Когда две различные атомы в молекуле связаны друг с другом посредством ковалентной связи, пара электронов, образующая связь не разделяется одинаково оба атомами. Другими словами, общая пара электронов не лежат в середине молекул, но сдвиг в сторону атома, имеющего большее сродство электронов.
Тенденция атома, чтобы привлечь к себе электроны при объединении в соединении называется электроотрицательность (E.N).
Например – В молекуле водорода хлорид пары электронов притягивается больше к хлору. Это происходит потому, что хлор является более электроотрицательным, чем водород,.
- Значение E.N зависит от потенциала ионизации и электронного сродства атома.
- Меньший размер атома притягивает электроны больше, чем крупные.
- Низкий E.N является характеристикой металлов и высокой E.N является характеристикой неметаллов.
Электроотрицательность Таблица Диаграмма
Значение E.N зависит от следующих факторов.
- Размер атома ()
- Электронная конфигурация.
- Ядерный аттракцион.
- состояние Окисление.
- Процентная доля сек -character
Как рассчитать Электроотрицательность – Найти электроотрицательность
Так как E.N элементов является относительным свойством, он не имеет единиц. Электроотрицательность может быть выражено на следующих трех шкал. Были многие ученые, которые объясняют E.N с различным масштабом для сравнения. Из этого Полинг, Весы является наиболее часто используемым.
Mulliken Scale
В этом масштабе Малликена, E.N берется как среднее значение энергии ионизации и электронного сродства.
Отношения между Полинг и Малликеном E.N масштаб, как:
Allred-Рохов Scale
Аллед и Рохи определяются E.N как электростатическая сила
оказываемое на ядре валентных электронов. таким образом,
где Z представляет собой эффективный ядерный заряд и г-радиус ковалентного атома в к
.
Полинг Scale
Он основан на энергии избыточных связей. Он определил E.N разницы между двумя атомами, а затем путем присвоения произвольных значений нескольких элементов (например. 4.00 фтору, 2.5 к углероду и 2.1 водороду). Он вычислил E.N других элементов.
Электроотрицательность Периодическая таблица
E.N элементов является обратно пропорциональный к радиусу атома. Атомный радиус будет увеличиваться до группы и уменьшается вдоль периода. Это означает, что поведение E.N будет находиться напротив атомный радиус.
электроотрицательность Примеры
Когда связь образуется между атомами двух или более различных элементов. Тип облигации (является ли он ионной или ковалентной или любой тип связи) в основном зависит от концепции E.N .
Электроотрицательность кислорода
- Полинг шкала помогает измерить E.N Значение кислорода.
- Кислород имеет значение 3.44
- Его значение выше, чем Бром, но меньше, чем Фтор.
- Порядок E.N некоторых элементов F>O >Cl = N>бром>С>я>ЧАС.
Электроотрицательность углерода
- Существует разница в ноль, когда E.N существует связь между углеродными связями.
- Его электроотрицательное значение 2.55.
- Это показываетстоимостьменьше, чем азот(3.0) но больше, чем Бороны (2.0) и кремния (1.8).
- Это вызывает тенденцию к образованию миллионов соединения с водородом.
Электроотрицательность водорода
Невероятные факты
Попробуйте представить себе красновато-зеленый цвет, не скучный коричневый, который вы получите в результате смешивания двух пигментов, а именно цвет, отчасти напоминающий красный, и отчасти зеленый. Или же попытайтесь представить себе желтовато-синий, не зеленый, который получится в результате смешивания, а именно желто-синий.
Вам сложно представить нечто подобное? Все из-за того, что, несмотря на то, что такие цвета существуют, вы, вероятно, никогда их не видели. Красно-зеленый и желто-синий – это так называемые "запрещенные цвета". Они состоят из пары оттенков, световые частоты которых компенсируют друг друга в глазах человека, поэтому их невозможно увидеть одновременно.
Подобные ограничения в результатах, в первую очередь из-за того, как мы воспринимаем цвет. Клетки сетчатки, называемые "оппонентами нейронов", загораются, когда мы видим красный цвет, и данная вспышка активности говорит мозгу о том, что мы наблюдаем именно красный цвет. Те же самые оппоненты нейронов подавляются зеленым цветом. Аналогично, желтый цвет активирует их деятельность, а синий подавляет. Хотя большинство цветов вызывает смесь эффектов среди обеих групп нейронов, которые наш мозг может декодировать, красный цвет отменяет зеленый, а желтый отменяет синий, поэтому мы никогда не сможем воспринять оба этих цвета одновременно, идущих из одного источника.
То есть почти никогда. Ученые поясняют, чтобы увидеть эти цвета, нужно просто знать, где искать.
Цвета без названия
Революция цвета началась в 1983 году, когда работа Хевитта Крэйна (Hewitt Crane), ведущего визуального ученого, и его коллеги Томаса Пиантанида (Thomas Piantanida) появилась в журнале "Наука". Под названием "Видеть красно-зеленый и желто-синий", работа говорила о том, что "запрещенные" цвета все же можно увидеть. Исследователи создали образы, в которых красные и зеленые, а в другом синие и желтые полосы "бежали" друг за другом. Они показали изображения десяткам добровольцев, используя глазной трекер, который четко фиксировал их на уровне глаз человека. Это гарантировало, что свет от полосы каждого цвета воздействовал на те же клетки сетчатки глаза, к примеру, некоторые клетки всегда воспринимали только желтый цвет, в то время как другие только синий.
В итоге участники этого визуального эксперимента сообщали, что видели, как постепенно границы между цветами исчезали, и два цвета превращались в один. Удивительно, но специалистам удалось перенаправить работу клеток сетчатки, при этом люди видели цвета, с которыми раньше им никогда не приходилось сталкиваться.
