文章內(nèi)容選自《〈自然〉百年物理經(jīng)典（套裝共兩卷）》，該書收錄并翻譯了《自然》雜志自1869年創(chuàng)刊以來發(fā)表過的最具開創(chuàng)意義、最具影響力的物理學(xué)文獻(xiàn)，集中展現(xiàn)了物理學(xué)領(lǐng)域一個(gè)多世紀(jì)以來的重大發(fā)現(xiàn)和發(fā)明、學(xué)術(shù)爭鳴與思想激辯，堪稱一部鮮活的近代物理科學(xué)史詩。特邀著名物理學(xué)家李政道先生擔(dān)任總顧問，由《自然》雜志資深顧問編輯菲利普·鮑爾和中國科學(xué)院院士趙忠賢擔(dān)任主編。每篇文章都有《自然》雜志資深編輯撰寫的專業(yè)導(dǎo)讀，幫助讀者快速了解論文大意。 詹姆斯·克拉克·麥克斯韋在顏色理論方面的研究是其不太著名的科學(xué)貢獻(xiàn)之一。早先，麥克斯韋就向人們展示了如何通過混合光的三原色（紅、綠、藍(lán)）來得到幾乎所有的顏色，這為彩色照相技術(shù)和投影技術(shù)鋪平了道路。在這篇以一次在倫敦皇家研究院所作的報(bào)告為基礎(chǔ)而形成的文稿中，麥克斯韋回顧了這項(xiàng)研究工作并進(jìn)一步闡述了其對色覺的意義。1801年，托馬斯·楊就提出眼睛中有三種光感受體。麥克斯韋在這里指出，人們已經(jīng)確認(rèn)這些光感受體就是視網(wǎng)膜上的桿狀細(xì)胞和錐形細(xì)胞。盡管當(dāng)時(shí)還沒有證實(shí)存在三種不同類型的對顏色敏感的錐形細(xì)胞，但麥克斯韋仍然明確地支持這種猜想。

撰文丨詹姆斯·克拉克·麥克斯韋

翻譯丨王靜

審稿丨江丕棟

論色覺

所有的視覺都是色覺，因?yàn)槲覀冎挥型ㄟ^觀察顏色的差別才能區(qū)分物體的形態(tài)。我把明暗的區(qū)別也包含在了顏色的區(qū)別當(dāng)中。

約在本世紀(jì)初，托馬斯·楊在皇家研究院第一次明確地宣布了這個(gè)關(guān)于色覺的學(xué)說，這里，我將要對它進(jìn)行闡述。我們可以這樣來表述：我們能夠體驗(yàn)到三種不同的顏色感覺。不同類型的光會(huì)以不同比例激發(fā)三種顏色感覺，所有可見的顏色就是由這三種基本感覺經(jīng)過不同的組合而形成的。這里，有一個(gè)詞值得我們注意——“感覺（Sensation）”。說顏色是一種感覺簡直就是一個(gè)起碼的常識；但楊真正確認(rèn)了這個(gè)基本事實(shí)，首先建立了與之一致的關(guān)于顏色的理論。據(jù)我所知，托馬斯·楊是第一個(gè)從人類的知覺去解釋眾所周知的三原色的人，而不是從光的本質(zhì)來解釋。即便是那些在楊以后撰寫了有關(guān)顏色著作的人們，不是認(rèn)為應(yīng)該去研究顏料的特性，就是認(rèn)為應(yīng)該去分析光線。他們都是試圖用人類自身之外的那些外在本質(zhì)來揭示顏色的奧秘。

現(xiàn)在，如果說我們稱之為顏色的這種感覺遵循某種規(guī)律的話，那么一定是我們自身的本質(zhì)決定了這種規(guī)律的形式。無需由我來告訴你，我們所能獲得的關(guān)于自身的唯一證據(jù)就來自于我們的意識。

因此，色彩學(xué)在本質(zhì)上應(yīng)該被當(dāng)作是一種精神科學(xué)。它與大多數(shù)所謂的精神科學(xué)有很大的區(qū)別，它要用到物理學(xué)，特別是要用到光學(xué)和解剖學(xué)。但是，種種精神活動(dòng)提供了大量的例證，可以證明色彩學(xué)是一種精神科學(xué)。

當(dāng)我們用物理學(xué)來處理這一問題的時(shí)候，會(huì)感到有更堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。因此，我將從如何把牛頓的發(fā)現(xiàn)運(yùn)用于光線入手，以此給你自己一個(gè)感受對顏色不同感覺的機(jī)會(huì)。

