Ο τρόπος με τον οποίο αντιλαμβανόμαστε τα χρώματα μπορεί να φαίνεται αυτονόητος, όμως για περισσότερο από έναν αιώνα οι επιστήμονες προσπαθούν να περιγράψουν μαθηματικά πώς ο άνθρωπος αντιλαμβάνεται την απόχρωση, τη φωτεινότητα και τον κορεσμό ενός χρώματος.
Τώρα, μια νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Color Research and Application από ερευνητές του Εθνικού Εργαστηρίου του Λος Άλαμος (LANL) αναδεικνύει τρεις αδυναμίες της χρωματικής θεωρίας του Έρβιν Σρέντιγκερ, η οποία αποτελεί τη σύγχρονη επιστημονική βάση για την κατανόηση της χρωματικής αντίληψης. Παράλληλα, η έρευνα επιβεβαιώνει ότι η αντίληψη των χρωμάτων αποτελεί εγγενή ιδιότητα του ανθρώπινου οπτικού συστήματος και δεν προκύπτει από εξωτερικούς παράγοντες, όπως πολιτισμικές ή μαθημένες εμπειρίες.
«Καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι αυτές οι χρωματικές ιδιότητες δεν προκύπτουν από πρόσθετες εξωτερικές κατασκευές, όπως πολιτισμικές ή επίκτητες εμπειρίες, αλλά αντανακλούν τις εγγενείς ιδιότητες της ίδιας της χρωματικής μετρικής», δήλωσε η επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, Ροξάνα Μπούγιακ, σε σχετική ανακοίνωση. «Η συγκεκριμένη μετρική κωδικοποιεί γεωμετρικά την αντιλαμβανόμενη χρωματική απόσταση, δηλαδή το πόσο διαφορετικά φαίνονται δύο χρώματα σε έναν παρατηρητή.»
Γιατί βλέπουμε τα χρώματα σε τρεις διαστάσεις
Στην καρδιά αυτής της ανακάλυψης βρίσκεται ο τρόπος με τον οποίο λειτουργεί το ανθρώπινο μάτι. Η όραση των χρωμάτων βασίζεται σε τρεις τύπους κωνίων, φωτοευαίσθητων κυττάρων του αμφιβληστροειδούς, τα οποία ανταποκρίνονται κυρίως στο κόκκινο, το πράσινο και το μπλε φως.
Τα χρώματα
Για τον λόγο αυτό το ανθρώπινο μάτι χαρακτηρίζεται ως τριχρωματικό. Η ύπαρξη αυτών των τριών καναλιών επιτρέπει την αναπαράσταση των χρωμάτων σε τρισδιάστατους χρωματικούς χώρους, γεγονός που έχει οδηγήσει εδώ και αιώνες μαθηματικούς και φυσικούς στην προσπάθεια να περιγράψουν με ακρίβεια τη λειτουργία της χρωματικής αντίληψης.
Από τον Νεύτωνα στον Σρέντιγκερ
Ο Αυστροϊρλανδός θεωρητικός φυσικός Έρβιν Σρέντιγκερ είναι περισσότερο γνωστός για το διάσημο νοητικό πείραμα με τη γάτα του Σρέντιγκερ και την κβαντική υπέρθεση. Ωστόσο, ασχολήθηκε εκτενώς και με τη θεωρία των χρωμάτων. Τη δεκαετία του 1920 βασίστηκε σε επιστημονικές εργασίες αιώνων, οι οποίες ξεκινούσαν από το έργο Opticks του Νεύτωνα το 1704.
Οι σύγχρονες αντιλήψεις για τη θεωρία των χρωμάτων άρχισαν να διαμορφώνονται στις αρχές του 19ου αιώνα, όταν ο Γερμανός μαθηματικός Γκέοργκ Φρίντριχ Μπέρνχαρντ Ρίμαν έδειξε ότι οι χρωματικοί χώροι δεν είναι ευθείοι, όπως στην ευκλείδεια γεωμετρία, αλλά καμπύλοι.