Авторы написали в своей работе, что каждый из участников эксперимента называл видимый им цвет "одновременно красным и зеленым". Кроме того, некоторые респонденты, несмотря на то, что они знали, на какие цвета смотрят, они не смогли одним словом назвать то, что видят или хотя бы описать цвет. При этом, один из участников был художником с большим "цветовым словарем".
Аналогичным образом, когда эксперимент был повторен с синим и желтым цветами, результат был получен такой же. Таким образом, запрещенные цвета все же довелось увидеть!
Однако, исследование Крэйна и Пиантанида заставили научное сообщество задуматься, однако, мало кто обратился к полученным учеными результатам. Об этом мало кто говорил, однако, дальнейшие исследования лишь подтвердили первоначальные выводы, предполагая, что если смотреть правильно, то можно увидеть запрещенные цвета.
Позднее, в 2006 году По Чан Се (Po-Jang Hsieh), специалист Дартмутского колледжа, и его коллеги решили повторить эксперимент 1983 года, немного видоизменив его. На этот раз участникам была представлена карта цветов на экране компьютера, при этом они должны были использовать ее для того, чтобы найти соответствие для цвета, который им показывали. А показывали им те самые переменные полосы, цвет, который люди в эксперименте 1983 года не смогли описать.
В результате люди говорили о том, что видели смесь двух цветов (к примеру, красный и зеленый), но не запрещенные цвета. Затем когда на следующей стадии эксперимента, границы между зеленым и красным растворились, и цвета поглотили друг друга, участники без проблем отыскали этот цвет на цветовой карте: им оказался грязно-коричневый.
Так все же, если получаемый цвет – это грязно-коричневый, почему участники эксперимента 1983 года не смогли его описать? "Существует бесконечное множество промежуточных цветов, поэтому неудивительно, что нам иногда не хватает словарного запаса для того, чтобы описать их. Тем не менее, только из-за того, что у цвета нет названия, нельзя говорить, что этот цвет запрещенный и что его нет в цветовом пространстве".
Тем не менее, позднее все же было доказано, что запрещенные цвета существуют, а также был подвергнут критике эксперимент Се, поскольку в нем он не использовал стабилизацию сетчатки.
Ученые до сих пор пытаются определить четкий механизм, который позволяет людям видеть запрещенные цвета. Вы никогда не сможете лицезреть их в природе или в цветовом круге, но возможно, когда-нибудь кто-то изобретет портативное устройство со встроенным глазным трекером, которое позволит нам с легкостью видеть запрещенные цвета.
Для того чтобы понять принцип работы незнакомого устройства, иногда его нужно разобрать или даже сломать. Исследователи зрения человека стараются избегать подобных разрушительных воздействий (и связанных с ними судебных исков). Тем не менее, изучение обратимых нарушений в работе зрительной системы представляет собой весьма увлекательное занятие, которое к тому же может иметь большую практическую значимость (как, например, исследование причин дезориентации в пространстве и временных нарушений зрения у военных летчиков). В Научно-исследовательской лаборатории ВВС США мы вызываем и исследуем определенные нарушения - иллюзии - в работе зрительной системы. Мы создаем условия, при которых людям кажется, что изображение плавится и течет, словно горячий воск, или же раскалывается на кусочки, как мозаика. Здесь мы расскажем о двух наиболее интересных нарушениях зрительного восприятия: о «запрещенных» цветах и геометрических иллюзиях.
Вы когда-нибудь видели желтый цвет голубого оттенка? Речь вовсе не идет о зеленом цвете. Некоторые оттенки зеленого могут казаться синеватыми, другие - желтоватыми, но зеленый цвет (или любой другой) никогда не кажется и синеватым, и желтоватым одновременно. А видели ли вы когда-нибудь красновато-зеленый оттенок? Мы не имеем в виду тот грязно-коричневый цвет, который мог бы получиться при смешении красной и зеленой красок, или тот желтый свет, что возникает при наложении красного и зеленого света, или поле на картине пуантилиста, состоящее из красных и зеленых точек. Мы имеем в виду один-единственный цвет, который выглядит и красноватым, и зеленоватым одновременно.
В специально созданных условиях мы смогли увидеть эти «невообразимые» цвета. Также мы нашли способы вызывать и контролировать появление иллюзорных изображений концентрических кругов и радиальных лучей, хотя результат оказался противоположным ожидаемому. Благодаря исследованию этих двух феноменов нам удалось больше узнать о нейронных механизмах цветооппонентности - одного из базовых понятий теории зрительного восприятия…
Принцип оппонентности широко распространен в физиологии. Например, чтобы согнуть руку, вы расслабляете свой трицепс и напрягаете бицепс; бицепс и трицепс - мышцы-антагонисты и действуют противоположно друг другу. В 1872 г. немецкий физиолог Эвальд Геринг (Ewald Hering) предположил, что цветовое зрение основано на противопоставлении красного цвета с зеленым, а желтого - с синим. Восприятие красного цвета в любой точке зрительного поля исключает восприятие в ней зеленого, и наоборот - так же, как вы не можете одновременно и согнуть, и разогнуть одну и ту же руку. Все оттенки, которые люди могут различать, образованы различными сочетаниями красного или зеленого с желтым или синим. Теория Геринга объяснила, почему люди могут одновременно воспринимать синий и зеленый цвета с образованием бирюзового оттенка, а красный и желтый - с образованием оранжевого оттенка, и так далее, но никогда не воспринимают одновременно красный с зеленым или синий с желтым.
Представление о том, что люди не воспринимают результат слияния оппонентных цветов, было одним из базовых положений науки о зрительном восприятии. Предполагалось, что механизм действия феномена цветооппонентности связан с процессами, происходящими уже в сетчатке и среднем мозге (первом отделе головного мозга, вовлеченном в обработку зрительной информации).