在牛頓之前，白光被認(rèn)為是所有已知物質(zhì)中最純粹的物質(zhì)。有色光被認(rèn)為是白光接觸到物體而受到了污染。我們或許仍然可以認(rèn)為白光象征著純粹，但是牛頓已經(jīng)告訴我們，白光的純粹并不意味著簡單。

現(xiàn)在，我們在屏幕上呈現(xiàn)棱鏡光譜，得到的就是構(gòu)成白光的基本顏色。當(dāng)我們從一端向另一端觀察的時(shí)候，可以分辨出很多不同的色彩；但是當(dāng)我們使用功能更為強(qiáng)大的分光鏡，或者利用別人已經(jīng)制好的光譜時(shí)，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)大量不同種類的光線，每一種都值得專門研究。光譜中可分辨譜線數(shù)量增加的比例與儀器分辨率提高的比例是一致的。

牛頓已經(jīng)證實(shí)，所有的光都是由上面所提到的光線以不同的比例組合而成的。那些我們稱之為有顏色的物體，被白光照亮的時(shí)候，它們會(huì)選擇光線，而我們的眼睛能接收到的只是照射在其上的一部分光線。如果物體只被光譜中純粹的單色光線所照射，那么它就只能呈現(xiàn)出那種顏色。如果我把紅紙和綠紙按四分之一圓交替分成四份放在一個(gè)盤子里，用紅光照射，整個(gè)盤子都會(huì)呈現(xiàn)出紅色，而紅紙所在部分最明亮。如果把盤子放在綠光中，那么紅紙和綠紙都會(huì)呈現(xiàn)出綠色，但這一次紅紙部分是最暗的。這就是物體被白光照射時(shí)所呈現(xiàn)的顏色的光學(xué)解釋。它們把白光拆分成不同的組成部分，然后吸收一部分，反射另外的部分。

另一個(gè)例子：這里有兩種透明的溶液，一種是黃色的重鉻酸鉀溶液，另一種是藍(lán)色的硫酸銅溶液。如果我用電燈同時(shí)照射這兩種溶液，那么投射到屏幕上的是綠色光斑，這也可以用光譜來解釋。黃色溶液將光譜中的藍(lán)色段切斷，只剩下了紅色、橙色、黃色和綠色；藍(lán)色溶液則將光譜中的紅色段切斷，只剩下綠色、藍(lán)色和紫色。正如你看到的那樣，只有綠色光才能通過兩種溶液。同樣的道理，藍(lán)色和黃色的顏料混合在一起通常會(huì)呈現(xiàn)出綠色。光照射在混合顏料上，黃色和藍(lán)色的顏料顆粒吸收各自范圍的光線，只有綠色光線可以反射出來。但是黃光和藍(lán)光卻不能混合成綠光，如果我們把它們投射到屏幕上的同一個(gè)區(qū)域，就可以看出來。

這是一個(gè)與我們的精神活動(dòng)過程有關(guān)的驚人例子：根據(jù)顏料混合物的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，許多人不僅相信藍(lán)色加上黃色會(huì)呈現(xiàn)綠色，而且還認(rèn)為自己可以從綠色的視覺感受中分離出黃色和藍(lán)色的部分。

到目前為止，我們都在用有色的物質(zhì)來分析光學(xué)問題。現(xiàn)在，我們?nèi)匀恍枰凑张ｎD的理論回到棱鏡光譜上來。牛頓不僅解開了日光那耀眼的罩袍（Untwisted all the shining robe of day），而且還展示了如何把它重新整合起來。我們有一束完整的分光光譜，但沒有將它投射到屏幕上，而是讓它通過一個(gè)足夠大的棱鏡以便接收各種顏色的光。依照我們熟知的光學(xué)原理，這些光線在其前方一定距離處的屏幕上會(huì)形成分光光譜的圖像。這個(gè)圖像由各種顏色的光線組成，而你看到的結(jié)果是白色的。但如果我擋住任何一種顏色的光，圖像將不再是白色的，而是有色的；如果我只讓一種顏色的光通過，那么分光光譜的圖像上所呈現(xiàn)的就是那種顏色。

這里，我可以利用設(shè)置狹縫的方法選擇光譜中的一、兩部分或三部分光譜線，使其成像，而其他部分則被擋住。這樣我就可以完美地控制光譜中的顏色了，通過調(diào)整光路中各狹縫的寬度和位置，可以使屏幕上呈現(xiàn)出每種可能顏色的圖像。我還可以在光路中插入透鏡，使你看到狹縫的像，這樣你就可以觀察到混合在一起的不同種類的光。現(xiàn)在，選取紅、綠、藍(lán)三種顏色，正如你所見，它們混合在一起后幾乎是白色的。我們也可以嘗試一下混合三種當(dāng)中的任意兩種顏色。紅色和藍(lán)色形成華麗的紫色或者深紅色，綠色和藍(lán)色形成海綠色或者天藍(lán)色，紅色和綠色形成黃色。

