pixel Page 18FCEBD2B-4FEB-41E0-A69A-B0D02E5410AERectangle 52 Przejdź do treści

 

Halo, tu "Przekrój", Twoja lektura na jesienne dni, a w niej wszystko: od literatury po rozrywkę. Przesyłki na terenie Polski są (nadal!) darmowe, więc nie zwlekaj dłużej!

Kup numer jesienny

Jesienią działaj z głową. Jesienny numer kwartalnika możesz zamówić z dostawą do domu i w zestawie z zeszytem krzyżówek. Przesyłki na terenie Polski są (nadal!) darmowe.

Kup numer jesienny z krzyżówkami
Przekrój
Każdy z nas żyje we własnym kolorowym wszechświecie. I można to udowodnić naukowo, o czym pisze. ...
2020-09-18 09:00:00
Barwy osobiste
Barwy osobiste

Każdy z nas żyje we własnym kolorowym wszechświecie. I można to udowodnić naukowo.

Czyta się 11 minut
Czyta Filip Kosior

Pławię się we wnętrzu Słońca. Jest duszno i gęsto – choć to w sumie delikatny eufemizm. Wszystko dookoła kąpie się w sztormie promieni UV i rentgenowskich, masami przewala się wszechobecna plazma rozpalona jądrową fuzją do białości. Temperatura sięga 2 mln stopni Celsjusza, ale gaz jest już niemalże porządnym gazem właśnie, jego gęstość spadła do tolerowalnych ułamków kilograma na mililitr – nie to, co głębiej, na granicy słonecznego jądra, gdzie mililitr gazu ściśnięty grawitacyjnym imadłem waży ponad 50 kg i pluje na wszystkie strony promieniowaniem gamma.

Mój foton (czemu mój – o tym za chwilę) ma za sobą prawie 100 tys. lat mozolnego pełznięcia przez słoneczną strefę promienistą. Przez tysiąclecia znikał, zderzając się z atomami rozżarzonego gazu, by po sekundzie odrodzić się ponownie – i tak w kółko. Teraz jest już blisko fotosfery, zewnętrznej warstwy Słońca, tej widzianej z Ziemi jako oślepiająca powierzchnia gwiazdy. O, właśnie przeciska się przez jej granicę. Po trwającej tysiące lat wędrówce przez wnętrze gwiazdy odrywa się od Słońca. Odfruwa z jego powierzchni z zawrotną prędkością prawie 300 000 km/s. Razem z nim miliard bilionów bilionów bilionów innych fotonów produkowanych w każdej sekundzie przez Słońce. Nie ma sensu próba wyobrażenia sobie takiej liczby, nasze mózgi nie nawykły do mierzenia się z tyloma potęgami dziesięciu. Mnie zresztą w tej chwili interesuje ten jeden konkretny foton i to, co on dla mnie zrobi. Za 8 minut, pokonawszy dzielące Słońce i Ziemię 150 mln kilometrów zmrożonej kosmicznej próżni, wpadnie w ziemską atmosferę. Przez nic nie niepokojony przefrunie w ułamku ułamka sekundy masy powietrza, do których pokonania my, ludzie, musieliśmy wynajdywać stalowe maszyny i odrzutowe silniki. I stworzy kolor.

Efekt motyla

Zamów prenumeratę cyfrową

Z ostatniej chwili!

U nas masz trzy bezpłatne artykuły do przeczytania w tym miesiącu. To pierwszy z nich. Może jednak już teraz warto zastanowić się nad naszą niedrogą prenumeratą cyfrową, by mieć pewność, że żaden limit Cię nie zaskoczy?

Niecałe 8 minut temu mój foton wystrzelił ze Słońca. Ja jestem akurat w Beskidzie Niskim, gdzieś pomiędzy dawną wsią Żydowskie i Ożenną. Też jest duszno, gęsto, lepko – na horyzoncie czai się burza. Jezdnia rozgrzana, świeża czerń nowego asfaltu żłopie zachłannie wszystkie spadające na jego powierzchnię okruchy światła. Co kilkanaście metrów droga upstrzona jest kleksem jakiegoś dawno już martwego zwierzęcia. Galeria spłaszczonych do dwuwymiaru, niegdyś przestrzennych bytów płazich i owadzich. Poszerzenie i remont drogi wrzynającej się w samo serce Magurskiego Parku Narodowego nie mogło pozostać niezauważone przez lokalną biologię. Przed sobą widzę kolejną ofiarę nowej drogi. Jest świeższa, nad lepkimi resztkami fruwa chmara motyli. Niektóre z nich wręcz uwielbiają wysysać kwaśny sok rozkładu z padliny. Ciekawe, czy dlatego śmierć u Malczewskiego miewała motyle skrzydła?