Передаваемая по зрительным путям информация - результат вычитания одного цветового сигнала из другого. Исходные цветовые сигналы возникают в трех типах колбочек сетчатки, которые воспринимают световые волны в трех различных, но перекрывающихся диапазонах. Другие нервные клетки складывают и вычитают сигналы, полученные от трех типов колбочек сетчатки, и передают информацию о четырех основных цветах - красном, зеленом, желтом и синем. При этом в зрительной системе есть два канала для передачи данных о цвете: «красный-минус-зеленый» канал (для которого положительный сигнал - «красное», отрицательный сигнал - «зеленое», а отсутствие сигнала не несет информации ни об одном из этих цветов) и работающий по такому же принципу «желтый-минус-синий» канал. Подобный механизм подтверждает закон Геринга о цветооппонентности.
В 1983 г. Хьюитт Крэйн (Hewitt D. Crane) и Томас Пьянтанида (Thomas P. Piantanida) из Стэнфордского международного научно-исследовательского института в МенлоПарке, штат Калифорния, предложили методику, которая позволяла увидеть «запрещенные» красно-зеленый и желто-синий цвета. Перед участниками эксперимента исследователи помещали два смежных поля красного и зеленого или желтого и синего цветов. Специальный аппарат позволял отслеживать движения глаз испытуемых и стабилизировать положение цветовых полей на сетчатке, несмотря на непрерывные движения глаз. Стабилизация изображения приводила к интересным эффектам: например, можно было увидеть, что изображение как бы разваливается на части и постепенно исчезает. Особый интерес у Крэйна и Пьянтаниды вызвало то, что в подобных условиях стирались границы между цветовыми полями.
Действительно, участникам этих экспериментов казалось, что граница между двумя полями, окрашенными в оппонентные цвета, исчезала, и цвета постепенно смешивались. Некоторые испытуемые говорили о красновато-зеленых и желтовато-голубых оттенках. Другие видели голубой блеск на желтом фоне.
Статья Крэйна и Пьянтаниды должна была бы вызвать большой отклик в научной среде, поскольку компетентные исследователи сообщали о фактах, не укладывающихся в один из базовых законов психофизики. Однако представленные данные настолько не вписывались в общепринятые представления, что на статью не обратили должного внимания.
По нашему мнению, это произошло по следующим причинам. Во-первых, полученные результаты были достаточно противоречивы: одни испытуемые видели «запрещенные» цвета, а другие - странные иллюзорные текстуры. Во-вторых, «невообразимые» цвета было трудно описать. Крэйн и Пьянтанида попытались решить проблему, используя в качестве испытуемых художников, но это не помогло. В-третьих, эксперимент было трудно воспроизвести в других лабораториях, поскольку Крэйн изобрел специальное устройство, но оно было дорогим и сложным в использовании. Наконец, исследователи не предложили теоретического объяснения обнаруженных явлений, которое помогло бы понять результаты данных экспериментов. Кроме того, очевидно, что факты, не вписывающиеся в существующие парадигмы, трудно поддаются осмыслению. Крэйн и Пьянтанида предположили, что им удалось активировать некоторые специфические механизмы зрительного восприятия в обход цветооппонентности, но не стали развивать эту гипотезу дальше.
Несколько лет тому назад нам пришла в голову мысль, объясняющая неоднозначность результатов экспериментов Крэйна и Пьянтаниды. Известно, что выравнивание уровня яркости, так же как и стабилизация изображения на сетчатке, приводит к стиранию границы между двумя смежными полями, окрашенными в оппонентные цвета. Два цвета считаются равными по яркости, если при их быстром чередовании почти не возникает ощущение мерцания.
Когда перед испытуемыми помещают два смежных поля, окрашенные в цвета одинаковой яркости, то им кажется, что граница между ними постепенно исчезает, а цвета начинают смешиваться. При использовании полей, окрашенных в оппонентные цвета, такой иллюзии никогда не возникает. Кроме того, известно, что эффект стирания границы можно усилить, минимизировав движения глаз испытуемого. Мы предположили, что одновременное использование обеих методик (выравнивания зрительных полей по яркости и стабилизации изображения на сетчатке) может привести к исчезновению границы даже между оппонентными цветами. Для проверки своей догадки мы пригласили нашего коллегу подполковника Джералда Глисона (Gerald A. Gleason), изучающего движения глаз.
В наших экспериментах мы использовали видеоокулограф из лаборатории Глисона. Голову испытуемого надежно фиксировали в определенном положении. На роль испытуемых мы пригласили своих коллег (исследователей зрения), которые, во-первых, были воспитаны на классической теории цветового восприятия Геринга и скептически относились к самой идее увидеть цвета, недопустимые в его учении, во-вторых, могли корректно и кратко описать свои наблюдения, что, согласитесь, немаловажно, в ситуации, когда ваши голова и челюсти зафиксированы специальными держателями и можно лишь неразборчиво бормотать сквозь стиснутые зубы. Кроме того, их мнение было достаточно авторитетным для скептиков. Таким образом, нашими испытуемыми стали семь исследователей зрения с нормальным восприятием цветов (в том числе один из авторов данной статьи - Винсент Биллок, а также Джералд Глисон).
Поскольку люди неодинаково воспринимают яркость различных цветов, мы сначала оценили реакцию наших испытуемых на красный, зеленый, желтый и синий цвета (разной яркости). Затем мы предъявили каждому из них смежные поля, окрашенные в красный и зеленый или желтый и синий цвета, причем яркость смежных полей была либо выровнена, либо, наоборот, сильно различалась.
Одновременное использование методик выравнивания зрительных полей по яркости и стабилизации изображения на сетчатке оказалось очень эффективным. Шесть участников эксперимента из семи видели «запрещенные» цвета на изображениях, выровненных по яркости (одному из испытуемых все казалось серым). Граница между двумя полями исчезала, и цвета как будто «текли» через границу и постепенно перемешивались. Иногда результат был похож на градиентный переход, например от красного слева к зеленому справа, со всеми возможными оттенками зеленовато-красного и красновато-зеленого между ними. Временами можно было видеть красные и зеленые области в одном и том же месте, но «на разной глубине», как будто один оттенок просвечивает сквозь другой. В отдельных случаях однородный красновато-зеленый или синевато-желтый цвет заполнял целую область.