我們還有一個(gè)并非被廣泛了解的事實(shí)。沒有哪一個(gè)畫家會(huì)用紅顏料和綠顏料混合在一起調(diào)出純黃色。這樣做只能得到一種很臟的灰黃色。他自己本來就有鮮亮的黃顏料，用這個(gè)就行了。當(dāng)他混合紅綠兩種顏料的時(shí)候，紅顏料顆粒所反射出來的紅光因?yàn)楸痪G顏料顆粒吸收而幾乎失去了全部亮度，綠光的情況也好不了多少，因?yàn)榫G顏料顆粒反射出的綠光也會(huì)被紅顏料顆粒吸收。但是，如果我們作畫時(shí)所用的筆是由光線組成的，那么涂覆兩種顏色得到的效果就會(huì)完全不同。紅光和綠光會(huì)形成非常漂亮的黃色，和光譜中最純的黃光一樣鮮艷。

我現(xiàn)在調(diào)整狹縫，選取光譜中的黃光。你會(huì)發(fā)現(xiàn)它與紅光和綠光混合在一起的顏色非常相似。然而，它與混合物不同，用物理學(xué)的觀點(diǎn)來看它是嚴(yán)格均質(zhì)的。正如你所見，棱鏡并沒有像對待混合光線那樣把它分成兩部分。讓我們把這束黃光和光譜中的藍(lán)光混合起來，結(jié)果當(dāng)然不是綠光；如果采用暖色調(diào)的黃光，我們得到的將是粉色，但如果我們選的是偏綠的黃光，就會(huì)得到很好的白色。

你已經(jīng)看到了一些最顯著的顏色組合，其他顏色組合與這些相比只有程度上的差別，而沒有本質(zhì)上的差別?，F(xiàn)在，我請你別去考慮那些讓你看到顏色的實(shí)驗(yàn)裝置，而把你的注意力集中在你所看到的顏色上，也就是說，把注意力集中在你的感受上。我們遇到的困難是，我們無法進(jìn)行純粹的物理意義上的研究。我們都能感覺得到，但是誰也無法描述這一切。感覺不僅是個(gè)人的感受，而且難以表達(dá)出來。我們能說出那些刺激我們感受的外部物體的名字，但是無法描述那種感受本身。

當(dāng)我們注視一大塊均勻的顏色時(shí)，不論這種顏色是簡單的還是復(fù)合的，我們發(fā)現(xiàn)在我們的意識中對顏色的感覺是一個(gè)不可分割的整體。我們無法像分辨和弦中的音符那樣，直接把構(gòu)成這種感受的元素分離出來。所以顏色應(yīng)該被看作是一種單一的東西，而它的性質(zhì)可以改變。

為了能用精確的科學(xué)術(shù)語描述一個(gè)量，我們必須建立這個(gè)量與一個(gè)或幾個(gè)變量之間的依賴關(guān)系，我們研究工作的第一步是確定能充分必要地決定一種顏色性質(zhì)的變量的數(shù)目。我們不需要任何復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)就能證明顏色的性質(zhì)依賴且只依賴于三個(gè)獨(dú)立的變量。

畫家們對此有一種說法，即顏色之間的區(qū)別是：色相（hue）、純度（tint）和明度（shade）。

一系列色彩依色相變化的最好例子就是光譜本身。光譜中相鄰顏色的差異可以用來說明色相的區(qū)別。光譜中的色相系列并不完全；因?yàn)橐氲玫阶仙啵覀儽仨毣旌霞t光和藍(lán)光。

純度可以被定義為一種顏色純凈的程度。這樣，明黃色、淺黃色和奶黃色形成了一個(gè)具有幾乎相同色相的系列，但純度不同。對應(yīng)于某個(gè)給定的色相，純度不同的一組顏色可以形成一個(gè)系列，從最濃的顏色開始，到最淡的顏色結(jié)束。

明度可以被定義為光照程度的多少。如果我們從任意色相的任意純度出發(fā)，就可以在這種顏色和黑色之間形成一個(gè)漸變，這個(gè)漸變就是這種顏色的一個(gè)明度序列。這樣，我們就可以說，棕色是橙色明度變暗得到的結(jié)果。

