人体有极大的伤害,它们并非不存在,只是无法在视网膜上产生生物电信号。
简单的说超过了可见光范围的光线无法被我们感知到,换句话说这个我们能感受到的颜色也就是从紫外线到红外线以内的混合,理论上颜色种类将会有:
(红光660nm-紫光210nm)/普朗克长度=N种颜色
因为长度最小的区分单位是普朗克长度1.6x10^-35,由于普朗克长度非常小,因此颜色种类将是一个天文数字,当然这没有任何意义,一般成年男生只能区分130万种颜色,女生能区分180万种颜色,所以女生区分更喜欢花花绿绿的衣服也是正常,毕竟人家有资格审美!
在自然界中,光的本质就是电磁波,人类能看见的可见光只是电磁波中极小的一部分波段,现实中颜色本不存在,它只是人类思维活动的产物,只存在于意识当中,所以说人类未被发现的颜色是不正确的说法。
光学
人类对光的研究有很长的历史,第一个认知突破来自于牛顿,牛顿首先发现三棱镜可以把太阳光分解为七种颜色,开启了现代光学研究之路。
在1800年,英国科学家威廉·赫歇尔在研究不同颜色光的性质时,意外地发现红光外侧还存在一种肉眼看不见的光,也就是红外线;1864年,麦克斯韦建立电磁学理论,从理论上预言了电磁波的存在,并认为可见光就是电磁波的一部分,只是频率和波长的不同而已。
于是不同颜色的光,对应着电磁波中的不同波长,可见光波长范围在380nm~760nm之间,波长由长到短依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。
颜色感知
生物要想看到颜色,就需要对电磁波有感知能力,于是生物进化出了重要的器官——眼睛,外界光线经过折射后投影到视网膜上。
人类视网膜上有视杆细胞和视锥细胞,其中视杆细胞对光的强度很灵敏,对颜色不灵敏;而视锥细胞又有三种,分别对红、绿、蓝三种颜色的光灵敏;当视觉细胞接受到外界光源的刺激时,就会把信号传递给大脑,大脑根据不同细胞的刺激情况分析出看到物体的信息。
人类的三种视锥细胞,对不同波长的光有着不同的灵敏度,当然也有相互重叠的部分,在紫光附近基本上只有蓝视锥细胞能微弱感知,这也是大部分人对紫光不太敏感的原因。
从光的本质上说,电磁波本没有颜色这个属性,只有波长和频率之分,只是人类大脑处理视锥细胞接收到的信息时,把不同的波长信号进行划分,从而得到七种基本颜色,可以说“颜色”只是人类思维活动的产物。
视觉缺陷
明白了人类对颜色的感知原理后,我们就能解释一些特殊情况,比如有些人可能存在色盲或者色弱,那是因为在他们的视网膜中,某种视锥细胞感光过于灵敏、或者感光不足、甚至是无法感光。
比如红绿视觉缺陷属于X染色体上的隐性遗传,占我国男性人口的8%,女性占0.5%,对于红绿色弱者,他们的红视锥细胞和绿视锥细胞对光的感知就存在异常,使得大脑接收到的信息存在偏差,无法得到准确的颜色信息,实际上我们所说的准确颜色信息,也只是基于绝大部分人的颜色认知制定的标准。
对于红色盲来说,他们的红视锥细胞完全丧失感知功能,艾伯菌认识一位朋友,这位朋友就属于红色盲,在他眼里红色就是黑色,他甚至无法准确读出红色对联上的黑字。
未知颜色
对于不同的生物,甚至连视觉细胞也存在不同,很多哺乳动物只有两种视锥细胞,比如狗就只有两种视锥细胞,对人类来说狗就是色盲。
很多鸟类拥有四种视锥细胞,对它们来说,看到的色彩比人类丰富很多,蜜蜂和蝴蝶的视锥细胞,甚至可以看到紫外线,而大家喜欢吃的皮皮虾,竟然拥有多达16种视锥细胞,人类很难想象在皮皮虾眼里的世界是什么样的。
这些动物看到的色彩远比人类丰富,本质上光是电磁波,虽然某些动物能看到人类看不见的红外线和紫外线,但是颜色对应的就是波长,超出可见光的波长对人类来说就是一个波长数字而已,在人类的认知里面并没有对应的颜色,所以不能说是人类未发现的颜色。
实际当中,视杆细胞对光强的感知信号,还会融入颜色信息当中,但是这个信息并不反映光的颜色,比如在夜间时,视杆细胞就能发挥很大的作用。
我们假设一个人,他从小就在没有红色的屋子里生活,而且他的红视锥细胞没有退化的话,直到某一天他走出房间看到五彩斑斓的世界,一定会觉得非常惊讶。
实际上,美国科学家就发明了一种“色盲眼镜”,这种眼镜可以让部分视觉异常的人,看到以前他从未看到过的颜色,比如一位名叫Jim的男子,从小无法分辨红色和绿色,在他眼里世界就是橘黄色的,色盲眼镜过滤掉那些让大脑产生误判的光,让大脑能准确读出物体的颜色信息;但是色盲眼镜并非万能的,本质上应该叫色弱眼镜,只能针对部分色弱以及部分颜色起校正作用。
要从根本上治疗视觉缺陷,也许只能依靠基因研究,若人类能纠正X染色体上的视觉基因缺陷,就能让这个家族的人从根本上摆脱视觉缺陷。
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黑色到底是不是颜色?
这个题目的问法不是很准确,因为颜色不是靠人类去发现的。
我们之所以能看到各种颜色,主要是因为两件事情:
一,可见光是由不同波长的光混合组成的,不同的物体对于不同波长的光吸收和反射程度不同。被物体大部分反射的某波长的光,就是物体呈现出的色彩。
二,仅有光的反射,对于人类分辨色彩还是不够的。人类之所以能够辨别不同的颜色,辨别同一色系不同颜色的细微差异,要靠视锥细胞。
视锥细胞视网膜内的一种视细胞,也是色彩的感受器。还有一种视杆细胞是主导暗视觉的,对色彩并不敏感。
大部分人的视锥细胞有三种,能够感受到红、蓝、绿三种波长的光,这三种颜色进行不同配比,就能得到其他的颜色了。
对于人来说,如果只有一种、两种或者没有视锥细胞,就会色盲。
像是猫啊、狗啊,以及其他很多哺乳动物,天生就只有两种视锥细胞,所以以人类的标准来看,它们也是色盲……当然能够感受到的色彩也少了很多。
据研究,人类能分辨的颜色有数百万种。
看上去已经是一个很庞大的数字了,如果把题目换成,还存在人类不能辨别的颜色吗?
答案是当然。
像是鸟、昆虫、还有一些爬行动物,视锥细胞都多于人类。比如蜜蜂和蝴蝶都有四种视锥细胞,据说皮皮虾的视锥细胞高达十几种?!!所以它们世界里的色彩可能更丰富更复杂,也是人类所无法体会到的。
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