رنگ‌ها

پرسش:
ایا امکانش هست اصلا همه ی دنیایی که ما می‌بینیم بی رنگ باشه، و به خاطر ساختار چشممون باشه. منظورم اینه همه ی اجسام ابعادی داره که متناسب با اون میتونن طول موج مشخصی رو ساطع کنن و اون طول موج در ساختار چشمی ما بشه همین رنگایی که میبینیم، یعنی ممکنه موجود دیگه‌ای با ساختار چشمی متفاوت اون طول موج‌ها رو رنگ دیگه‌ای ببینه؟ یا حتی طول موج‌های دیگه‌ای ببینه.

 پاسخ:

بله حق با شماست البته غیر از آن قسمت که دنیایی که ما میبینیم بی رنگ باشد چون داریم می‌بینیم و واقعا رنگ دارد. ولی بقیه تحلیل شما را به زبان دیگر تکمیل‌تر کنم.

دنیایی که ما می‌بینیم و دیدن سه بخش مهم دارد که هر سه بخش در دید ما مؤثر هستند. اول سیستم اپتیکی چشم شامل قرنیه و عدسی و البته مردمک. دوم سیستم ثبت تصویر که شبکیه است و شامل سلول‌های حساس به نور در دو دسته سلول‌های مخروطی و سلول‌های میله‌ای می‌باشد. و سوم سیستم پردازش تصویر که در مغز قرار دارد. در دوربین عکاسی نیز هر سه این سه بخش را داریم. عدسی در جلو قرار دارد، سی سی دی نقش شبکیه را بازی می‌کند و پردازش معمولا در کامپیوتر یا در سیستم پردازشگر داخل دوربین واقع است. قابل ذکر است که دوربین عکاسی در واقع از روی ساختار چشم ساخته شده است.

برای شناخت چشم و رنگ، بد نیست چگونگی ایجاد رنگ در تصویر دوربین عکاسی را بشناسیم. مرحله‌ای که بشر امکان ثبت تصاویر رنگی را دست پیدا کرد از جمله اتفاق‌های هیجان انگیز در فیزیک بود که نشان دهنده شناخت خوبی از عملکرد چشم بود. چشم تمام این همه زیبایی رنگ‌ها را فقط با سه گیرنده حساس به سه رنگ قرمز، سبز و آبی درک می‌کند. جالب است که بر اساس سهم هر گیرنده و جمع آن‌ها، رنگ‌ها خود را به شکل‌های R یا  G یا B می‌توانیم یک رنگ جدید ببینیم. خیلی زمان برد تا بشر به این درک از رنگ برسد. جالب است که تعداد رنگ یک نمایشگر به درجات هر یک از این سه رنگ بستگی دارد. در نمایشگر کامپیوتر هر کدام از این رنگ‌ها از صفر تا 256 قابلیت تغییر دارند. اگر از هر سه رنگ اصلی به یک اندازه به چشم برسد، هر سه گیرنده به یک میزان نور دریافت می‌کنند و ما رنگ سفید را می‌بینیم. ولی اگر هر یک از سه رنگ مقداری متفاوت از بقیه پیدا کنند، رنگی متناسب با آن دیده می‌شود. جالب است که لزومی ندارد این رنگ‌ها کل طیف ناحیه خودشان را پر کنند. حتی اگر لیزر از این سه رنگ استفاده شود هم رنگ سفید دیده می‌شود. چون هر یک از این رنگ‌ها یکی از سه نوع گیرنده را تحریک کرده است و اگر مثلا نور سبز گستره وسیع‌تری هم داشته باشد فرقی ندارد همچنان همان گیرنده تحریک شده است و در رنگ نهایی اثری ندارد. این ویژگی چشم منشا بسیاری از خطاهای چشم است.