一種顏色的性質(zhì)可以按三種不同且獨(dú)立的方式變化。我們想不出任何其他的變化方式。事實(shí)上，如果我們將一種顏色調(diào)整為另一種顏色，使得前者和后者在色相、純度、明度上都一致，那么這兩種顏色絕對沒有任何差異。因此一種顏色的變化方式有且只有三種。

我有意避免在科學(xué)實(shí)驗(yàn)的層面上去介紹我們的研究，這樣做是為了表明，我們僅憑日常經(jīng)驗(yàn)就可以確定描述顏色變化的變量數(shù)目。

房間里有一個(gè)點(diǎn)，如果我想確定這個(gè)點(diǎn)的位置，我可以給出三個(gè)距離的測量值：即相對于地面的高度、到我身后的墻的距離以及到我左手邊的墻的距離。

這只是描述一個(gè)點(diǎn)位置的多種方法中的一種，但它是最方便的一種?，F(xiàn)在，顏色也同樣依賴于三個(gè)變量。如果我們把這些稱作三種原色的感覺強(qiáng)度，并且如果我們能用某種方法測量出這三種強(qiáng)度，那么我們就可以認(rèn)為顏色能夠通過對這三者的測量而被確定下來。因此，描述一種顏色和描述空間某點(diǎn)的位置一樣，都要依賴于對三個(gè)變量的測量。

讓我們再深入一步。假設(shè)用強(qiáng)度等級來衡量的色覺所包含的強(qiáng)度數(shù)值，與空間中某點(diǎn)所包含的用英尺數(shù)表示的三個(gè)距離，或三個(gè)坐標(biāo)的數(shù)值相同，那么我們就可以說，通過實(shí)用幾何學(xué)的常規(guī)做法，我們可以在數(shù)學(xué)上將色覺想象成空間中的某一點(diǎn)；如果有多種顏色，就用多個(gè)點(diǎn)來表示，那么這些顏色之間的關(guān)系也可以用點(diǎn)之間的幾何學(xué)關(guān)系來描述。這樣的描述對于我們想象不同顏色之間的關(guān)系大有幫助。在本森（William Benson）先生所著的《顏色手冊》（Manual of Colour）一書中，你會(huì)發(fā)現(xiàn)顏色之間的這些關(guān)系被敘述得非常清晰?；谡?guī)實(shí)驗(yàn)的關(guān)于顏色方面的著作少之又少，而這本書就是其中之一。

還有一種更方便的描述顏色之間關(guān)系的方法，即楊的顏色三角形法。我們無法在一張紙的平面上描述任何一種可見的顏色，要做到這一點(diǎn)需要三維的空間。但是，如果我們只考慮具有相同明度的顏色，也就是說，在這些顏色中三種色覺的強(qiáng)度之和是一樣的，那么純度和色相的變化就可以用平面上的點(diǎn)來描述了。為此，我們用三條等長的、代表原色感覺的線來切割一個(gè)平面。它們所圍的區(qū)域是一個(gè)等邊三角形，我們將在這個(gè)區(qū)域中分配我們的顏色。三種原色將位于三個(gè)頂角，中間是白色或者灰色，顏色的純度用這種顏色到中點(diǎn)的距離來表示，顏色的色相則取決于它與中點(diǎn)連線的角度。

德國天文學(xué)家Tobias Mayer1775年設(shè)計(jì)的色彩三角（Color triangle） 圖源：wiki

這樣，純度和色相就可以利用楊氏三角形得到一個(gè)幾何上的描述。為了理解明度的含義，我們只需增加或者減弱整個(gè)三角的照明度就可以了。因此用調(diào)整照明度的方法，楊氏三角形可以表示所有的顏色。如果我們從楊氏三角形中選取任意兩種顏色，然后把二者以任意比例混合在一起，混合后的顏色對應(yīng)于這兩種顏色連線上重心的位置。

我沒有做任何有關(guān)三種原色感覺本質(zhì)的說明，也沒有說它們與哪些顏色更接近。要在本文中解釋清楚實(shí)際顏色之間的關(guān)系，不需要知道三原色到底是什么。我們可以選取任意的三種顏色，暫且把它們放在楊氏三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，然后確定其他可見顏色與它們的相對位置，這樣就得到了一種色卡。

我們見到的所有被分光光譜中的不同光線所激發(fā)的顏色在科學(xué)上都具有極高的重要性。所有的光都是其中的一種光線，或者是其中幾種光線的組合。自然界中實(shí)物的顏色都是由光譜中的顏色構(gòu)成的。因此，如果我們能構(gòu)造一個(gè)光譜的色卡，用顏色的不同位置來表示它們之間的關(guān)系，那么，自然界中所有物體的顏色都可以在色卡上找到它們的位置。