Όπως αναφέρουν οι συγγραφείς της μελέτης, στην ευκλείδεια γεωμετρία η συντομότερη διαδρομή μεταξύ δύο σημείων είναι μια ευθεία γραμμή. Στη γεωμετρία του Ρίμαν, όμως, λόγω της καμπυλότητας του χώρου, τον αντίστοιχο ρόλο παίζει η γεωδαισιακή γραμμή, δηλαδή η τοπικά συντομότερη διαδρομή ανάμεσα σε δύο σημεία.
Τα προβλήματα της υπάρχουσας θεωρίας
Αρκετές δεκαετίες αργότερα, ο Γερμανός φυσικός Χέρμαν φον Χέλμχολτς διαπίστωσε ότι τα επιμέρους χρώματα μπορούσαν να οριστούν γεωμετρικά με βάση την εγγύτερη αντιληπτή ομοιότητα μέσα στη μετρική του Ρίμαν. Ο Σρέντιγκερ αξιοποίησε αυτές τις ιδέες και όρισε τα χαρακτηριστικά της απόχρωσης, του κορεσμού και της φωτεινότητας γύρω από έναν ουδέτερο άξονα που εκτείνεται ανάμεσα στο λευκό και το μαύρο.
Παρότι η θεωρία αυτή αποτέλεσε σημαντικό βήμα προόδου, δεν μπορούσε να εξηγήσει ορισμένα φαινόμενα της ανθρώπινης όρασης. Ένα από αυτά είναι το φαινόμενο Bezold-Brücke, το οποίο περιγράφει τον τρόπο με τον οποίο η ένταση του φωτός μεταβάλλει την αντίληψή μας για μια συγκεκριμένη απόχρωση.
Επίσης, αδυνατούσε να εξηγήσει το φαινόμενο των φθινουσών αποδόσεων στη χρωματική αντίληψη, κατά το οποίο μεγάλες χρωματικές διαφορές δεν γίνονται αντιληπτές ως εξίσου έντονες με το άθροισμα πολλών μικρότερων διαφορών.
Ένα νέο και πιο ακριβές μαθηματικό μοντέλο
Στη νέα μελέτη, οι ερευνητές του LANL κατάφεραν να ορίσουν με μεγαλύτερη ακρίβεια τον ουδέτερο άξονα, εργαζόμενοι πέρα από το παραδοσιακό ριμανιανό μοντέλο. Παράλληλα, έδωσαν λύση τόσο στο φαινόμενο Bezold-Brücke όσο και στο πρόβλημα των φθινουσών αποδόσεων, χρησιμοποιώντας νέες γεωμετρικές προσεγγίσεις στον αντιληπτικό χρωματικό χώρο.
Καλύπτοντας αυτά τα θεωρητικά κενά, οι επιστήμονες δημιούργησαν αυτό που θεωρείται σήμερα η ακριβέστερη μαθηματική περιγραφή του τρόπου με τον οποίο το ανθρώπινο μάτι αντιλαμβάνεται τα χρώματα.
Η ολοκλήρωση μιας επιστημονικής προσπάθειας τριών αιώνων
Σύμφωνα με τους ερευνητές, η νέα εργασία αποτελεί την πρώτη πλήρη υλοποίηση του οράματος που είχε διατυπώσει ο Χέλμχολτς.
«Το αποτέλεσμα είναι η πρώτη ολοκληρωμένη λύση σε αυτό που είχε οραματιστεί ο Χέλμχολτς: τυπικούς γεωμετρικούς ορισμούς της απόχρωσης, του κορεσμού και της φωτεινότητας, οι οποίοι προκύπτουν αποκλειστικά από την αντίληψη της μέγιστης ομοιότητας και από τίποτε άλλο», αναφέρουν οι συγγραφείς της μελέτης.
Η έρευνα αποτελεί το αποκορύφωμα περισσότερων από τριών αιώνων επιστημονικής προσπάθειας για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο ο άνθρωπος βλέπει και αντιλαμβάνεται τα χρώματα.
Πηγή: gazzetta.gr
