 |
Модель возникновения «Цветовых ощущений» М. В. Ломоносова
|
|
|
|
И всё-таки: «Что такое свет и цвет?» Для рассмотрения логики физических объяснений формирования возникновения и существования света и цвета, концептуальных подходов к формированию определения понятий свет и цвет в России мы используем гипотезу о физической природе цвета, которая нашла свое развитие в трудах ученого-энциклопедиста М. В. Ломоносова (1711-1765). В трактате «Слово о происхождении света, новую теорию о цветах представляющем, июля 1 дня 1756 г. говоренном» он изложил следующую концепцию о природе света и цвета. Свет возникает вследствие зыблющегося (колебательного) и коловратного (вращательного) движения частиц эфира. Эфир состоит из трех типов частиц, отличающихся друг от друга размерами. «Три рода частиц эфира могут совмещаться с различными видами частиц материи и приводить в «коловратное» движение эти частицы». При этом «...первой величины эфир совмещается с соляною, второй величины со ртутною, третьей величины с серною... материею». Из этих материй состоит «и дно глаза». «Наконец нахожу, что от первого рода эфира происходит цвет красной, от второго - желтой, от третьего - голубой. Прочие цвета рождаются от смешения первых...». «...Так как если поверхность покрыта частицами кислой материи (соляной), тогда первого рода эфирная материя для совмещения с оными, лишаясь коловратного движения, не будет в глазе производить чувствия красного цвета, и только желтый и голубой эфир, обращаясь, свободно действовать станет в оптических нервах на ртутную и горячую (серную) материю, произведет чувствие желтого и голубого цвета в одно время, отчего таковые тела должны быть зелены».
Эти отрывки ясно показывают, что, как и античные философы, механизм видения (чувствия) цвета Ломоносов определял через взаимодействие специфического типа излучения («природа эфира») со специфическим типом материи (соляной, ртутной и серной) в самом глазу. Причем глаз в материальном отношении не отличается, по Ломоносову, от других тел, поэтому смешение цветов в восприятии он описывает по аналогии с субтрактивным смешением красителей.
|
|
|
М. В. Ломоносов в своей гипотезе основной акцент делал на физические свойства излучения, структура которого определяет многообразие воспринимаемых нами цветов. Цвет как явление порождается смешением трех типов излучений, представляющих собой легкие, средние и тяжелые частицы. В зависимости от того, каких частиц содержится больше в данном излучении, таким будет и цветовое ощущение при попадании этого излучения в глаз.
Эта гипотеза хорошо объясняла трехкомпонентность цветовых смесей красителей, которая во времена Ломоносова уже была широко известна благодаря опыту маляров, живописцев, красильщиков и других людей, чья практика была связана с цветом. Она также могла объяснить эффект разложения белого цвета на цветовой спектр с помощью призмы. Он был хорошо известен в XVII-XVIII вв. и многие полагали, что причиной порождения цветов, является призма, тогда как, исходя из гипотезы Ломоносова, можно было сделать вывод, что они уже содержатся в исходном белом цвете, а призма только помогает обнаружить это.
Трудно сказать, учитывал ли Ломоносов при разработке своей «теории цвета» опыты Ньютона, который доказал экспериментально, что цвет не генерируется призмой. Но то, что Ломоносов при разработке своей «теории цвета» не учитывал опыты Ньютона по аддитивному смешению цветов, можно утверждать смело, поскольку эти опыты являются очень критичными по отношению к идее о физической трехкомпонентности излучения.
За рубежом гипотеза о физической природе цвета, аналогичная гипотезе Ломоносова, была предложена Брюстером (1781-1868), который выдвинул идею о том, что каждый спектральный цвет определяется пропорцией трех типов излучений, из которых он состоит. Поэтому, какие бы излучения не попадали в глаз, их цвет определяется конечной пропорцией этих трех излучений (излагается по Гельмгольцу. Физиологическая оптика. 3-е изд.
|
|
|
Необходимо отметить, что эти гипотезы не могли получить никакого развития в последующей истории науки о цвете по двум причинам. Во-первых, потому, что они не объясняют аддитивного смешения цветов, а во-вторых, к началу XIX в. уже было известно, что видимый диапазон излучений физически однороден, и в нем нельзя провести границу, отделяющую одну часть видимого спектра от другой.
Цветовые опыты Ньютона
2.10.1.3.1. В 1704 г. выходит знаменитый труд Исаака Ньютона (1642-1727) «Оптика», в котором впервые был описан экспериментальный метод исследования цветового зрения. Его называли методом аддитивного смешения цветов, и полученные этим методом результаты положили начало экспериментальной науке о цвете.