光譜色卡還有助于我們了解三原色的本質(zhì)。由于每一種感覺都是一種實(shí)實(shí)在在的東西，每一種復(fù)合的色覺都必然包含在以三原色為頂角的三角形中。特別是光譜的色卡一定完全包含在楊氏三角形內(nèi)部，這樣，如果光譜中任何一種顏色和某種色覺相一致，那么光譜在楊氏三角形中的形式一定是一條和這種顏色所在的點(diǎn)成很小角度的直線。

我已經(jīng)告訴大家怎樣將光譜中的任意三種顏色混合，并且用改變顏色三分量中任意一個(gè)的強(qiáng)度來改變這種混合的顏色。如果我們把一種混合顏色和另外一種顏色并列在一起，我們可以調(diào)整這種混合顏色，直到它和另外一種顏色完全相同為止。當(dāng)最終要得到的顏色接近白色時(shí)，這個(gè)過程可以最為精確地完成。于是我構(gòu)造了一種我稱作色箱的裝置，用來匹配兩種顏色。這個(gè)裝置每次實(shí)驗(yàn)只能允許一個(gè)人進(jìn)行觀察，而且需要在日光下進(jìn)行，所以今晚我沒有把它帶來。這個(gè)裝置沒什么大不了，只不過實(shí)現(xiàn)了牛頓在《光學(xué)講義》中談到的一個(gè)構(gòu)想而已，牛頓告訴我們?nèi)绾潍@得一束光，并將其分離成不同組分，以及如何用狹縫來獲取這些組分，然后再把它們重新整合成一束光。觀察者通過一個(gè)狹縫來觀察箱子的內(nèi)部。他將看到一個(gè)圓形的發(fā)光區(qū)域，一條垂直方向的直徑把它分割成左右兩個(gè)半圓。左邊半圓是經(jīng)過兩次鏡面反射而減弱的光；右邊半圓是由光譜中的顏色混合而成的，其位置和強(qiáng)度都可以通過狹縫來調(diào)節(jié)。

年輕的麥克斯韋和他的色彩盤 圖源：wiki

觀測者將對兩邊半圓的顏色進(jìn)行判斷。假如他認(rèn)為右邊的光比左邊的光更紅，那么他就可以讓色箱的操作者通過擰緊箱外的螺絲來調(diào)節(jié)某個(gè)狹縫的寬度，使得混合光線的紅色變淺，如此這般，直到左右兩個(gè)半圓看起來完全相同，中間的分界線幾乎看不出來為止。

操作者和觀察者在一起工作過一段時(shí)間以后，他們的合作會(huì)更加默契，調(diào)整顏色的速度也會(huì)比初次合作時(shí)更快。

當(dāng)顏色匹配完成之后，每一個(gè)狹縫位置的刻度都被記錄下來，狹縫的寬度用刻度尺仔細(xì)測量。一次觀察的記錄結(jié)果被稱為一個(gè)“顏色方程”。它說明觀察者（他的名字將被記錄下來）認(rèn)為，三種顏色混合而成的顏色是一種中性色，我們稱之為標(biāo)準(zhǔn)白色。每一種顏色在光譜中的位置都由狹縫的位置確定，而狹縫的寬度則表示了它的強(qiáng)度。

為了考察光譜的特性，我們選擇三個(gè)點(diǎn)用以比較，我們稱它們?yōu)槿齻€(gè)標(biāo)準(zhǔn)色。標(biāo)準(zhǔn)色的選擇原則與工程師選取觀測點(diǎn)的原則相同，這些點(diǎn)必須既突出又穩(wěn)定，且不在同一條直線上。