Podchodzę bliżej, jeden z motyli jest większy. To mieniak strużnik – poznaję po charakterystycznym wzorze białych plam na skrzydle. Próbkując padlinę swoją trąbką, lekko się obraca. Jego skrzydło widzę nagle pod odpowiednim kątem – wtedy też nadlatuje mój foton. Wykluty 100 tys. lat i 8 minut temu w środku bardzo przeciętnej gwiazdy uderza w motyle skrzydło, odbija się od niego i trafia przez kurcz­liwą dziurkę do wnętrza mojego oka. Tam porusza lawiny i uruchamia maszynerie równie niesamowite jak słoneczna fuzja jądrowa, która go wykuła. Ale o tym za moment. Bo teraz właśnie widzę błysk jaskrawego niebieskiego, niemożliwie wręcz nasycony, intensywny. Widzę kolor stworzony z okruchów światła wypluwanego przez Słońce i z motylich skrzydeł ukształtowanych przez ewolucję, zanim jeszcze bombardujące mnie słoneczne fotony się narodziły.

Uderzenia

Światło to w gruncie rzeczy kanonada niezwykle małych, diablo szybkich cząstek, okruchów niosących energię promieniowania i mogących w różne inne cząstki uderzać. To fotony właśnie, jeden z nich z takim pietyzmem dopiero co śledziliśmy. Uderzenia fotonów często kończą się dla nich tragicznie: jeśli np. na jego drodze ustawimy ciężką, czarną kurtynę, to niemalże wszystkie fotony ugrzęzną, zderzając się z jej materią, wpadną w gęste ciasto cząsteczek i zostaną przez nie zupełnie pochłonięte. Oczywiście – nic w przyrodzie nie ginie, a energia to już w ogóle ma całkowity zakaz znikania, więc energia fotonów nie znika. Co najwyżej fotony stają się niewidzialne, zamieniają się w mało ciekawe fotony promieniowania cieplnego albo swoimi kopniakami wprawiają cząsteczki kurtyny w drgawki i półobroty.

Na szczęście (dla światła i dla naszej psychiki) w przeważającej większości świat nie składa się z czarnych, aksamitnych kurtyn. Poza beznadziejnym ugrzęźnięciem w materii fotony mają więc jeszcze jedną opcję: odbić się. To, jaki los – po walnięciu w kawałek naszego świata – przypadnie danemu fotonowi, zależy od samego kawałka materii, ale też od tego, ile energii spakowano w takim fotonie. Materia działa więc często jak filtr, pożera tylko fotony o określonej energii, wszystkim innym pozwalając się odbić i pofrunąć dalej.

Dokładnie to stało się przed chwilą. Wyczekany przeze mnie foton miał akurat taką, a nie inną energię (precyzyjnie rzecz biorąc: nieco ponad 2,7 eV), że motyle skrzydło nie połknęło go i pozwoliło mu po odbiciu się pognać w stronę mojej źrenicy. Oczywiście to samo stało się ze wszystkimi innymi fotonami o tej właśnie energii (choć i tak do tego jednego mam szczególnie emocjonalny stosunek). Czy to już kolor? Na to pytanie dostalibyśmy zupełnie różne odpowiedzi – zależnie od tego, kogo byśmy spytali. Fizyk (z rozbrajającą zwięzłością) odpowiedziałby: „Tak, to kolor. Wracam odkrywać teorię wszystkiego”. Dla fizyków to, co ze światłem robi materia, w zupełności wystarcza, by zmierzyć kolor, zamknąć go w suchej liczbie. Całe szczęście, że obok fizyka stoi również neurobiolog. Oto jego odpowiedź:

