Ο τρόπος που αντιλαμβανόμαστε το χρώμα μπορεί να φαίνεται προφανής, αλλά για περισσότερο από έναν αιώνα, οι επιστήμονες προσπαθούν να υπολογίσουν μαθηματικά πώς οι άνθρωποι αντιλαμβάνονται το χρώμα σε σχέση με την απόχρωση, τη φωτεινότητα και τον κορεσμό.
Τώρα, μια νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Color Graphics Forum -με επικεφαλής επιστήμονες του Εθνικού Εργαστηρίου του Los Alamos (LANL)- ανέδειξε τρεις ελλείψεις στη θεωρία χρωμάτων του Schrödinger (την πιο σύγχρονη επιστημονική αντίληψη για την αντίληψη των χρωμάτων) και επιβεβαίωσε ότι η αντίληψη του χρώματος είναι εγγενής, και όχι ένα φαινόμενο που διαμορφώνεται έξω από τη φυσική και τη βιολογία.
«Αυτό που συμπεραίνουμε είναι ότι αυτές οι χρωματικές ιδιότητες δεν προκύπτουν από πρόσθετα εξωτερικά σχήματα, όπως πολιτισμικές ή μαθημένες εμπειρίες, αλλά αντικατοπτρίζουν τις εγγενείς ιδιότητες του ίδιου του χρωματικού μέτρου», δήλωσε η Roxana Bujack, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης από το LANL. «Αυτό το μέτρο κωδικοποιεί γεωμετρικά την αντιλαμβανόμενη χρωματική απόσταση – δηλαδή, το πόσο διαφορετικά φαίνονται δύο χρώματα σε έναν παρατηρητή».
Η βιολογική βάση: Η τριχρωματική όραση
Στην καρδιά αυτής της σημαντικής εξέλιξης βρίσκεται ο φυσικός τρόπος με τον οποίο τα μάτια μας αντιλαμβάνονται τα χρώματα – μέσω τριών τύπων κωνίων με συγκεκριμένες ευαισθησίες στο κόκκινο, το πράσινο και το μπλε. Αυτό καθιστά την ανθρώπινη όραση τριχρωματική.
Τα τριχρωματικά μάτια επιτρέπουν την αντίληψη του χρώματος σε τρισδιάστατους χρωματικούς χώρους, και χρειάστηκαν αιώνες εργασίας για να αποτυπωθεί τέλεια ο τρόπος με τον οποίο οι φωτοϋποδοχείς μας ερμηνεύουν το χρώμα χρησιμοποιώντας τα μαθηματικά και τη γεωμετρία.
Ο Αυστροϊρλανδός θεωρητικός φυσικός Erwin Schrödinger μπορεί να είναι περισσότερο γνωστός για το ομώνυμο νοητικό πείραμα με τις γάτες σε κουτιά και την κβαντική υπέρθεση, αλλά ο διάσημος επιστήμονας μελέτησε επίσης τη θεωρία των χρωμάτων.
Από τον Νεύτωνα στον Schrödinger και τον Riemann
Τη δεκαετία του 1920, οικοδόμησε τη θεωρία του πάνω σε εργασίες αιώνων στον συγκεκριμένο τομέα, που χρονολογούνται από την πραγματεία “Optiks” του Isaac Newton το 1704.
Οι σύγχρονες αντιλήψεις για τη θεωρία των χρωμάτων άρχισαν να παίρνουν μορφή στα μέσα του 19ου αιώνα, όταν ο Γερμανός μαθηματικός Georg Friedrich Bernhard Riemann έδειξε ότι αυτοί οι χώροι δεν ήταν ευθύγραμμοι (ευκλείδειοι), αλλά καμπύλοι.