在光譜的色卡上，你可以看到光譜中的不同顏色和三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)色之間的關(guān)系，以及不同顏色之間的關(guān)系。事實(shí)表明，我選擇的標(biāo)準(zhǔn)綠色不可能是三原色之一，因?yàn)槠渌伾⒉蝗谌c(diǎn)之間的區(qū)域中。但是光譜色卡可以描述成兩條相交的直線。相應(yīng)的交點(diǎn)對應(yīng)一種綠色，它到標(biāo)準(zhǔn)綠色的距離為b到F距離的1/5。根據(jù)迪特沙納（Ditscheiner）的測量，這種綠色的波長是510納米。這種綠色即便不是真正的原色，至少也是我們曾經(jīng)見到過的最接近原色的顏色。從這種綠色向光譜中的紅色一端連線，我們發(fā)現(xiàn)不同的顏色幾乎都落在了這條直線上。這表明，從色度上來說，任一種顏色都等價(jià)于位于該直線兩端的兩種顏色的混合。極端紅色應(yīng)該在比標(biāo)準(zhǔn)紅色更遠(yuǎn)的位置，但是它與標(biāo)準(zhǔn)紅色在同一條直線上，因此，如果沒有相反的證據(jù)，我們可以將極端紅色視為原紅。然而，我們可以看到，真正的原紅并沒有出現(xiàn)在光譜的任何部分。它在比極端紅色更遠(yuǎn)的位置，但仍然在同一條直線上。

在原綠的藍(lán)端，顏色方程就不是那么精確了。但色點(diǎn)近似分布于一條直線上。我現(xiàn)在還無法測量出極端靛青和紫色的區(qū)別。在光譜中這一端的顏色是用許多非常接近的點(diǎn)來表示的。我們可以假設(shè)原藍(lán)這種色覺略微區(qū)別于由光譜中靠近G的部分所激發(fā)的感覺。

現(xiàn)在，面對這樣的結(jié)果，擺在大家面前的首要問題是，光譜的劃分并不公平。紅綠之間的一系列顏色都有明顯的區(qū)別，它們的區(qū)分非常明顯，以至于黃色和橙色需要有各自不同的名字。反之，綠藍(lán)之間的顏色卻與這兩種極端顏色或其中之一很相似，這些被廣泛認(rèn)可的顏色也沒有自己的名字。

我并非是要調(diào)和這種一般經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)之間的差異和矛盾。只是事實(shí)表明，僅僅用自省的方式不可能對我們的感覺作出正確的分析。感覺是我們唯一的憑據(jù)，但是感覺必須經(jīng)過系統(tǒng)的檢驗(yàn)才能得到可靠的結(jié)果。

我從赫胥黎教授那里得到了一張描述光線落在眼睛后部成像的結(jié)構(gòu)圖。這里有很多棒狀、錐狀、釘狀的微結(jié)構(gòu)。我們很可能就是通過確定光線到底落在哪些棒狀體的末端而感覺到物體的形狀的，就像提花織布機(jī)織出什么樣的花紋取決于打孔卡作用于機(jī)器中可移動(dòng)棒的方式。在眼睛里，一方面光線照射在這種精密的結(jié)構(gòu)之上，另一方面我們有視覺感受。我們無法比較這兩個(gè)方面，因?yàn)樗鼈儗儆诓煌姆懂?。形而上學(xué)就是二者之間的鴻溝。跟蹤從神經(jīng)纖維到大腦之間的神經(jīng)擾動(dòng)可能會(huì)在生理學(xué)上得到一些發(fā)現(xiàn)；但是，這些對我們關(guān)于色覺的認(rèn)識并沒什么幫助，因?yàn)槲覀冎荒芸孔约喝ジ惺茴伾?。雖然我們不可能通過解剖相關(guān)的器官來增加對色覺的了解，但是我們可以利用我們的感覺，把它作為研究組織結(jié)構(gòu)的一種手段。

這里有一個(gè)著名的例子，就是從楊的色覺理論推出亥姆霍茲關(guān)于視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)的理論。楊聲稱有三種基本的色覺；而亥姆霍茲則聲稱在視網(wǎng)膜里有三種神經(jīng)系統(tǒng)，每一種系統(tǒng)都有自己的功能，當(dāng)有光照或者其他擾動(dòng)作用時(shí)，每一種系統(tǒng)都會(huì)激發(fā)出我們這三種感覺中的一種。

到目前為止，還沒有任何一個(gè)解剖學(xué)家能夠在微觀尺度的觀察中分辨出這三種神經(jīng)系統(tǒng)。但是生理學(xué)上卻認(rèn)為，由某種神經(jīng)激發(fā)的感覺只能在強(qiáng)度上有所變化。感覺強(qiáng)度的變化可以從最微弱的觸感到難以忍受的疼痛；但不論激發(fā)感覺的原因是什么，只要激發(fā)的強(qiáng)度相同，那么感受也相同。如果這種神經(jīng)功能的學(xué)說得到認(rèn)可，那么從顏色能夠以三種不同的方式變化這個(gè)事實(shí)中，就可以推斷出這三種不同的色覺模式起源于三種不同的神經(jīng)或者神經(jīng)集合。