برگردیم به پرسش شما، گیرنده‌های چشم انسان، و نه لزوما دیگر جانداران، سه گیرنده حساس به ناحیه طول موج حدود 400 تا 500، حدود 500 تا 600 و حدود 600 تا 700 نانومتر دارد. البته این مرزها دقیق و تیز نیستند و طیف آن‌ها برهمنهی دارد. دیگر جانداران ممکن است گیرنده‌های متفاوتی داشته باشند. نوری که می‌بینیم ممکن است از یک چشمه نور به چشم ما برسد که طول موج آن به نوع چشمه بستگی دارد. و یا پس از بازتاب یا عبور از یک جسم متناسب با مواد تشکیل دهنده آن، بخشی را جذب و بقیه را بازتاب یا عبور می دهد و به چشم ما می رسد. دسته اول را معمولا نشری و دوم را جذبی می‌گویند ولی در واقع ماهیت هر دو شباهت‌هایی دارد. پس بسته به جنس جسم در تابش یا در بازتاب و عبور، نور با طول موج یا مجموعه‌ای از طول موج‌ها تابیده می‌شود. تا اینجا هیچ ربطی به چشم ندارد و هر آشکارسازی می‌تواند این ویژگی را ثبت کند که مثلا چه طول موج‌هایی به چه میزانی در آن نور است. کار دستگاه اسپکتروفوتومتر همین است که سهم هر طول موج را مشخص کند. ولی وقتی این نور به چشم انسان می‌رسد که شامل سه گیرنده برای سه ناحیه طول موجی قرمز و سبز و آبی است، فقط سهم مربوط به این طول موج‌ها را هر گیرنده می‌گیرد و در مغز آن‌ها را به رنگ تبدیل می‌کند. ممکن است موجود دیگری در ناحیه فروسرخ هم گیرنده‌هایی داشته باشد که طبعا شرایط فرق می‌کند. ممکن است برای یک روبات شما چشمی بسازید که ناحیه وسیع‌تری از طول موج‌ها را حساس باشد و مثلا به جای سه نوع گیرنده پنج نوع گیرنده داشته باشد. در آن صورت باید برای مغز آن روبات فکر دیگری بکنید تا مفهوم جدیدی از رنگ را ببیند. در هر صورت اگر انسان وجود نداشت میتوانیم بگوییم که رنگی هم وجود نداشت ولی تابش اجسام در طول موج‌های مختلف بالاخره وجود داشت. چشم انسان فقط ناحیه کوچکی از طیف را میبیند و بقیه را نمی‌بیند. ولی نمی‌توان گفت که با ندیدن ناحیه فرابنفش و فروسرخ آن‌ها وجود ندارند. اگر انسانی هم در کره زمین نبود همه این‌ها بودند. حالا ممکن است این پرسش پیش بیاید که مثلا اگر شخصی پیوند شبکبه انجام داد آیا همین رنگ‌ها را می‌بیند. بله چون مغز بانی اصلی برای پردازش رنگ است و اگر گیرنده‌ها هم تغییری داشته باشند مغز خیلی سریع تطبیق می‌دهد و تصویر را درست می‌کند. این تجربه را با زدن عینک و تغییر در آن می‌توانیم درک کنیم. ولی اگر مغز پیوند بخورد و چنین امکانی فراهم شود کل سیستم عوض شده و بر اساس سیستم جدید می‌بیند که البته به نظر نمی‌آید معنی دار باشد.

در انتها بد نیست اشاره‌ای بشود به دو سیستم اندازه‌گیری نور. رادیومتری و فوتومتری دو سیستمی هستند که برای اندازه‌گیری نور کمیت‌ها و واحدهای متنوعی را پیش بینی کرده‌اند ولی تفاوتشان در این است که در رادیومتری کمیتهای فیزیکی مستقل از چشم در نظر گرفته می‌شود ولی در فوتومتری این کمیت‌ها بر اساس ویژگی چشم و محدودیت حساسیت چشم طراحی شده است.

البته موضوع بسیار وسیع است و یافته‌ها نیز وسیع و اینجا مختصری از مفاهیم مرور شد.