Рис. 8, 2. Эксперимент Юнга по смешению цветов. Смешивая три световых луча (а не краски), довольно далеко отстоящие друг от друга в спектре, Юнг показал, что можно получить любой цвет спектра, подбирая соответствующие интенсивности. Он смог также получить белый цвет, но не получил черного цвета и такие неспектральные цвета, как коричневый. Он считал, что глаз эффективно смешивает три цвета, которые воспринимаются тремя основными чувствительными системами. Эта идея остается центральной в объяснении цветового зрения.

Итак, согласно теории Юнга — Гельмгольца, существует три типа цветочувствительных рецепторов (колбочек), которые отвечают соответственно на красный, зеленый, синий (или фиолетовый) цвета, а ощущения всех остальных цветов спектра возникают при смешении сигналов этих трех рецепторных систем. Чтобы построить основные кривые чувствительности, надо было проделать большое количество экспериментов, и это оказалось неожиданно трудным делом. Наилучшие из полученных кривых показаны на рис. 8, 3.

Рис. 8, 3. Основные кривые цветовой чувствительности глаза согласно В. Д. Райту. Они представляют собой предполагаемые кривые поглощения света тремя типами цветочувствительных пигментных элементов. Все цвета возникают при соответствующем смешении этих трех.

Посмотрим теперь на следующий график, на решающую для понимания цветового зрения так называемую кривую различения оттенков (рис. 8, 4).

Рис. 8, 4. Кривая различения оттенков. Она показывает, что минимальные воспринимаемые нами различия в длине волн (Δλ,) изменяются в зависимости от длины световой волны (λ). Эта величина меньше всего (то есть цветовое различие — наилучшее) там, где основные кривые реактивности (рис. 8, 3) имеют самые крутые изгибы. В общих чертах это верно.

Здесь сравнивается длина световой волны с наименьшим различием в восприятии оттенка цвета. Теперь если мы посмотрим на предыдущий график (рис. 8, 3), то увидим, что оттенок цвета будет изменяться очень мало по мере изменения длины световой волны на концах спектра, так как единственное, что происходит при этом, — это постепенное увеличение активности систем, воспринимающих красный и синий цвета, без включения в работу других систем. Иначе говоря, на концах спектра мы увидим — при изменении длины световой волны — изменения в яркости, но не в цвете. Вот и все, что при этом происходит. С другой стороны, в середине спектра мы должны ожидать существенных изменений цвета, когда чувствительность системы, ответственной за восприятие красного цвета, быстро падает, а чувствительность системы восприятия зеленого цвета быстро возрастает. Малейший сдвиг в длине световой волны будет вызывать большие изменения в соотношении активности систем, ответственных за восприятие красного и зеленого цвета, что приводит к заметным изменениям оттенка цвета. Таким образом, следует предположить, что вблизи желтого цвета оттенки различаются исключительно хорошо — и так оно и есть на самом деле.

Мы опустим здесь изложение бурных дебатов нашего времени по вопросу о том, существует три, четыре или семь цветовых систем, и примем концепцию Юнга, считавшего, что все цвета являются результатом «смешения трех основных цветов. В цветовом зрении существует, однако, гораздо больше проблем, чем это обнаружено в экспериментах — с простыми окрашенными пятнами света. В последнее время имели большой успех работы гениального американского изобретателя Эдвина Лэнда. Помимо изобретения поляроида (сделанного им еще в бытность его студентом), превратившегося позже в камеру Лэнда, он показал о помощью изящных опытов, что то, что верно в отношении цвета, получаемого путем смешения простых световых пятен, не исчерпывает всей проблемы восприятия цвета. Когда смешиваемые цветовые пятна более сложны по конфигурации и изображают предметы, происходит нечто странное. То, что показал Лэнд, было известно в общем уже давно, но ему принадлежит заслуга обнаружения дополнительных явлений в цветовом зрении, возникающих в более сложных ситуациях при накладывании друг на друга фотографий и изображений (реальных объектов. В самом деле, его работа напоминает нам об опасности упустить само явление из-за упрощения ситуации, которое производится с целью получить чистые эксперименты.