Любопытно, что двое испытуемых могли мысленно представить красновато-зеленый или сине-желтый цвета даже после окончания экспериментов, хотя позже они утратили эту способность. Таким образом, мы теперь можем ответить на вопрос, заданный философом Дэвидом Юмом в 1739 г.: «Можно ли воспринимать “новые” цвета?» Да, можно, но яркие новые цвета, которые мы увидели, были лишь комбинациями уже знакомых нам цветов.
Полученные данные позволили разработать модель, объясняющую механизм цветооппонентности процессами, не связанными с вычитанием цветов, жестко запрограммированным в виде нервных связей. Мы предполагаем, что популяции нейронов конкурируют за «право на жизнь» так же, как животные разных видов, если занимают одну экологическую нишу - с той разницей, что проигрыш приводит к «тишине» (отсутствию информации), а не к вымиранию. Компьютерное моделирование такой «борьбы» воспроизводит механизм классической цветооппонентности - для каждой конкретной длины волн «побеждают» либо «красные», либо «зеленые» нейроны (аналогично для желтого и синего цветов). Но если удастся, например, нарушить связи между нейронными популяциями, то ранее «несовместимые» оттенки смогут сосуществовать.
В нашем эксперименте испытуемые не видели «запрещенные» цвета в тех случаях, когда яркость смежных полей не была выровнена. Вместо этого они наблюдали некие текстуры - например, зеленый блеск на красном поле или синие полосы на желтом фоне. В исследовании Крэйна и Пьянтаниды в некоторых случаях был получен аналогичный результат; это могло быть связано с тем, что авторы не всегда выравнивали яркость изображений.
Иллюзорные пестрые и полосатые узоры, которые мы иногда видели, сами по себе очень интересны. Их исследованию посвящены многие работы. Подобные текстуры могут возникать, например, в смесях растворов при неравномерном взаимопроникновении веществ, перемещающихся асимметрично и с разной скоростью. На тот факт, что подобные диффундирующие смеси могут быть удачным объектом исследований, позволяющим создавать их математические модели, впервые обратил внимание еще английский математик и пионер компьютерных технологий Алан Тьюринг. В числе прочего они позволяют смоделировать возникновение узоров, подобных окраске зебры, леопарда или множества других подобных биологических феноменов - и, в частности, иллюзий.
Зрительные галлюцинации в виде геометрических узоров могут быть вызваны наркотиками, мигренью, эпилептическими припадками, а также, что особо важно для нас, мерцанием в пустом поле зрения. Галлюцинации, спровоцированные мерцанием, впервые исследовал изобретатель калейдоскопа Дэвид Брюстер (David Brewster) в 30-х гг. XIX в. Говорят, что он бегал с закрытыми глазами вдоль высокого забора, освещенного солнцем, создавая тем самым частое чередование света и темноты в своем пустом поле зрения. Сегодня того же эффекта можно достигнуть, если вы в качестве пассажира едете с закрытыми глазами в автомобиле вдоль ровного ряда деревьев, или, еще проще, если вы сидите перед мерцающим монитором компьютера.
Самые распространенные геометрические галлюцинации, индуцированные мерцанием, - радиальные лучи, концентрические круги, спирали, сети и фигуры в виде сотов. В 1979 г. Джек Коуэн (Jack D. Cowan) из Чикагского университета и его аспирант Бард Ирментраут (G. Bard Ermentrout) (он сейчас работает в университете Питтсбурга) обратили внимание на то, что возникновение этих узоров связано с возбуждением полос нейронов в первичной зрительной коре (области мозга в затылочной части головы, участвующей в обработке зрительной информации). Например, когда человек смотрит на изображение концентрических кругов, активируются вертикальные полосы нейронов, изображения прямых радиальных лучей активируют горизонтальные полосы нейронов, а спиральных лучей - наклонные.
Таким образом, Ирментраут и Коуэн могут объяснить возникновение многих известных геометрических галлюцинаций, но только в том случае, если мерцание действительно активирует первичную зрительную кору так, что очаги возбуждения самопроизвольно организуются в полосы. В 2001 г. Коуэн и его сотрудники расширили предложенную ими модель, что позволяло объяснять возникновение намного более сложных узоров. Результаты исследований, однако, не дают точных рекомендаций, как вызвать какую-либо конкретную галлюцинацию для ее детального изучения. Узоры, вызванные мерцанием, непредсказуемы и изменчивы - вероятно, потому, что каждая следующая вспышка нарушает галлюцинацию, вызванную предыдущей. Было бы очень полезно найти способ получать определенную устойчивую галлюцинацию для ее подробного исследования. Зрительные галлюцинации и математические модели формирования узоров Тьюринга могут привести к новым открытиям в исследовании зрительной системы человека.
Нам хотелось добиться стабильности галлюцинаторных узоров, вызываемых мерцанием. Идею мы почерпнули из совсем другой области: науке известны некоторые системы, склонные к самопроизвольному формированию узоров, причем конкретная организация таких узоров зависит закономерным образом от незначительных внешних воздействий на систему. Представьте себе неглубокую емкость с маслом, нагреваемую снизу и охлаждаемую сверху. Если разница температур достаточно велика, то восходящие и нисходящие потоки масла самостоятельно организуются в ряды лежащих на боку цилиндров: при взгляде сверху они будут выглядеть как полосы. Каждый цилиндр вращается вокруг своей оси - жидкость поднимается к поверхности с одной стороны и опускается с другой. Подобная структура довольно устойчива при условии, что смежные цилиндры вращаются как шестеренки во взаимно противоположных направлениях.
