Техника - молодёжи 1969-08, страница 6

дет. Сам скажи, что увидишь. Приводим детей. Результат тот же. Эффект есть! Все дело именно в периодическом чередовании полей неодинаковой светлоты. Проверяем «от противного». Берем диски с половинками разного цвета, но только уравниваем эти половинки по субъективной светлоте. Запускаем моторчик. На этот раз черные полоски остаются черными.

Стоп! Может быть, все дело в вертящемся диске и в игру вступают ка-кие-то глазодвигательные движения или хроматические аберрации? Долой диск! Будем чередовать светлоты другими способами. Пусть вспыхивает с подкритической чистотой безынерционная люминесцентная лампа. Или по очереди загораются выстроенные в ряд неоновые светильники. Наконец, проектируем на экран белое пятно и перекрываем его заслонкой 7—15 раз в секунду. Эффект всегда остается.

А почему? Ни одна из 48 теорий цветового зрения не дает ответа. Ведь мы видим цвета, которых нет в рассматриваемом объекте. Их не получишь ни разложением, ни смешением идущих к глазу лучей.

РАЗГАДКА ВЕДЕТ И ОБМАНУ

Над объяснением удивительного эффекта пришлось поломать голову. Вот краткий итог нашего анализа. Чередование полей неодинаковой светлоты периодически меняет уровень энергии, действующей на чувствительные элементы сетчатки. И, вероятно, ощущение цвета связано именно с энергетическими различиями в световых волнах разной длины. Но может ли глаз, сравнивая энергию света на разных точках сетчатки, получить информацию о длине волны? В принципе да.

Вспомним нашу аналогию с дробью и картечью. Она подсказывает, что по энергии кванта можно судить о его «цвете».

За несколько тысячных долей секунды, которыми измеряется инерция зрения, в глаз поступают миллионы квантов разных «цветов». В принципе и это не помеха. Если каждый оттенок представлен одинаковым числом квантов, то различия их суммарной энергии все равно дадут информацию о длинах соответствующих волн. Но это в принципе. А фактически в солнечных лучах кванты разных энергий представлены в неодинаковых количествах. Как же тут глазу разобраться, где энергия света выше оттого, что короче длина волны, а где оттого, что пришло много «слабосильных» длинноволновых квантов?

Но у нашего органа зрения есть замечательная особенность. Он неодинаково чувствителен к световым волнам разной длины. Чтобы элемент сетчатки сработал, он должен, грубо говоря, поглотить определенное количество квантов. Для цвета, к которому сетчатка более чувствительна, в дело идет меньше квантов. А «толстокожесть» ее к другому цветовому тону требует для срабатывания большего числа квантов. Этот механизм — дитя многовекового воздействия солнечных лучей, таких же неизменных, как и земное притяжение. И если сравнить кривую распределения энергии в солнечном спектре с кривой чувствительности глаза к световым волнам разной длины, откроется еще одно удивительное обстоятельство: последняя довольно близко (хотя и со сдвигом) следует за первой. Для чего это нужно глазу, до сих пор было неясно. Наши расчеты показывают, что согласный ход двух кривых позволяет сетчатке автоматически подравнивать амплитуды разных составляющих солнечного спектра. Отсюда возникает ощущение белого дневного цвета, хотя в этом спектре преобладают желто-зеленые лучи.

После такого подравнивания энергетический перевес одних фотохимических раздражителей над другими может возникать только за счет преобладания или нехватки «цветных» квантов по сравнению с их распределением в солнечном спектре. Просто-напросто абсолютная величина энергии отображается ощущением светлоты, а относительная — ощущением цвета.

ДАЛЬТОНИЗМ И АЛКОГОЛЬ

Л о просьбе правительства научные сотрудники Чилийского университета несколько лет изучали проблемы хронического алкоголизма. В ходе работы ученые совершенно случайно установили новый факт — все алкоголики имели серьезные дефекты цветового зрения.

Когда исследователи нашли процент женщин-алкоголиков (цифра оказалась равной 0,5), один из специалистов вспомнил, что точно такая же цифра характеризует число женщин-дальтоников во всем мире. Больных тут же подвергли испытанию на цветовое восприятие. И все до одной оказались дальтониками.

Итак, прямая связь между алкоголизмом и дальтонизмом подтвердилась. Более того, оказалось, чем сильнее поражена печень циррозом, тем хуже восприятие цвета. Последняя стадия цирроза приводит к полной цветовой слепоте.

