Цвета на самом деле не существует: как мозг придумывает то, что вы видите
Попробуйте объяснить, как выглядит какой-нибудь цвет, не указывая на предметы этого цвета и ни с чем не сравнивая. Скорее всего, ничего не выйдет, и дело не в том, что вы плохо формулируете мысли. Дело в том, что цветов в привычном смысле попросту не существует. По крайней мере, именно к такому выводу приходит современная нейробиология.
Красный, которого нет: в чём подвох
Нейробиолог Кристоф Кох из Allen Institute for Brain Science утверждает, что в физическом мире цвета нет. Есть фотоны с определённой длиной волны, есть электромагнитное излучение — и ничего больше.
Это звучит как провокация, но за ней стоит научная логика:
- Свет, с его конкретными параметрами, которые можно измерить, — это физика.
- Цвет — результат интерпретации информации мозгом.
С точки зрения человека, естественно думать, что он видит мир таким, какой он есть. Но с точки зрения нейронауки, люди и другие живые существа видят лишь его реконструкцию — версию, которую мозг собирает из сигналов и достраивает по собственным правилам.
Именно поэтому вопрос «существует ли цвет на самом деле» — не философская игра слов, а вполне конкретная научная проблема.
Что на самом деле происходит, когда вы смотрите на помидор
Солнечный свет — это поток электромагнитных волн самой разной длины. Человеческий глаз воспринимает лишь небольшой диапазон: от примерно 400 до 750 нанометров. Это и есть видимый спектр. У красного самая длинная волна в видимом спектре, у фиолетового — самая короткая. Волны короче 400 нм — ультрафиолет, длиннее 750 нм — инфракрасное излучение. Люди их не видят, но они никуда не деваются.
Когда свет падает на помидор, его поверхность поглощает большую часть длин волн и отражает лишь те, что соответствуют длинноволновому концу видимого диапазона — около 620–750 нм. При этом такого отдельного измеряемого параметра как «цвет» у него нет. Просто его поверхность отражает одни волны и поглощает другие.
Дальше в дело вступает биология. Отражённые фотоны попадают на сетчатку глаза, где расположены два типа светочувствительных клеток — палочки и колбочки. Палочки отвечают за зрение в условиях слабого освещения и не различают цвета. Цветовое зрение обеспечивают колбочки, и у большинства людей их три типа:
колбочки, чувствительные к длинным волнам — условно «красные»;
колбочки, чувствительные к средним волнам — условно «зелёные»;
колбочки, чувствительные к коротким волнам — условно «синие».
Это основа трихроматического зрения — мозг получает сигналы от трёх источников и на их основе «вычисляет» цвет. Причём это именно вычисление, а не прямое считывание реальности.
Сигналы от колбочек по зрительному нерву поступают в зрительную кору — затылочную область мозга. Там они обрабатываются, сравниваются с контекстом, соседними цветами, памятью о том, как выглядит привычное освещение — и только после этого мозг «решает», что именно перед ним и какой у него должен быть цвет.
Учёные в шоке: неприметная рыба потрясла основы биологии
Комната Мэри: мысленный эксперимент, который спорит с наукой
Допустим, вы знаете, что красный — это волна около 700 нм, что три типа колбочек посылают сигналы в зрительную кору, что мозг конструирует цвет. Знаете всё это в деталях. Но знаете ли вы, каково это — видеть красный?
Именно этот вопрос лежит в основе знаменитого мысленного эксперимента британского философа Фрэнка Джексона, предложенного им в 1980-х годах. Его героиня — гипотетическая учёная по имени Мэри — с рождения живёт в комнате, где всё окрашено только в чёрный, белый и серый цвета. При этом она является крупнейшим в мире специалистом по нейробиологии цветового зрения. Она знает всё: длины волн, типы колбочек, механизмы обработки сигнала в мозге — абсолютно всё, что можно узнать из книг и приборов. И вот однажды Мэри выходит из комнаты и впервые видит красный помидор. Узнает ли она что-то новое?