„Kolor zaczyna się bardzo skromnie. Ot, jeden foton wpada do oka. W mgnieniu, nomen omen, oka przelatuje przez jego ciemne wnętrze i uderza w siatkówkę. Jeśli ma szczęście, uderzy w bardzo konkretną część siatkówki: w jeden z dziesiątków milionów rozmieszczonych w niej fotoreceptorów czekających tylko na nadlatujące okruchy światła. Niektóre z tych fotoreceptorów (ze względu na kształt nazwano je czopkami) mają to do siebie, że mocniej reagują tylko na fotony niosące określoną energię. Moje i twoje oko (zakładając, że nie jesteśmy daltonistami) ma trzy typy takich czopków. Foton śledzony przez nas niósł energię całkiem sporą, blisko górnej granicy tego, co nasze oczy mogą zobaczyć. Tak się też składa, że uderzył on w receptor specjalizujący się w odczytywaniu właśnie takich wysokoenergetycznych fotonów. Tam dosłownie zwichnął on wygięte ramię pewnej specjalnej cząsteczki, strategicznie wetkniętej w falbany błon wypełniających receptor. Niby nic, jedna cząsteczka, ale w zupełności wystarczyło, by cała komórka zadrżała z podniecenia, a niezliczone biegnące w niej reakcje i szlaki biochemiczne nagle dostały informację: przekaż to dalej. W błyskawicznym, niezwykle efektywnym głuchym telefonie czopek wyszeptał informację o fotonowym kopniaku dalej, a ta, jak po sznurze, w ciszy zderzających się i rozbiegających elektrycznych impulsów pognała do mózgu, by ten mógł pomyśleć: niebieski!”.

Piękne, prawda? Choć dla fizyka kolor mojego mieniaka strużnika był pewny już w chwili, kiedy jego skrzydła zachłannie pożerały wszystkie fotony poza tymi „niebieskimi”, to prawdziwy kolorowy zachwyt możliwy jest dopiero wtedy, gdy świetlny sygnał – za pośrednictwem wielu splątanych reakcji chemicznych i elektrycznych impulsów – trafia do mózgu. Ba! Niektóre kolory rodzą się zresztą tylko tam.

Między fioletem a czerwienią

Od zawsze niepokoił mnie róż. Cóż to za kolor! Żywy do bólu, ognisty, ale jednocześnie chłodny. Stateczny, ale energetyczny. Zresztą trudno chyba o kolor wywołujący równie ambiwalentne reakcje. Kocha się go lub nienawidzi – w świecie mało jest miejsca na różową neutralność. Z kolei u swoich fizycznych podstaw róż to prawdziwy barwny majstersztyk.

Zacznijmy od tego, że różu nie ma. Taki kolor nie powinien istnieć. Spójrz na tęczę – sekwencję kolorów, 

na które rozpada się białe światło, gdy ustawić na jego drodze pryzmat: ostrosłup przejrzystego szkła. Czerwień, pomarańcz, żółć, zieleń, niebieski, fiolet. Różu brak. Wśród kolorów tęczy, tzw. barw widmowych, nijak nie znajdziemy różowego, purpurowego, lila, fiołkowego – to wszystko są tzw. kolory pozaspektralne. Nie istnieją one jako jakaś jedna konkretna długość fali światła, jeden konkretny ładunek energetyczny fotonu. Nigdy też nie zobaczymy purpury czy różu, jeśli nasze oczy bombardować będą fotony tylko jednego koloru, o jednej energii. Fizycznie oznacza to, że nie potrafimy skonstruować źródła światła (np. lasera), które produkując promieniowanie o jednej, konkretnej długości fali, produkować będzie światło różowe. Róże i purpury mogą powstać tylko wtedy, gdy jednocześnie zostaną pobudzone dwa czopki – te czułe na fotony wysokoenergetyczne (tzw. czopki niebieskie) i te czułe na czerwień (czopki czerwone). Resztę historii dobudowuje sobie mózg, sam wypełniając nowym kolorem – którąś purpurą lub różem – pustą przestrzeń rozciągającą się pomiędzy fioletem i czerwienią, między przeciwległymi końcami widma światła.