«Σε έναν ευκλείδειο χώρο, η συντομότερη διαδρομή μεταξύ δύο σημείων είναι μια ευθεία γραμμή. Ωστόσο, στη γεωμετρία Riemann, η έννοια της ευθείας γραμμής δεν παίζει τον ίδιο ρόλο λόγω της μη μηδενικής καμπυλότητας του χώρου στη γενική περίπτωση», έγραψαν οι συγγραφείς στη μελέτη. «Η ανάλογη έννοια στη γεωμετρία Riemann είναι η γεωδαισιακή, η διαδρομή που συνδέει δύο σημεία και είναι τοπικά η συντομότερη».
Δεκαετίες αργότερα, ο Γερμανός φυσικός Hermann von Helmholtz ανακάλυψε ότι τα μεμονωμένα χρώματα θα μπορούσαν να οριστούν γεωμετρικά βασιζόμενα αποκλειστικά στην πλησιέστερη ομοιότητα εντός του μετρικού συστήματος Riemann, σύμφωνα με το Science Alert.
Και τη δεκαετία του 1920, ο Schrödinger ουσιαστικά διέσωσε αυτές τις ιδέες από την αφάνεια, όταν όρισε τις ιδιότητες της απόχρωσης, του κορεσμού και της φωτεινότητας με βάση έναν κάπως ακαθόριστο ουδέτερο άξονα (ουσιαστικά διαβαθμίσεις του γκρι μεταξύ μαύρου και λευκού) εντός της γεωμετρίας Riemann.
Αν και το έργο του Schrödinger (βασισμένο σε αιώνες θεωρίας των χρωμάτων) σίγουρα προήγαγε τη μαθηματική μοντελοποίηση της αντίληψης των χρωμάτων, δεν ήταν τέλειο.
Τα ανεπίλυτα παράδοξα της όρασης
Όπως σημειώνουν οι συγγραφείς, αυτή η σύγχρονη εκδοχή της θεωρίας, για παράδειγμα, δεν μπορούσε να εξηγήσει το φαινόμενο Bezold-Brücke, το οποίο περιγράφει πώς η ένταση του φωτός αλλάζει την αντίληψή μας για μια απόχρωση.
Επίσης, δεν μπορούσε να εξηγήσει το φαινόμενο των φθινουσών αποδόσεων στην αντίληψη των χρωμάτων, όπου οι μεγάλες χρωματικές διαφορές φαίνονται λιγότερο έντονες από το άθροισμα των μικρών χρωματικών διαφορών.
Η υπέρβαση του Riemann: Λύνοντας τα μυστήρια της χρωματικής αντίληψης
Σε αυτή τη νέα μελέτη, οι συγγραφείς του LANL όρισαν με επιτυχία αυτόν τον ουδέτερο άξονα, δουλεύοντας έξω από το μοντέλο Riemann. Επίσης, έλυσαν τόσο το πρόβλημα του φαινομένου Bezold-Brücke (εφαρμόζοντας μια “γεωδαισιακή διαδρομή στον αντιληπτικό χρωματικό χώρο” μεταξύ ενός χρώματος και του μαύρου), όσο και την αρχή των φθινουσών αποδόσεων (χρησιμοποιώντας τη συντομότερη διαδρομή σε μη Ριμάνιο χώρο).
Καλύπτοντας αυτά τα πειραματικά κενά, οι ερευνητές κατάφεραν να παρουσιάσουν μια μελέτη που αποτελεί την ακριβέστερη μέχρι σήμερα μαθηματική αναπαράσταση του τρόπου με τον οποίο τα μάτια μας βλέπουν το χρώμα – το απόσταγμα επιστημονικών ερευνών άνω των τριών αιώνων.
«Αυτό οδηγεί στην πρώτη ολοκληρωμένη λύση σε αυτό που είχε οραματιστεί ο Helmholtz: Επίσημους γεωμετρικούς ορισμούς της απόχρωσης, του κορεσμού και της φωτεινότητας, οι οποίοι προκύπτουν εξ ολοκλήρου από την αντίληψη της μέγιστης ομοιότητας και τίποτα άλλο», έγραψαν οι συγγραφείς.