Ориентация цилиндров (направление «полос») обычно определяется случайно в ходе формирования подобных структур, однако если в определенном месте дополнительно подогреть масло, то оно резко поднимется к поверхности, а цилиндры объединятся в линию. Введенные в заблуждение этой аналогией, мы решили попытаться стабилизировать галлюцинации, предъявляя изображения, окруженные мерцающим фоном или находящиеся снаружи от него. В наших экспериментах это были небольшие изображения концентрических кругов или радиальных лучей, окруженные мерцающей областью.
Подобные картинки вызывают активацию полос определенной ориентации в первичной зрительной коре головного мозга испытуемого. Мы полагали, что возбуждение, вызванное мерцающей областью, «расширит» узор, активируя дополнительные параллельные полосы. Таким образом, мы ожидали, что нашим испытуемым будет казаться, что концентрические круги и радиальные лучи начнут распространяться на окружающую их мерцающую область.
Вопреки нашим ожиданиям, эффект был противоположным. Вокруг реальных узоров в виде концентрических кругов возникали иллюзорные изображения радиальных лучей, которые вращались со скорость примерно один оборот в секунду. И наоборот, вокруг радиальных лучей возникали пульсирующие концентрические круги. Аналогичные результаты получались и в том случае, когда мерцающую область помещали внутри большого изображения. Во всех случаях область галлюцинации была ограничена размерами мерцающей области - она не затрагивала реальный узор, если только он тоже не мерцал синхронно фону.
Этот результат перестанет вызывать удивление, если учесть некоторые полученные ранее данные. Еще пятьдесят лет назад Дональд Маккей (Donald M. MacKay) из Королевского колледжа Лондона показал, что если рассматривать изображение радиальных лучей в мерцающем свете, то вокруг них можно увидеть расплывчатый узор из концентрических кругов, и наоборот. Полученные Маккеем данные можно интерпретировать как результат своего рода оппонентности. Чтобы понять это, представьте себе, что произойдет, если вы увидите яркую вспышку красного света - после нее все вокруг будет казаться зеленым (зеленый цвет оппонентен красному). Если зрительная система воспринимает концентрические круги и радиальные лучи как оппонентные структуры, то расплывчатые узоры в иллюзии Маккея также могут быть аналогичными оппонентными послеобразами (как зеленый цвет в рассмотренном выше примере), появляющимися в мгновение темноты между вспышками.
Аналогичный эффект возникает, когда в присутствии красного поля смежное с ним серое поле кажется зеленым (зеленый цвет оппонентен к красному). В соответствующих условиях - при таком использовании мерцания, как в нашей работе, - реальное изображение вызывает появление в прилежащей пустой области иллюзорного оппонентного изображения. В экспериментах Маккея также возникало иллюзорное оппонентное изображение, но этот эффект был разнесен во времени (т.е. лучи и круги нельзя было наблюдать одновременно), тогда как в наших экспериментах он был разнесен в пространстве (лучи и круги находились в смежных областях).
Хотя эксперименты с «невозможными» цветами и вызванными геометрическими иллюзиями напоминают фокусы, они, тем не менее, объясняют важные аспекты зрения вообще и механизмы оппонентного восприятия в частности. Исследование восприятия «запрещенных» цветов показало, что механизм цветооппонентности, раньше служивший моделью для описания всех явлений оппонентного восприятия, не единственно возможен и не столь жестко запрограммирован, как считали ранее. Более гибкие механизмы, подобные нашей модели «конкурентной борьбы», могут быть полезны для полного понимания того, как же все-таки в мозге происходит обработка оппонентных цветов.
Эксперименты со стабилизированными геометрическими иллюзиями показали, что, несмотря на свою экзотическую природу, эти галлюцинации удивительно похожи на хорошо изученные зрительные эффекты с цветом. Нейронные механизмы геометрической оппонентности также очень интересны. Оппонентные геометрические узоры активируют перпендикулярные полосы нейронов в зрительной коре - возможно, именно эта их особенность станет ключом к пониманию нейронных механизмов оппонентности. Для того чтобы ответить на этот и другие подобные вопросы, исследователям необходимо найти новые способы провоцирования обратимых нарушений в работе зрительной системы.
Управляемые галлюцинации
если вам когда-либо доводилось в солнечный день сидеть с закрытыми глазами в машине, которая движется вдоль ровного ряда деревьев, то вы себе представляете, что такое «мерцание» - частое чередование света и темноты. Мерцание в пустом поле зрения (например, если ваши глаза прикрыты веками) часто вызывает появление неустойчивых иллюзорных геометрических узоров, таких как концентрические круги или радиальные лучи. Если бы подобные иллюзии можно было бы стабилизировать и управлять ими, это помогло бы понять лежащие в их основе мозговые процессы.
Авторы: Винсент Биллок (Vincent A. Billock) и Брайан Цоу (Brian H. Tsou) - биофизики, работающие над развитием комплексной теории восприятия цвета и пространства зрительной системой человека. Они совместно проводят исследования на авиабазе Райт-Паттерсон в штате Огайо. Биллок - главный специалист корпорации General Dynamics в Дейтоне, штат Огайо. Цоу - ведущий специалист Научно-исследовательской лаборатории военно-воздушных сил США. Цоу не может увидеть красновато-зеленый цвет, т.к. он дальтоник, что и подтолкнуло его к изучению цветового зрения.
Запрещенные или невозможные цвета - это те цвета, которые человеческий глаз не может увидеть из-за того, как он работает. В соответствии с теорией цвета, вы не можете видеть некоторые оттенки из-за так называемого противного процесса. Узнайте, что представляет собой невозможный цвет, как его увидеть и что по этому поводу думают ученые.
Что такое невозможные цвета?
В человеческом глазе имеется три типа так называемых «колбочек», которые функционируют антагонистически. Синий против желтого, красный против зеленого и светлый против темного. Существуют перекрытия длин световых волн, которые покрываются колбочками, так что вы видите не только просто синий, желтый, красный и зеленый. Белый, например, не является длиной волны света, однако человеческий глаз воспринимает его как смесь различных спектральных цветов. Из-за этого противостояния вы не можете одновременно увидеть ни синий и желтый, ни красный и зеленый. Эти комбинации называются невозможными цветами.