Całkiem możliwe, że takie niespektralne kolory każdy z nas widzi zupełnie inaczej. W końcu w ich przypadku, znacznie bardziej niż przy innych barwach, współpraca kilku różnych czopków oraz mózgu ma kluczowe znaczenie w stworzeniu koloru formalnie nieistniejącego jako składnik białego światła. Czy widzenie różów w taki, a nie inny sposób zostało ukształtowane przez ewolucję naszego gatunku? W końcu kolor różowy ma cała masa kwiatów i owoców – szybkie rozpoznawanie i zapamiętywanie obiektów zabarwionych kolorem niespektralnym mogło być kluczowe w życiu naszego człekokształtnego przodka. Istotne do tego stopnia, że sformatowało odbieranie tego „niemożliwego” koloru jako jednej z najjaskrawszych, najwyraźniejszych barw. Ewolucja mogła zresztą mieć w temacie kolorów znacznie więcej do powiedzenia, właśnie ­mózgowi dając władzę absolutną nad tym, gdzie i jak widzimy kolor.

Mózg i szare truskawki

Przede mną leży zdjęcie truskawek. Ma ono morskozieloną poświatę, zupełnie jakby truskawki oświet­lał snop turkusowego blasku. Same owoce są ciemnoczerwone, mój mózg nie ma co do tego żadnych wątpliwości. Nawet mimo że wiem, iż fizycznie to nieprawda. Każdy piksel truskawek, co do jednego, jest idealnie szary. Ciemniej lub jaśniej szary, ale z całą pewnością pozbawiony odcienia czerwonego. Zasłaniając całe zdjęcie tak, że widoczny jest tylko kawałek truskawki, widzę tę szarość. Wystarczy jednak odsłonić resztę obrazu i truskawka z powrotem staje się czerwona.

Czuję się oszukany – tym boleś­niej, że przez siebie samego. Doskonały konstrukcyjnie aparat mierzący kolory, jakim są moje oczy, jest bowiem podłączony do galaretowatej masy, która „wie lepiej”. W tej klasycznej iluzji, zwanej efektem Landa – i znanej w wielu wersjach kolorystycznych – najlepiej widać, jak złudne może być traktowanie koloru jako wyłącznie „energetyczności” fotonów wstrzykniętych przez źrenicę do wnętrza oka. Mój mózg, odbierając docierające z oczu sygnały, nie jest jedynie suchym sprawozdawcą dokonanego „pomiaru” światła. Kolor to wypadkowa tego, co widzi oko, i tego, co nasz mózg uzna, że powinno mieć miejsce. Sytuacja opisana wyżej to przykład tzw. stałości koloru – sposobu, w jaki mózg radzi sobie z widzeniem tych samych przedmiotów w różnym świetle. Dzięki stałości kolorów potrafimy poprawnie dopasować barwę przedmiotów znajdujących się np. w świetle i w cieniu. Umiejętność – trzeba to przyznać – dość kluczowa dla przetrwania: gdyby nasi przodkowie traktowali kolor owoców w cieniu jako zupełnie inny niż barwa tych oświetlonych przez słońce, mogliby niepotrzebnie rezygnować z jedzenia jednych lub drugich. W świecie, w którym zjedzenie jednego jabłka może uratować od śmierci głodowej, percepcja stałości koloru to dość istotna supermoc mózgu. Ewidentnie jednak nie radzi sobie ona z nienaturalnymi sytuacjami, takimi jak szare truskawki „oświet­lone” turkusowoniebieskim świat­łem. Dla mózgu nie ma tam miejsca dla szarości – wypełnia ją więc najbardziej „sensownym” kolorem dopełniającym: czerwienią.