在亥姆霍茲教授位于海德堡的生理學(xué)實(shí)驗(yàn)室里，西格蒙德·埃克斯納（Sigmund Exner）做出了一些非常引人注目的關(guān)于色覺的觀察結(jié)果。當(dāng)注視一種色彩耀眼的強(qiáng)光時(shí)，他不斷地在眼前揮動(dòng)手指，使眼睛迅速地在明亮和黑暗之間切換。在這種情況下，一種奇異的微結(jié)構(gòu)出現(xiàn)在了視野當(dāng)中，可能很多人都曾偶然發(fā)現(xiàn)過這個(gè)現(xiàn)象。?？怂辜{聲稱，該結(jié)構(gòu)的特征隨著光源顏色的不同而變化。紅光照射時(shí)，見到的是葉脈結(jié)構(gòu)；綠光照射時(shí)，視野中好像布滿了小黑點(diǎn)；藍(lán)光照射時(shí)，看到的斑點(diǎn)比綠光中的更大，顏色也更淡。

我不知道是否每個(gè)人都能感受到這些現(xiàn)象，也不知道亥姆霍茲理論中所說的三種神經(jīng)系統(tǒng)的排布是否會(huì)由于個(gè)體之間的差異而在不同人中有所不同，但是我確信，如果這樣的神經(jīng)系統(tǒng)真的存在的話，那么埃克斯納所用的方法就是最好的證明辦法。

色 盲

色盲現(xiàn)象為我們提供了關(guān)于色覺的最有價(jià)值的證據(jù)。在每一個(gè)大型社區(qū)中都有相當(dāng)多的人無法分辨出在正常人看來區(qū)別很明顯的一些顏色。化學(xué)原子理論的奠基人道爾頓博士本人就為我們提供了例子。

1832年，約翰·赫歇爾（John Herschel）爵士在他寫給道爾頓博士的一封信中第一次指出了這種異常色覺現(xiàn)象的本質(zhì)，但是直到亨利（William Henry）博士出版《道爾頓生平》一書時(shí)，這封信的內(nèi)容才公諸于世。這種缺陷是由于缺少三種原色感覺中的一種而造成的。色盲者的視覺只依賴于兩種色覺的強(qiáng)度變化，而不是三種。波爾（Pole）教授在1859年的《自然科學(xué)會(huì)報(bào)》上給出了他自己的親身體驗(yàn)，這是迄今為止對色盲現(xiàn)象的最佳描述。

在所有經(jīng)過精心檢驗(yàn)的例子中，我們發(fā)現(xiàn)，那種缺失的色覺好像類似于我們所稱的紅色。光譜色卡上的P點(diǎn)代表了缺失的色覺和光譜中顏色的關(guān)系，這是根據(jù)波爾教授提供的色箱進(jìn)行觀察而推出的結(jié)果。

如果可以將色卡上這一點(diǎn)所代表的顏色呈現(xiàn)在波爾教授眼前，那么他將什么也看不見，或者說眼前一片黑暗。由于這種顏色不在光譜的范圍之內(nèi)，所以我們無法將其呈現(xiàn)出來。事實(shí)上，色盲者能夠看到光譜的紅端，盡管他們看到的紅色比我們看到的暗很多，因而無法激發(fā)出我們正常人所感受到的紅色。在由光譜不同部分激發(fā)的三種基本色覺的強(qiáng)度圖中，上圖中標(biāo)為P的點(diǎn)是從波爾教授的觀察結(jié)果推導(dǎo)出來的，而下圖中標(biāo)為K的點(diǎn)是一個(gè)色覺正常的觀察者經(jīng)過精確實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果。（編者注：Nature原文并未給出圖片）

兩張圖之間的唯一區(qū)別是，上圖中缺少紅色的曲線。對這兩個(gè)觀察者來說，另外兩條曲線的形狀幾乎是完全相同的。因此，我們可以非?？隙ǖ卣f，波爾教授能感受到的顏色是我們所稱的綠色和藍(lán)色。這就是我的計(jì)算結(jié)果，但是波爾教授，還有我認(rèn)識的其他色盲者都不承認(rèn)他們能感受到綠色。色盲者經(jīng)常會(huì)把綠色的東西看錯(cuò)或者把紅色和綠色搞混。色盲者肯定能看到的顏色是藍(lán)色和黃色，他們堅(jiān)持認(rèn)為，他們能看到的顏色是黃色而不是綠色。