Лэнд, в сущности, повторил опыты Юнга по смешению цветов, используя, однако, не простые цветовые пятна, а прозрачные фотографические пластинки. Теперь мы можем считать что все эти опыты с проекцией окрашенных фотографий являются, по существу, продолжением работ Юнга, так как во всех цветных фильмах практически используется только три цвета. Лэнд уменьшил их число до двух и обнаружил, что с помощью только двух цветов получается неожиданное богатство красок. Техника опыта состоит в том, что фотографические негативы с одними и теми же изображениями проецируются через различные цветовые фильтры. Негативные пленки превращаются в позитивные и проецируются через те же фильтры, что и дает на экране наложенные друг на друга изображения. Довольно хорошие результаты получаются, если взять один проектор с красным фильтром, а другой — без всякого фильтра. Исходя из опыта Юнга, мы не должны были бы ожидать чего-либо от оттенков розового цвета различной насыщенности (полученных с помощью добавления белого цвета); однако в действительности мы получаем зеленый и другие цвета, которых фактически нет. Эти результаты можно было бы предвосхитить, если учесть два хорошо известных факта. Во-первых, вначале в цветных фильмах использовались только два цвета, но все возможности этого метода не были в достаточной мере реализованы. Во-вторых, как мы уже знаем, хотя Юнг и обнаружил, что цвета спектра, включая белый, могут быть получены при смешении трех окрашенных световых лучей, таким способом невозможно получить любой цвет, который доступен нашему восприятию. Например, таким образом нельзя получить коричневый цвет, а также цвета металлов, таких, как серебро или золото. Следовательно, существует нечто сверх трех цветов, не говоря уже о двух.

Рассмотрим обычные цветные фотопластинки, проецируемые на экран. Этот способ дает нам все цвета, которые способен воспринять наш глаз, но он основан только на трех цветовых лучах, открытых Юнгом. Цветное кино — не более чем устройство, состоящее из трех цветных фильтров, расположенных на определенном расстоянии друг от друга, но оно дает нам даже коричневый и другие цвета. Юнг не мог их получить с помощью своих трех цветовых лучей. По-видимому, когда три цветовых потока объединяются в сложные структуры и особенно когда они изображают предметы, мы видим большее разнообразие цветов, чем в тех случаях, когда те же самые цветовые потоки предъявляются в виде простых структур, как, например, на рис. 8, 2.

Все это означает, что нельзя представлять себе цветовое зрение в виде простой системы: восприятие цвета обусловлено не только стимуляцией глаза определенной длиной волн и интенсивностью света, но и тем, изображает ли совокупность цветовых пятен предметы; тогда вступают в действие высшие корковые уровни мозговых процессов, исследование которых сопряжено с исключительными трудностями. Коричневый цвет — это сверхнасыщенный желтый (его можно получить путем адаптации глаза к цвету, дополнительному к желтому, с последующей стимуляцией желтым светом); однако в обычных условиях, чтобы воспринять коричневый цвет, требуется контраст, определенная совокупность линий и преимущественная интерпретация освещенной области как поверхности предметов; и все же в обычной жизни коричневый цвет — один из наиболее распространенных. Для глаза белый цвет — это не специальное смешение цветов, а скорее общее освещение, каким бы оно ни было. Так, мы видим свет фар автомобиля белым, когда ведем машину за городом, но в городе, где есть яркий белый свет для сравнения, свет фар кажется нам совсем желтым; то же происходит и со светом свечи или лампы. Это — значит, что наем: трудно оценить белый цвет, если нет критерия того, что такое белое. Ожидание или предварительное знание обычного цвета предмета очень важно. Вероятно, такие предметы, как апельсины и лимоны, имеют более богатый и естественный цвет, если они узнаются как таковые, однако они, разумеется, не исчерпывают проблему. Лэнд с осторожностью использовал предметы, цвет которых не был известен наблюдателям, как, например, катушки с намотанной пластмассовой проволокой, ткани с рисунком из окрашенной пряжи, — и все же он получил удивившие его результаты.