Статьи и речи - Максвелл Джеймс Клерк

Замечательный тому пример — вывод теории Гельмгольца о строении сетчатки из теории Юнга относительно восприятия цвета. Юнг утверждает, что существуют три элементарных ощущения цвета; Гельмгольц утверждает, что существуют три системы нервов в сетчатке, каждая из которых обладает свойством при действии на неё света или любого другого возмущающего фактора возбуждать в нас одно из этих трёх ощущений.

До сих пор анатомам не удалось отличить эти три системы нервов при наблюдении в микроскоп. Но оно показало физиологам, что ощущение, возбуждённое отдельным нервом, может изменяться только при изменении интенсивности. Интенсивность ощущения может меняться от самого слабого впечатления до невыносимой боли. Но какова бы ни была возбуждающая причина, ощущение остаётся одинаковым при одной и той же интенсивности. Если допустить такое представление о функции нерва, то законно перейти от того, что цвет может изменяться тремя различными способами, к выводу, что эти три вида изменений происходят от независимого действия трёх различных нервов или системы нервов.

Замечательные наблюдения по ощущению цвета были проделаны М. Зигмундом Экснером в физиологической лаборатории Гельмгольца в Гейдельберге. Глядя на интенсивный свет яркого цвета и двигая пальцами перед глазами, он добился быстрой смены света и темноты. При этих обстоятельствах особая детальная структура, которую многие из нас могли наблюдать, оказалась в поле зрения. М. Экснер устанавливает, что характер этой структуры различается в зависимости от цвета используемого света. Когда пользуются красным светом, то видна покрытая жилками структура; когда свет зелёный, поле кажется покрытым мелкими чёрными точками; а когда свет голубой, видны пятна, по размеру большие, чем точки в зеленом свете, и более светлые.

Я не могу сказать, характерны ли эти явления для всех глаз или их физической причиной является какое-либо различие в устройстве нервов трёх систем по теории Гельмгольца, но я уверен, что если эти системы нервов действительно существуют, то нет метода более подходящего для демонстрации их существования, чем тот, который избрал М. Экснер.

Цветовая слепота

Наиболее ценные доказательства, которыми мы обладаем относительно цветового зрения, получены благодаря слепым к цвету. Значительное число людей неспособны различать определённые пары цветов, которые обычным людям представляются контрастными. Доктор Дальтон, основатель атомистической теории химии, рассказал нам о самом себе.

На действительную причину этой странности зрения впервые указал сэр Джон Гершель в письме к Дальтону в 1832 г., которое не было известно до опубликования доктором Генри биографии Дальтона. Недостаток состоит в отсутствии одного из трёх первичных ощущений цвета. Такое зрение зависит от переменных интенсивностей двух ощущений вместо трёх. Лучшее описание такого зрения дано профессором Полем в его рассказе о самом себе в «Philosophical Transactions» (1859).

Во всех случаях, которые проверялись с достаточной тщательностью, отсутствующее ощущение, видимо, сходно с тем, что мы называем красным. Точка P на диаграмме спектра даёт связь отсутствующего ощущения с цветами спектра, выведенную из наблюдений с цветовым ящиком профессора Поля.

Если было бы возможно представить цвет, соответствующий этой точке, на диаграмме, то она для профессора Поля была бы невидимой, абсолютно чёрной. Если цвет не находится в пределах цветового ряда спектра, то мы не можем его изобразить; а фактически, люди с цветовой слепотой могут замечать крайний конец спектра, который мы наливаем красным, хотя он кажется им значительно темнее, чем нам, и не возбуждает в них ощущения, которое мы называем красным. На диаграмме интенсивностей трёх ощущений, возбуждённых различными частями спектра, верхний рисунок, отмеченный буквой П, выведен из наблюдений профессора Поля; в то время как нижний рисунок, обозначенный буквой К, основан на наблюдениях очень точного наблюдателя обычного типа.

Единственное отличие между двумя диаграммами то, что на верхнем рисунке отсутствует красная кривая. Форма двух других кривых почти одинакова для обоих наблюдателей. Следовательно, у нас ость большие основания для вывода, что цветовые ощущения, которые воспринимает профессор Поль, — это те, которые мы называем зелёным и голубым. Это — результат моих размышлений; но профессор Поль, а также и все, страдающие цветовой слепотой люди, которых я знал, отрицают, что зелёный — один из его ощущений. Такие люди ошибаются относительно зелёных предметов и путают их с красными. Цвета, относительно которых они никогда не ошибаются,— голубой и жёлтый, и они упорно заявляют, что жёлтый, а не зелёный, они способны видеть.