Открытие невозможных цветов
Хотя вы не можете увидеть одновременно ни красный с зеленым, ни синий с желтым, визуальный ученый Хьюит Крэйн и его коллега Томас Пьянтанида опубликовали научное исследование, уверяя всех, что подобное восприятие является возможным. Это произошло в 1983 году, и их работа называлась «О красновато-зеленом и желтовато-синем». Они заявили, что участники эксперимента, которые смотрели на прилегающие полоски красного и зеленого цвета, могли увидеть красновато-зеленый цвет, в то время как участники эксперимента, которые смотрели на полоски синего и желтого цвета, видели желтовато-синий. Исследователи использовали специальный глазной трекер, чтобы удерживать изображения в фиксированной позиции относительно глаз смотрящего, чтобы клетки сетчатки постоянно стимулировались одним и тем же цветом. Например, одна колбочка позволяет увидеть только синий цвет, в то время как другая - только желтый. Волонтеры отметили, что границы между цветами слились друг с другом, и в результате они увидели те цвета, которых никогда ранее не видели, то есть одновременно и красный, и зеленый или и желтый, и синий.
Химерные цвета
Невозможные цвета, такие как желтовато-синий или красновато-зеленый, являются воображаемыми цветами, которые не встречаются в световом спектре. Еще один тип воображаемых цветов - это химерные цвета. Химерный цвет получается тогда, когда вы смотрите на один и тот же цвет так долго, что колбочки полностью изматываются и переключаются на другой цвет. В результате получается остаточное изображение, которое воспринимается мозгом, а не глазами. Среди химерных цветов можно найти самосветящиеся, стигианские и гиперболические цвета. Самосветящиеся цвета выглядят так, как будто они светятся, хотя при этом нет никакого светового излучения. Примером является самосветящийся красный цвет, который вы можете увидеть, посмотрев долго на красный, а затем сразу же посмотрев на белый. Когда зеленые колбочки устают, остаточное изображение представляется как красное. А когда вы смотрите на белый, вам кажется, что красный ярче, чем белый, благодаря чему и создается эффект свечения.
Стигианские цвета являются темными и пересыщенными. Например, стигианский синий цвет можно увидеть, если вы долго будете смотреть на желтый, а затем посмотрите на черный. Если сравнить полученный цвет с черным, он будет настолько же темным, но при этом цветным. Стигианские цвета проявляются на черном из-за того, что некоторые нейроны посылают сигналы только в темноте. Что касается гиперболических цветов, они являются пересыщенными. Такой цвет вы можете увидеть, если будете смотреть на яркий цвет, а затем переведете глаза на дополнительный цвет. Например, если вы будете смотреть на пурпурный, вы сможете увидеть зеленое остаточное изображение. Если вы посмотрите на пурпурный, а затем посмотрите на зеленый, вы получите гиперболический зеленый. Если вы посмотрите на бирюзовый, а потом посмотрите на оранжевый, вы увидите гиперболический оранжевый.
Как увидеть невозможные цвета?
Невозможные цвета, такие как красновато-зеленый или желтовато-синий, увидеть значительно труднее, чем предыдущие. Если вы все же хотите увидеть эти цвета, то вам нужно, например, поместить два предмета рядом друг с другом. Один должен быть желтого цвета, а другой - синего. После этого сведите глаза так, чтобы изображения двух предметов накладывались друг на друга. Точно такая же процедура подходит и для красного с зеленым. Совпадающая область может показаться вам смесью двух цветов (например, зеленый для синего и желтого или коричневый для красного и зеленого), участком точек компонентных цветов или же абсолютно новым цветом, который одновременно является и желтым, и синим (либо и красным, и зеленым).
Аргумент против невозможных цветов
Некоторые исследователи считают, что так называемые невозможные цвета (красновато-зеленый и желтовато синий) на самом деле являются всего лишь промежуточными цветами. В 2006 году исследование Крэйна было повторено, но уже с использованием детализированной цветовой карты. Участники этого исследования определили красновато-зеленый цвет как коричневый. В то время как химерные цвета гарантированно являются воображаемыми, возможность существования невозможных цветов все еще остается под вопросом.
Еще одна прекрасная статья к вопросу эволюции цветовосприятия (продолжение этой темы: )
Художникам, фотографам, садоводам и создателям стилизованных украшений - весьма рекомендую, причем там еще и в комментах к посту в журнале автора интересные вещи попадаются.
Оригинал взят у ivanov_petrov в Невозможные цвета
Мир цвета и его история - тема почти неизученная и очень сложная. Считается, что такого предмета нет и не может быть - раз это субъективное качество, то - предмет иллюзий и мнений, игры случая. Однако оставим тех, кто не видит цвета, их судьбе - зато у нас есть неизученная реальность. Всё, что мы знаем - отдельные фрагменты, картина пока не складывается - тем более интересно угадать, чем это будет. Можно сидеть и наблюдать, что происходит в неоткрытом мире цвета.
В этом "случайном" цветном мире есть запреты и есть "каждому понятные" вещи, и обычно к этому миру подходят со стороны моды.
Можно заметить, что невозможные сочетания цветов, те, которые нельзя носить вместе, меняются со временем даже внутри одного общества, одной цивилизации. Что говорить о разных - мы почти ничего об этом не знаем, а самая документированная история - европейская - показывает, как всё меняется. В Срeдние века самым обычным было сочетание красного с зеленым, и это было сочетание цветов близких и гармонирующих, слабо контрастных. Для нас это очень яркое, кричащее, дисгармоничное, смелое сочетание.