要想解釋這個(gè)矛盾，我們必須知道，色盲者了解顏色名字的方式和我們正常人相同。別人告訴他們，天空是藍(lán)色的，草地是綠色的，金子是黃色的，軍裝是紅色的。他們觀察這些物體在顏色上的差別，他們以為他們看到的顏色與我們看到的一樣，只是不那么清楚而已。但如果我們看一看這張圖，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，在他們的第二種色覺中，最明亮的部分并不是光譜中的綠色，而是我們稱為黃色的部分，我們告訴他們這就是黃色。波爾教授所繪曲線下面的光譜圖向色覺正常的人展示了一個(gè)色盲者的眼睛所看到的光譜。其實(shí)我不敢讓大家注意它，因?yàn)橐悄阏J(rèn)為自己可以用別人的視覺來看一幅畫的話，那我前面所說的就都白費(fèi)了。

關(guān)于黃色斑點(diǎn)

關(guān)于顏色的種種實(shí)驗(yàn)表明，人與人之間在視覺上的差別很明顯，雖然他們都是視覺正常的人。比如，把一種顏色和白色作比較時(shí)，有人認(rèn)為它偏粉色，有人認(rèn)為它偏綠色。然而，這種差別并不能說明每個(gè)人的色覺有本質(zhì)上的不同。這就好像有人戴上了黃色眼鏡觀察事物。事實(shí)上，我們中的大多數(shù)人在接近視網(wǎng)膜中部的地方都有一個(gè)黃色的斑點(diǎn)，光線必須穿過這個(gè)黃斑才能到達(dá)感覺器官。這個(gè)斑點(diǎn)之所以呈現(xiàn)黃色，是因?yàn)樗樟薋線附近藍(lán)綠色的光線。有些人的這個(gè)斑點(diǎn)非常粗大。由于這個(gè)原因，我自己看到的光譜在F線附近的區(qū)域就很微弱。我要感謝斯托克斯教授教給我判斷一個(gè)人是否長有這種黃斑的方法。方法如下：讓觀察者通過氯化鉻溶液觀察一個(gè)白色物體，或者將一束光透過氯化鉻溶液投射到屏幕上，讓觀察者去看這個(gè)屏幕。這束光是由紅光和會(huì)被黃斑強(qiáng)烈吸收的光混合而成。當(dāng)這束光線投射到正常人的視網(wǎng)膜上時(shí)，看到的會(huì)是一種中性色；但當(dāng)它投射到黃斑上時(shí)，只有紅光能夠到達(dá)視神經(jīng)，于是我們在被照亮的區(qū)域?qū)⒖吹揭粓F(tuán)像紅云一般浮動(dòng)著的紅色斑點(diǎn)。

用這種方法檢測發(fā)現(xiàn)只有極少數(shù)人沒有這個(gè)黃斑。觀察者K，就是其顏色方程曾被用于制作光譜色卡的那位，是極少數(shù)不用透過黃色眼鏡看世界的人之一。至于我，在我的色卡上，白光的位置在真正的白色偏黃的一側(cè)，即便我用視網(wǎng)膜的外側(cè)觀察也是如此；不過，當(dāng)我直視的時(shí)候，我看到的白色位置就更加偏黃了，正如WC點(diǎn)所示。奇怪的是，我們并不是在所有情況下都能看到這個(gè)黃斑，而且我們也不會(huì)認(rèn)為白色物體是黃色的。但如果我們戴上任意顏色的眼鏡后過一段時(shí)間，或者我們所住房間的窗戶都是同一種顏色時(shí)，我們很快就會(huì)認(rèn)出白紙是白色的。這表明，只有當(dāng)我們的感覺發(fā)生了一些改變的時(shí)候，我們才能意識到它們的性質(zhì)。

最后，我只能簡單介紹幾個(gè)關(guān)于色覺的有趣事例。一個(gè)是，視網(wǎng)膜最外面的部分幾乎感受不到紅色。如果你手里拿著一枝紅花和一枝藍(lán)花，然后把手放到你身后幾乎看不見的位置，這時(shí)你可能就看不見紅花了，但仍然能看見藍(lán)花。另一個(gè)是，當(dāng)光減弱的時(shí)候，紅色物體將比藍(lán)色物體更快地變暗。第三，服用大劑量的山道年能人為地造成一種不能識別藍(lán)色的假性色盲狀態(tài)。柏林的埃德蒙·羅澤博士談到過這種色盲。這只是一種暫時(shí)的狀態(tài)，除了頭痛以外不會(huì)有其他更嚴(yán)重的后果。我必須請求大家的原諒，因?yàn)槲覜]有服用過這種藥物，盡管我知道這樣做可以給你們提供關(guān)于色盲的第一手資料。