Чтобы объяснить такое несоответствие, надо вспомнить, что люди с цветовой слепотой заучивали название цветов по той же системе, что и мы. Им говорили, что небо — голубое, трава — зелёная, а солдатские шинели — красные. Они воспринимали разницу в цвете между этими предметами, и часто считали, что видят те же цвета, что и мы, но только не так хорошо. Но если посмотрим на диаграмму, то увидим, что самый яркий пример их второго ощущения в спектре находится не в зеленой области, а в той, которую мы называем жёлтой и которую мы учили их называть жёлтой. Давая изображение спектра ниже кривых профессора Поля, я пытаюсь представить людям с обычным зрением то, что видели бы в спектре люди с цветовой слепотой. Я с трудом решился привлечь ваше внимание к рисунку, так как если бы вы решили, что любая нарисованная картина дала бы вам возможность видеть зрением другого человека, то моя лекция определённо оказалась бы напрасной.

О жёлтом пятне

Опыты по цвету обнаруживают весьма значительные различия между зрением разных, но относящихся к обычному типу, людей. Например, цвет, который один, при сравнении его с белым, назовёт розоватым, другой назовёт зеленоватым. Однако различие происходит не от разнообразия в природе цветовых ощущений у разных людей. Это точно то же, что наблюдалось бы, если бы кто-либо носил жёлтые очки. Фактически, большинство из нас имеет примерно в середине сетчатки жёлтое пятно, через которое лучи должны проходить прежде, чем достигнут чувствительного органа. Это пятно кажется жёлтым, потому что оно поглощает лучи, близкие к линии F, которая зеленовато-голубого цвета. Некоторые обладают сильно развитым жёлтым пятном. Мои собственные наблюдения спектра вблизи линии F на сей счёт малоценны. Я обязан профессору Стоксу знанием метода, с помощью которого каждый может увидеть, есть ли у него жёлтое пятно. Он состоит в том, чтобы смотреть на белый предмет через раствор хлорида хрома или на экран, на который попадает свет, прошедший через этот раствор. Этот свет — смесь красного с тем, который так интенсивно поглощается жёлтым пятном. Когда он попадает на обычную поверхность сетчатки, то оказывается нейтрального тона, но когда он попадает на жёлтое пятно, то только красный свет достигает оптического нерва, и мы видим красное пятно, плывущее подобно розовому облаку по освещённому полю.

Очень немногие не могут обнаружить таким образом жёлтое пятно. Наблюдатель K, цветовые уравнения для которого были использованы при изготовлении диаграммы спектра, один из тех немногих, которые ничего не видят через жёлтые очки. Для меня положение белого света в диаграмме спектра смещено и жёлтую сторону от действительно белого даже при использовании внешних частей сетчатки; но если я смотрю прямо на него, то он становится значительно более жёлтым, как показано точкой WC. Любопытно, что мы не видим это жёлтое пятно в каждом случае и что мы не считаем белые предметы жёлтыми. Но если мы некоторое время носим очки любого цвета или живём в комнате, освещаемой одним цветом, то вскоре начнём определять белую бумагу как белую. Это показывает, что только тогда, когда имеет место изменение в наших ощущениях, мы осознаем их качество.

Есть ряд интересных фактов о цветовых ощущениях, о которых я смогу лишь кратко упомянуть. Так, края сетчатки почти не чувствительны к красному цвету. Если вы возьмёте в руку красный цветок и голубой и отведёте руку назад настолько, чтобы ещё её видеть, то вы уже перестанете видеть красный цветок, а голубой все ещё будет виден. Другой факт — то, что при ослаблении света красные предметы темнеют относительно быстрее, чем голубые. Третий факт — можно, приняв соответствующую дозу сантонина, создать искусственно тот вид цветовой слепоты, при которой отсутствует ощущение голубого цвета. Эта разновидность цветовой слепоты была описана доктором Эдмундом Розе из Берлина. Такая слепота только временна и не вызывает никаких более серьёзных последствий, чем головная боль. Я прошу извинить меня, что не прошёл курса лечения даже ради того, чтобы иметь возможность сообщить вам сведения об этой цветовой слепоте из первых рук.