Для Средних веков сочетание желтого и зеленого было диким, сумасшедшим, обозначало нечто опасное, дьявольское и преступное. Для нас это сочетание сравнительно слабо контрастно. Для 18 века сине-зеленое сочетание было цветом дураков , то есть приличные люди замечали сильную контрастность сочетания, которое для людей другой (низкой) культуры было гармоничным и слабоконтрастным. Кстати, сейчас, похоже, цвет дураков перестал быть таковым - это стало слабоконтрастным сочетанием и ничего особенного о носителе не говорит. Сложилось это так, что растительные красители - самые дешевые и доступные - давали блеклые голубые и зеленые оттенки, так что одежда крестьян на протяжении веков была блеклой сине-зеленой - и у более богатых и обладающих высокой культурой слоев общества возникло представление о цвете дураков.
Сейчас стали очень резкими, кажутся очень заметными оттенки фиолетового, лилового - их присутствие в одежде весьма значимо, а в Средние века это почти не отличалось от черного и не было особенно значимым.
В 13 веке стали приняты монохромные и приглушенные оттенки для приличного общества, а яркие цвета стали резать глаз как цыганщина и плохой вкус. Победила эта тенденция в 18 веке. Священникам запрещалось носить одежды ярких контрастных цветов, в полоску, шашечку, и вообще многоцветную одежду. Ныне яркие цвета вполне отвоевали себе место, хотя и на особых условиях - там много оттенков в подходе к яркому цвету, просто набор цветных лоскутов по-прежнему кажется диким и маркирующим опасно-непредсказуемые участки. Кажется, запрет на яркие лоскуты остался, хоть и ослаб. Крапчатый купальник можно, а пиджак нет.
Пожалуй, многоцветность и сейчас под запретом, хоть и не очень осознанном. Интересно, что многоцветность относится не к фигуре в целом, а к отдельной вещи. В Средние века можно было иметь тунику одного цвета, рубаху другого и плащ третьего, желтое с зеленым прикрывать красным плащом - и это было нормально, но сочетание тех же цветов, но ярких, в рамках одного предмета туалета - ужасно, это уже пестрота, лоскуты, дурной вкус и дьявольщина. И сейчас, кажется, малиновый пиджак - ну, сами понимаете, но вот малиновый в голубую полоску - уже совсем того.
В радуге в Средние века различали 4-5 цветов. Это был естественный опыт - кто же виноват, что сейчас опыт немного другой. Роджер Бэкон с большой наблюдательностью установил, что цветов - шесть: синий, зеленый, красный, серый, розовый и белый. Никто не перечислял цвета в последовательности, которую теперь называют "естественной" и "спектральной". Цвета, конечно, брали из "культурной традиции", аристотелевская палитра была взята из сочинений Аристотеля и распространялась с 12 века: белый, желтый, красный, зеленый, синий, черный. Седьмой цвет - дополнительный, фиолетовый, но понимался он не как смесь красного и синего, а как серый - недочерный, ведь по-латыни он в это время назывался subniger.
Восхитительны перекрашивания символических фигур. Например, статуи девы Марии долгие века окрашивалсиь различно, одним цветом поверх другого. Вокруг тысячного года девы Марии были черными и темными, с 12 века стали красными, с 13 появились синие девы, с 17 в. - девы золотые, с 19 в. - белые, после принятия догмата о непорочном зачатии в 1854 г.
Интересно, что до 15 века зеленый не получают, смешивая желтый и синий. Получают из натуральных красителей, или обрабатывая синие красители, но - не смешивая. Смешение цветов - вообще подозрительная операция для многих культур. Желтый и синий были очень далекими цветами для людей, и представить себе их смесь было неприятно. Меж ними не было переходной зоны в сознании, и краски не смешивали. То же с фиолетовым: добавляли нечто к синей краске, но не смешивали синий с красным. Поэтому фиолетовый был цветом, близким к синему, то есть совсем не лиловым - оттенка красного в нем было мало.
Вроде бы синий цвет, синюю краску открыли египтяне, они начали употреблять разные оттенки синего в искусстве. У египтян синий был цветом загробного мира. В палеолите этот цвет отсутствует, как и зеленый. Все рисуют красным, желтым, черным, белым. В античное время синий не любили - для римлян это был цвет диких кельтов (у тех были синие узоры на теле - ну, видимо, не столько синие, сколько воспринимавшиеся как синие на фоне культуры, не знавшей синего). Голубой римлянам казался резким, темно-синий - пугающим, относящимся к смерти. Голубые глаза казались недостатком, как и сейчас светлые глаза для японцев - символическое обозначение человека подозрительно-нехорошего. В Средние века о синем цвете почти не говорят, меж тем как красного видят несколько оттенков, желтого тож, и различают два белых (albus и candidus) и два черных (ater и niger). Черные расходятся на черный бедняков и черный аристократический - матовый и пыльный, блеклый черный считался одним цветом, мало похожим на другой - блестящим, ярким, насыщенным черным аристократов. Так что черный, в который были одеты крестьяне и монахи, и черный испанского королевского дома - это разные цвета.
Очень интересно отслеживать, как в культуре цвет переходит в другие качества. Есть культуры, где в первую очередь обращают внимание на влажность оттенка, а не на тон. Цвета делятся на сухие и мокрые - а уж чего там мокрое, красный, зеленый или черный - не ясно и не важно. Иногда цвет оценивается по фактуре - важна структура поверхности, гладкая или шершавая, а не сам цветовой тон. В геральдике красный, синий, черный, зеленый противопоставлялись желтому и белому - то есть это была пара цветов, фигура и фон, и нельзя было рисовать, скажем, синим или черным на красном - это "сливалось", только белым или желтым. Тут я напомню, как разобрались с понятием инцеста и категориями родства антропологи - установлено, что исходить следует не из само собой разумеющихся наших объективных представлений, что чем является, а из реальных запретов в той или иной культуре. Тогда возникает верная картина, видны закономерности и изменения, производимые культурой. Так и с цветами - тут важно не то, что мы уверенно знаем, что темно-синее очень контрастно на светло-красном, а системы запретов, реально существовавшие, именно они указывают, что видели, не видели и как видели люди в прошедшие времена. Каждый такой запрет - в одежде, геральдической символике и пр. - указывает на определенную закономерность в мире цвета.