Опыты Ньютона описаны во многих руководствах, поэтому мы рассмотрим их только в связи с вопросом о природе цвета. Если в качестве экрана взять плотный лист белого картона, то после прохождения солнечного луча через призму на экране отразится обычный линейный цветовой спектр. Для проверки гипотезы «Где возникают цветные лучи», в свете или призме, Ньютон убрал экран 1 и пропустил спектральные лучи на линзу, которая снова собрала их в пучок на экране 2, и этот пучок был такой же бесцветный, как исходный свет.
Таким образом, Ньютон показал, что цвета образуются не призмой. Семь цветных лучей, смешанных вместе, дают белый луч, а значит, именно состав света был причиной появления цвета, но куда же они деваются после смешения? Почему, как ни разглядываешь белый свет, в нем нет никакого намека на цветные лучи, из которых он состоит? Именно этот феномен, который даст возможность сформулировать один из законов смешения цветов, и привел Ньютона к разработке метода смешения цветов.
Поставим вместо сплошного экрана 1 другой экран, в котором вырезаны отверстия так, чтобы только часть лучей (два, три или четыре из семи) проходила, а остальные загораживались светонепроницаемыми перегородками.
|
|
|
На экране 2 появляются цвета, возникающие неизвестно откуда и неизвестно каким образом. Например, мы закрыли путь фиолетовому, голубому, синему, желтому и оранжевому лучам и пропустили зеленый и красный. Однако, пройдя через линзу и дойдя до экрана 2, эти лучи исчезли, но вместо них появился желтый цвет.
Если посмотреть на экран 1, мы убеждаемся, что желтый луч задержан этим экраном и не может попасть на экран 2, но, тем не менее, на экране 2 точно такой же желтый цвет.
Возникает естественный вопрос: «Откуда взялся желтый цвет?»
Именно это происходит, если задержать все лучи, кроме голубого цвета и оранжевого. Опять исчезнут исходные лучи, а появится белый свет, такой же, как если бы он состоял не из двух лучей, а из семи.
Следующее явление возникает, если пропустить только крайние лучи спектра - фиолетовый и красный. На экране 2 появляется совершенно новый цвет, которого не было ни среди исходных семи цветов, ни среди их остальных комбинаций - пурпурный.
Эти феномены заставили Ньютона внимательно рассмотреть лучи спектра и их разные смеси.
Если мы будем смотреть на спектральный ряд видимого света, то увидим, что отдельные составляющие цветового спектра не отделяются друг от друга резкой границей, а постепенно переходят друг в друга так, что соседние в спектре цветовые лучи кажутся более похожими друг на друга, чем дальние цветовые лучи.
Анализируя данные цветовые феномены, Ньютон открыл еще один феномен. Оказывается, что для крайнего фиолетового луча цветового спектра наиболее близким по цвету является не только синий цвет, но и неспектральный пурпурный. И этот же пурпурный вместе с оранжевым цветом составляет пару соседних цветов для крайнего красного луча. То есть если расположить цвета спектра и смеси в соответствии с их цветовосприятием, то они образуют не линию как спектр, а замкнутый круг, так что наиболее разные по положению в спектре излучения, т. е. наиболее различающиеся физически лучи, окажутся очень близкими по цвету. Это означает, что физическая структура спектра и цветовая структура ощущений - это совершенно разные явления.
|
|
|
И это был главный вывод, который Ньютон сделал из своих опытов в «Оптике»: «Когда я говорю о свете и лучах как о цветных или вызывающих цвета, следует понимать, что я говорю не в философском смысле, а так, как говорят об этих понятиях простые люди. По существу же лучи не являются цветными; в них нет ничего, кроме определенной способности и предрасположения вызывать ощущение того или иного цвета. Так же как звук... в любом звучащем теле есть не что иное, как движение, которое органами чувств воспринимается в виде звука, так и цвет предмета есть не что иное, как предрасположение отражать тот или иной вид лучей в большей степени, чем остальные, цвет лучей - это их предрасположение тем или иным способом воздействовать на органы чувств, а их ощущение принимает форму цветов» (Ньютон, 1704).
Резюме 2.10.1.3.2.
Рассматривая взаимоотношение между разными по физическому составу лучами света и вызываемыми ими цветовыми ощущениями, Ньютон доказал, что цвет есть психофизиологический атрибут воспринимающего индивидуума.
Вывод 1.
Свет цвета не имеет.
Вывод 1.1.
|
|
|