Джексон утверждал: да, узнает. Она узнает, каково это — видеть красный. Это знание невозможно было получить из физических описаний, сколь угодно полных. Для обозначения этого «каково это» в философии существует специальный термин — квалиа (от латинского quale). Квалиа — это субъективное качество переживания: не просто «мозг обрабатывает волну 700 нм», а именно ощущение красности красного. То, что вы чувствуете, когда смотрите на закат, а не то, что показывает спектрометр.
Квалиа есть у боли, у вкуса, у запаха хвои. И у цвета — тоже. Проблема в том, что квалиа невозможно измерить никаким прибором. Оно актуально только для конкретного организма, его нервной системы и особенностей восприятия.
Почему это важно: границы научного метода
Эксперимент Джексона — это не просто красивая история. Это аргумент в одном из самых серьёзных споров современной философии науки: может ли физическое описание мира быть исчерпывающим?
Наука умеет измерять длины волн, регистрировать активность нейронов, строить карты зрительной коры. Но она не может ответить на вопрос, каково это — видеть синее. Не потому что наука плохая или неполная, а потому что субъективный опыт по самой своей природе не переводится в объективные числа без потерь. Именно здесь физика и нейробиология упираются в стену — и передают эстафету философии.
Это не значит, что наука бессильна. Это значит, что реальность устроена сложнее, чем набор измеримых величин. И цвет — один из самых наглядных примеров этой сложности.
То самое платье: как интернет случайно поставил эксперимент над реальностью
В феврале 2015 года в социальных сетях появилась фотография платья, которая буквально раскололи интернет пополам. Одни пользователи видели его сине-чёрным, другие — бело-золотым. Люди в одной комнате, смотрящие на один и тот же экран, видели принципиально разные вещи. Это не было иллюзией в привычном смысле — это было прямым доказательством того, что цвет не «считывается» с объекта, а конструируется мозгом.
Нейробиолог Паскаль Валлиш из Нью-Йоркского университета провёл масштабное исследование с участием более 13 000 человек и обнаружил неожиданную закономерность. Оказалось, что «жаворонки» — люди, привыкшие к дневному свету, — чаще воспринимали платье как бело-золотое. «Совы», чей мозг калиброван под искусственное тёплое освещение вечерних часов, чаще видели его сине-чёрным.
Механизм объясняется через понятие цветовой константности. Мозг постоянно «вычитает» из картинки предполагаемый источник освещения, чтобы получить «истинный» цвет объекта. Когда вы видите белый лист бумаги при жёлтом свете лампы, вы всё равно воспринимаете его как белый — потому что мозг делает поправку на освещение. С платьем фотография была сделана в условиях неоднозначного освещения, и мозг разных людей делал разные поправки — в зависимости от того, к какому типу света он привык.
В этом случае два человека смотрели на одни и те же фотоны — и буквально видели разные цвета. История с платьем оказалась не просто вирусным мемом, а случайным массовым экспериментом, который наглядно подтвердил то, о чём нейробиологи говорят давно.
Дальтонизм — ещё один аргумент. Люди с нарушением одного или нескольких типов колбочек видят мир иначе, чем большинство. Не потому что мир изменился — а потому что изменился инструмент его интерпретации. Физические волны те же. Субъективный опыт — другой.
Так существует ли цвет?
Если вопрос звучит так: «Есть ли в физическом мире нечто, что соответствует цветовым ощущениям?» — ответ «да». Электромагнитные волны разной длины существуют объективно, независимо от наблюдателя. В этом смысле у «красного» есть реальное физическое явление, которое ему соответствует — длина волны около 700 нм.
Но если вопрос звучит иначе: «Является ли красный цвет свойством самого помидора?» — ответ «нет». Помидор отражает определённые длины волн. Красным его делает мозг — конкретный мозг, с конкретным набором колбочек, конкретной историей зрительного опыта и конкретными нейронными связями. Смените наблюдателя — и «красный» может оказаться другим.
Что такое синестезия: можно ли увидеть музыку и почувствовать вкус слов