Экспансия синего начинается с 12 века, это такая французская мода, цивилизованная. С древнейших времен среди цветов царили красный, белый, черный, теперь же в главные выходит синий, вместо трех цветов их становится шесть (белый, красный, черный, синий, зеленый, желтый). Вместо основного двуцветия черный-красный теперь - красный-синий. Окончательно синий цвет воспрял с Реформацией. Это в то же время точка, когда определенно видно медленное падение желтого цвета, идущее веками. В Риме желтый был цветом торжественным и сакральным, в Средние века - скорее простым и простонародным, а затем и вовсе почти запретным и презренным. Вместо желтого выходит золотой, теперь хороший желтый - это позолота, а прочие желтые - плохи. Любимым цветом синий стал в Европе в 19-20 веке. Интересно, что вслед за ним идет зеленый. В Средние века зеленый был серым - невидным цветом, фоновым, промежуточным, никаким. А в новейшие времена он вышел на твердое второе место среди любимых цветов (за ними белый и красный). Это - на Западе, в Японии не так, там на первом месте белый (30%), затем чёрный (25%) и красный (20%). Древняя гамма держит место.
Кстати, отдельная песня - трудность получения разных красителей, технологический аспект. Красный трудно закрепить, синий - легко. Синий нестоек, красный - весьма стоек. Одни цивилизации знают пурпур, другие теряют его. Технологии с одной стороны, символика с другой меняют места цветов относительно друг друга. Скажем, прежде зеленый был рядом с красным, а после открытия технологий смешения красок он стал располагаться между синим и желтым.
Интересно обратиться к самой трудной краске, к тем красителям, которые трудно изготавливать и фиксировать даже сегодня, не то что в древние века. Неожиданный цвет, надо сказать: самый трудный краситель - зеленый. При этом зеленый же - чуть не самый распространенный цвет одежды, окрасить березой или папоротником дешево и просто, только вот цвет будет линялый, серый, блеклый. С того же 12 века, с которого пошел вверх синий, в Европе стало заканчиваться царство зеленого цвета - по крайней мере в городах. в сельской местности крестьяне все еще ходили в серо-зеленом, а вот изумрудные города покончались и стали синими, красными, черными. Так и ад стал черным лишь в 13 веке, до того он был красным.
В разное время разные цвета были позорными и запретными. Позорных пять цветов: белый, черный, красный, зеленый и желтый.
В разных ситуациях, для разной маркировки. Синий не был позорным ни в одном списке. Не упоминался он и в предписаниях. То есть синий игнорировался, это не-цвет, невидимый цвет - который не считают цветом. А все значимые цвета использовались для того, чтобы обозначить некую группу явлений как опасную, позорную, рискованную. Позорные цвета:
Белый и черный - цвета убогих и калек.
Красный - палачи и проститутки.
Желтый - еретики и евреи.
Зеленый - жонглеры, шуты и сумасшедшие. Причем зеленый как простонародный мог маркировать "сумасшедшего знатного": одевающийся в простонародную зеленую одежду знатный человек читается как сумасшедший, не вполне нормальный.
Интересно, какие еще цвета и сочетания цветов меняют значение, кажутся теперь неконтрастными или наоборот.
Можно не упоминать о психофизике. В разговоре о цветах легко переходят на технологии - откуда добываются красители, как их готовят, как закрепляют. Но есть и другая технология, технология послецвета, сейчас уже вовсе не мифическая - ясно, что разные цвета различно влияют на людей, меняют настроение, ритм, образ мыслей. Цивилизация, прокрашенная определенным цветом или определенной палитрой, ведет себя совсем иначе, чем другая цивилизация с другой палитрой. Вот это совсем неизученная область, и здесь почти нечего сказать: колористическая стилистика истории не изучена. А было бы интересно пройти по древним технологиям именно в аспекте цвета - что они могли давать, что реально давали (это совсем разные вещи; часто многое возможное не используется, а иногда бывает, что создается невозможное - когда цвет "читается" не так, как мы теперь привыкли его считывать). Короче, история цветов с точки зрения технологий - цветов красок по ткани, коже, металлу и пр., история цветных материалов - цвета древесины, металла, кожи - тоже очень интересна, как читается то, что мы видим в определенном колористической гамме.
Другая сторона дела - цветовое тело Земли, описание природных зон как цветных, по преобладающему цвету. Это совершенно закрытая область, за нее не берутся ни художники, ни естественники. Нечто подобное делалось очень выборочно в рамках учения о ландшафте, но почти ничего не было сказано. Можно лишь сказать, что цветовое тело, понимаемое таким образом, выглядит очень небанально. Мало того, что надо бы описать его по сезонам, с ходом времени. Оно к тому же несимметрично. Говоря очень обобщенно и грубо, в старом свете преобладает гамма с малым количеством синего, это преимущественно красные и желтые оттенки, а в Новом свете - напротив, один из самых заметных цветов - синий. Объяснять, как это можно увидеть - достаточно хлопотное занятие, но некоторые художники это ловили. Далее, цветность нарастает к северу , правда, видно это лишь в краткий сезон цветения тундры. К югу цветность падает, что особенно видно по лесам белых стволов, по деревьям с белой корой. Цветность проявляется единой палитрой - от окраски цветков до преимущественной окраски дневных бабочек. - Но вся эта живая цветность путным образом не описана, поскольку никто не рассматривал цвета живых существ как значимый признак, на который стоит обращать внимание. И все же можно себе представить это асимметрично окрашенное цветовое тело Земли - конечно, с учетом симметрии, которая складывается из общих природных зон, из того, что в географии называли идеальным материком - асимметрия цвета как бы просвечивает сквозь симметрию этого географического тела с закономерными зонами, расцветающими и угасающими сезон за сезоном.