Дальнейшие исследования проводились совместно с английскими специалистами. Проверялась следующая гипотеза. Поражение печени алкоголем приводит к недостатку в организме фермента, синтезирующего светочувствительный пигмент сетчатки. Этот же фермент участвует в нормальной работе печени, помогая разлагать вредные органические вещества.

В любой медицинской энциклопедии лаконично говорится, что дальтонизм неизлечим. Но в связи с работами, проделанными в Чили, появляется перспектива разработки гормональных препаратов, восстанавливающих нарушенное цветовое зрение.

С этой точки зрения глаз работает без каких-либо светофильтров, без «разноски» спектра по колбочкам, без смешения тонов и т. п. Выходит, механизм, придуманный природой, не похож на громоздкие способы цветопередачи в технике. Он прост, экономичен и дает практически безграничные возможности для различения составляющих светового потока по длине их волны.

Из нашей модели следует, что глаз можно «обмануть». Достаточно быстро менять абсолютный уровень отсчета энергии. Из-за инерции механизмов адаптации глаз не будет поспевать с перестройкой и выдаст нам цвет, которого нет. Вот где кроется разгадка эффекта Бэнхема!

В ОЖИДАНИИ НОВЫХ СЮРПРИЗОВ

О том, какие бывают дефекты цветового зрения, читайте в статье «Голубые розы Дальтона» на странице 11.

И гак, загадки вроде бы разгаданы, любознательность исследователей удовлетворена. Однако шкатулка сюрпризов еще не исчерпана. Представьте себе, что у дальтоников, чье зрение не воспринимает красного и зеленого цвета из-за нарушений работы сетчатки, механизм «обмана» все же срабатывает. И они видят картину в тех же красках, что и люди с нормальным зрением.

А вот другой сюрприз. Радужная мозаика под действием периодических вспышек возникает и у человека с сомкнутыми веками. Выяснилось также, что глаз располагает по крайней мере тремя механизмами отсчета уровня световой энергии, различающимися по величине инерции.

Кроме того, можно говорить о совершенно новых способах передачи цвета, способах не технических, а психологических. Принцип ясен — не воспроизводить сами цвета, а лишь стимулировать глаз, чтобы он их видел. Цветной телевизор будущего, быть может, не потребует сложной и дорогой системы трехлучевой развертки. Ее заменит обычный черно-белый экран. Ритмически вспыхивающие на нем световые точки вызовут ощущения нужных оттенков.

Наконец, можно попытаться такой стимуляцией, без всяких экранов, вызывать оптические ощущения прямо в глазу (или мозгу). Вот тогда человек и увидит в прострачстве перед собой кинофильмы или телепередачи, которые не отличишь от реальности.

Для демонстрации эффекта Бэнхема служит круг, разделенный пополам по диаметру. Одна половина окрашена в красный цвет, другая — в черный. На светлой половине круга нанесены отрезки дуг. При вращении с подкритической частотой эти линии окрашиваются в цвета, которых нет в рассматриваемом объекте (соседний рисунок). Подобная картина возникает и при вращении цилиндров, развертки которых показаны рядом. А объяснение механизма цветового зрения и эффекта Бэнхема условно дано на модели «Игра в хоккей». Но правила этой игры несколько необычны.

Левая команда символизирует поток световых квантов (фотонов), правая — механизм чувствительности глаза и солнечным лучам. У каждого игрока по одной клюшке, и на поле — равновесие сил. Зрители, которые олицетворяют палочки сетчатки, реагируют именно на такую игру; они выкинули белые флажки, что соответствует ощущению белого цвета. Зрители-колбочки реагируют только на материальный перевес, когда у хонкеистов левой номанды появляются в руках лишние клюшки или, наоборот, некоторых клюшек лишают. Когда игра убыстряется, зрители-колбочки выбрасывают синие флажки; когда затихает — красные, сигнализируя о появлении ощущения соответствующего цвета.

Но глаз можно «обмануть», изменив уровень равновесной игры. Стоит лишь выпустить на поле не по пять, как вначале, а, скажем, по девять хоккеистов. И хотя у каждого из них будет по одной клюшке и игра пойдет на равных, темп состязания заметно возрастет. Как будут себя вести зрители-палочки? Равновесие сил для них будет непривычным, напоминающим по темпу игры возникновение материального перевеса. А в таком случае надлежит выкидывать цветные флажки. Именно так и поступают обманутые зрители-палочки.

*

>

4