颜色是真实存在的,还是人类发明或意识反应?

我们经常会听到颜色是不存在的,是人类的意识感知。这话貌似听起来正确,因为每当谈起颜色,都有人的参与,如果没有人谁来谈颜色。但这种想法其实也经不起推敲。我想说的是颜色不是人类发明的,而是客观的物理存在!为什么这么说呢?下面我们就一探究竟。

我们看不看光,都改变不了光的物理性质

颜色是光的基本物理属性,它独立于人类而存在。一个人如何感知颜色,这当然取决于人。例如,标准的氦氖激光器总是发出一种特定的红光(科学地说,它的颜色是波长为632.8纳米的光)。一个人是否认为这种颜色是尖锐的,沉闷的,令人烦躁的,充满活力的,浪漫的,暗红色,砖红色,橙红色,甚至是黄色(如果是色盲),这完全取决于人类的感知。但人类的感知并不能改变氦氖激光器发出632.8nm红色光的事实。你可能觉得这还是跟人的感知有关系,下面我们就撇开人的感知。

其实一台机器可以测量氦氖激光的颜色,并且发现它每次都会发出632.8nm的红光,不管是谁在操作这台机器。事实上,即使是一个从有过视觉的盲人,也可以被训练去操作一台测量氦氖激光颜色的机器,并且也能准确地测量出632.8纳米的红色。盲人从来没有对红色产生一个个人的概念,但他确实可以通过仪器测量,并且科学地描述红色(波长为632.8nm的电磁波)。

所有颜色都是如此,不仅仅是632.8nm的红色。盲人的经历类似于有我们有视力的人红外线的颜色一样。我们谁也看不见红外线的颜色。因此,我们谁也不知道红外线到底是什么样子的。但是红外线仍然存在于物理中,可以用机器来制造和探测。红外摄像机通过将红外颜色转换成红色或绿色,帮助人类“看到”红外线的颜色。因此,红外线相机并不能真正让我们看到红外线的颜色。但它可以让我们看到与红外线颜色相同的空间模式的红色。在一个遥远的星球上,一个从未有过视觉的智能外星人仍然可以用工具测量红色,就像人类在看不见红外线的情况下测量红外线一样。

可见光谱

颜色在物理上独立于人类而存在。每种光谱颜色都有一定的波长,可以用科学的方法测量。这幅图像显示了各种光谱颜色的波长。但是这幅图像是一个近似值,因为计算机显示器实际上不能产生所有的光谱颜色。

在物理上,有两种颜色:纯光谱色和混合色。纯光谱颜色是由一束单一波长的简单正弦波组成。光是电磁场的波动,其波长就是光的颜色。电磁波波峰之间的距离就是电磁波的波长,也就是电磁波的颜色。

当我们让一束白光穿过一个玻璃棱镜时,它就会把光线分散成光谱颜色。由此产生的红色、橙色、黄色、绿色、蓝色和紫色的图案(以及它们之间的所有颜色)显示了可见光谱颜色的范围。红色的波长相对较长(与其他可见颜色相比),在可见光谱的另一端,紫色的波长相对较短。所有可见颜色的波长都在几百纳米(或10微米)的范围内。

混合色是光谱颜色的组合。准确地说,每种光谱颜色的添加量决定了最终混合色的颜色。混合颜色的本质是一种独立于人类存在的物理属性。混合色是如何被感知的取决于人类。我们可以科学地说,10瓦的700纳米红光加上5瓦的530纳米绿光和5瓦的470纳米蓝光,形成了一种物理上独立于人类的混合色。不管人们把这种混合色称为“粉红色”还是“青色”,都不能改变它在科学上存在的事实。

人的眼睛能分辨的混合光有限

人类的视力实际上是相当有限的。健康的人只有三种颜色受体:红色、绿色和蓝色。虽然红色受体确实也能接收到橙色和黄色,但所有这些颜色都会被分解成一个单一的“红色”神经信号。同样地,绿色受体可以探测到黄色、绿色和蓝色,但它们都会被绿色受体分解成单一的“绿色”神经信号。同样的情况也适用于蓝色受体。这意味着,当我们把红光和绿光混合在一起时,我们得到的颜色在人类看来就像纯光谱的黄色光,但是纯黄色和红+绿在科学上是不同的。意思就是:如果某种爆炸性化学物质只能用光谱中的黄光点燃,虽然红色+绿色的光在我们看来是黄色的,但这种混合光不会使这种物质爆炸。

从科学的角度来说,人眼对于测量某种混合颜色的真实性质是非常不完善的检测器。典型的混合颜色有许多不同的光谱颜色成分,而不仅仅是红色、绿色和蓝色。因此,我们就需要使用机器来测量混合颜色中的所有光谱颜色,以便准确地描述这种混合色,每种光谱颜色可以混合色种大量或少量存在。为了科学的、完整的描述混合颜色,我们必须说出每个光谱成分的功率和波长。某种混合颜色的合成图被称为它的“光谱功率分布”,或者简称为它的“光谱”。如果你问一个人:“太阳是什么颜色的?”,你会得到不精确的答案“白色”,因为我们眼睛分辨不出来这种混合色的成分。但是如果你问一个科学家或光谱仪器同样的问题,答案将是:太阳光谱。