Czy taki kolor – czerwony – faktycznie istnieje? Dolejmy oliwy do ognia. Zrobiłem kiedyś eksperyment polegający na przedstawieniu podobnej iluzji kilkudziesięciu osobom. Poprosiłem je następnie o wybranie na ekranie komputera (przez manipulację kilkoma kolorowymi suwakami) koloru, który zobaczyły one tam, gdzie de facto był szary. Można się było spodziewać pewnych wahnięć – choćby z powodu niedużej precyzji samej metody wyboru koloru przez badanych. Okazało się jednak, że każda osoba w miejsce szarości widziała zupełnie inny „czerwony”, a czasem nawet nie czerwony, tylko pewne odcienie fioletu lub purpury. Czy to oznacza, że w danej jednoznacznej sytuacji fizycznej istnieje wiele kolorów – tyle, ilu patrzących? Zastanów się, rozejrzyj wokół siebie – wszyscy, których widzisz dookoła, mogą na dobrą sprawę mieć swoje własne kolorowe światy, prywatne lunaparki im tylko znanych barwnych uciech.

Trochę to przerażający świat, a trochę fascynujący. Nagle bowiem się okazuje, że podśmiewanie się z kolorowego analfabetyzmu mężczyzn wcale nie jest tak do końca fair. I że powszechnie uznawana supremacja kobiet w odróżnianiu najdelikatniejszych odcieni koloru też nie do końca jest do obronienia. Bo całkiem możliwe, że mamy swoje własne kolorowe kosmosy. Zgadzamy się pomiędzy nimi tylko co do nazewnictwa barw (choć i tutaj pole do popisu mamy spore, a ewolucja kulturowa w owej nomenklaturze także mocno namieszała, ale to inna historia). Niewykluczone, że zajrzenie do głowy dowolnej, losowej osoby i spojrzenie na świat przez jej kolorowe okulary byłoby dla przeciętnego człowieka podobnym szokiem jak spojrzenie na rzeczywistość oczami daltonisty. Zbyt wiele we wzrokowej percepcji świata dookoła bierzemy za fizyczny pewnik – a kolor to nie tylko fizyka. To taniec: fotonów, chemicznych cząsteczek, elektrycznych pulsów, zawirowań cytoplazmy i prastarych zachcianek mózgu. Za dużo tu elementów, by u każdego z nas mogło to wszystko dziać się identycznie…


Powidok jaśniejszy od bieli

Zrób prosty eksperyment. Na białej kartce narysuj jaskrawoczerwony kwadrat, a w jego środku maleńką czarną kropkę. Następnie wpatruj się w ów czarny punkt, starając się nie poruszać oczami. Patrz długo, najlepiej 30–40 sekund. Po tym czasie przenieś wzrok na jasno oświetloną białą kartkę papieru. Na jej środku zobaczysz nowy kolor! Dziwny, jarzący się jakby „od środka”. Najpewniej będzie to jasny niebieskozielony lub turkusowy. Co ciekawe – będziesz gotów przysiąc, że widziany kolor jest jaśniejszy od bieli, choć przecież to niemożliwe.

To, co zobaczyłeś, to zjawisko często obserwowane, gdy jeden z trzech kolorowych czopków oka „zmęczy się”. Patrząc na czerwony kształt, zmęczyłeś czopki widzące głównie czerwone światło. Takie zmęczenie trwa kilka, kilkanaście sekund – dość długo, by chwilowy brak percepcji tego koloru pozostawił na płaszczyźnie białej kartki kształt zabarwiony „brakiem czerwonego”. Dla naszego mózgu jest to wypadkowa reakcji pozostałych dwóch typów czopków, widzimy wtedy coś pomiędzy kolorem zielonym i turkusowym. Co ciekawe – taki kolor powstaje przez brak określonej barwy, widoczne kolory dopełniające mają więc sztucznie podbitą intensywność i wydają się znacznie jaskrawsze, w zasadzie ­jaśniejsze od bieli kartki, na której je widać. Wrażenie takiego koloru powstaje wyłącznie w oku i mózgu, żadne źródło światła nie potrafiłoby takiej barwy wyprodukować.

 

Data publikacji:

Szymon Drobniak

Biolog ewolucyjny, badacz koloru, ornitolog, ilustrator i autor. Zagorzały miłośnik diagramów, przekrojów i zupy grochowej. Po godzinach kolekcjonuje pierwiastki (nie te matematyczne).

okładka
Dowiedz się więcej

Prenumerata
Każdy numer ciekawszy od poprzedniego

Zamów już teraz!

okładka
Dowiedz się więcej

Prenumerata
Każdy numer ciekawszy od poprzedniego

Zamów już teraz!