Ist es möglich, dass es eine Farbe gibt, die unser menschliches Auge nicht sehen kann?

Wie in einer Reihe anderer Antworten erwähnt, gibt es im Auge einer typischen Person drei verschiedene Farbrezeptoren. Sie reagieren auf unterschiedliche Wellenlängen des Lichts, wie im folgenden Diagramm von Wikimedia zu sehen ist .

Das$x$-Achse ist die Wellenlänge in Nanometern, und die drei Kurven repräsentieren die Reaktion der drei Rezeptoren bei diesen Wellenlängen. Jedes einfallende Licht beeinflusst diese bis zu einem gewissen Grad. Somit ist der Bereich der theoretisch wahrnehmbaren Farben im Grunde die Menge aller unterschiedlichen Response-Werte-Tripletts für diese Rezeptoren. (Denken Sie „Blau liegt bei 25 %, Rot bei 97,3 %, Grün bei 12 %.“) Wenn alle drei nahezu mit voller Stärke feuern, ist das Ergebnis so etwas wie Weiß. Wenn der blaue Rezeptor feuert und rot und grün grundsätzlich aus sind, dann sehen Sie blau.

Es gibt jedoch zwei wichtige Punkte zu beachten. Erstens sieht man oft Hinweise auf einen Zusammenhang zwischen Wellenlänge und Farbe. Tatsächlich können Sie keine Wellenlängen außerhalb von etwa 400 bis 700 Nanometern sehen . [Beachten Sie, dass andere Tiere andere Reichweiten haben: Bienen können ins Ultraviolett (unter 400 Nanometer) sehen, während einige Schlangen ins Infrarot (über 700 Nanometer) "sehen" können.]

Achten Sie jedoch darauf, diese Verbindung nicht zu weit zu treiben. Insbesondere Farbe ist mehr als eine einzelne Wellenlänge. Zum Beispiel könnte Licht mit zwei überlagerten Wellenlängen auf Ihr Auge treffen – von denen eine sehr gut mit dem Grünrezeptor und die andere besonders gut mit Blau harmoniert. Die resultierende Wahrnehmung ist wahrscheinlich ein Blaugrün, das einfach nicht mit einer einzigen Wellenlänge reproduziert werden kann . Dies ist genau analog zum Klang, bei dem eine monochromatische "reine" Tonhöhe bei keiner Frequenz wie eine Trompete oder Bratsche klingen wird - die Klangfarben dieser Instrumente werden durch die unterschiedlichen Stärken der Obertöne definiert. Mit anderen Worten, „alle Farben des Regenbogens“ umfassen nicht alle Farben.

Der andere Punkt ist, dass es gültige Kombinationen von Rezeptorstimulationsniveaus gibt, die nicht durch irgendeine Kombination von Wellenlängen erreicht werden können . Dies liegt teilweise daran, dass die Bereiche Ihrer Rezeptoren nicht getrennt sind. Beachten Sie zum Beispiel, wie die "roten" (L) und "grünen" (M) Rezeptoren tatsächlich ziemlich nahe beieinander liegen. Es ist schwer, das eine ohne das andere zu stimulieren. Sie können zum Beispiel niemals "100% Grün, 0% Rot und Blau" als Signal von Ihrem Auge zu Ihrem Gehirn bekommen. Solche theoretischen Farben, die mit keiner Lichtquelle reproduziert werden können, werden imaginäre Farben genannt. Angeblich können Sie tatsächlich einige imaginäre Farben sehen, indem Sie zuerst einen oder mehrere Rezeptoren sättigen (z. B. indem Sie einige Minuten lang nur viel reines Grün betrachten), sie dadurch erschöpfen und dann eine andere Lichtquelle betrachten. Die Reaktion, die Sie erhalten, wird nicht ganz dieselbe sein, wie Sie es normalerweise mit dieser Lichtquelle tun würden, da einige Ihrer Rezeptoren nicht die volle Kapazität haben. (Ich selbst hatte mit diesem Experiment nicht allzu viel Glück, aber vielleicht geht es Ihnen besser.)

Abschließend zur Detektion : Wenn es um Licht geht, geht es wissenschaftlich nur um unterschiedliche Wellenlängen elektromagnetischer Strahlung. Wir haben Spektrometer für so ziemlich jede Wellenlänge da draußen, weit über das Sichtbare hinaus. So können Sie immer die genaue Zusammensetzung von Licht erkennen (z. B. „12 % im Bereich von 550–553 Nanometern, 80 % gleichmäßig verteilt zwischen 600 und 700 Nanometern, 8 % bei 350 Nanometern fokussiert“). Wir müssen uns nicht auf die Physiologie unserer Augen verlassen.

Das Auge ist empfindlich gegenüber Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von etwa 700 nm bis 400 nm, und für Nicht-Farbenblinde werden alle Wellenlängen in diesem Bereich von einem oder mehreren der Zapfenzelltypen erkannt . In diesem Sortiment gibt es also keine versteckten Farben.

Licht außerhalb des Bereichs von 700–400 nm kann nicht gesehen werden, daher könnte man wohl behaupten, dass dies verborgene Farben sind, aber wir neigen dazu, das Wort „Licht“ so zu definieren, dass es das bedeutet, was wir sehen können, und wir würden sagen, die Wellenlängen sind größer unter 700nm sind infrarot und solche unter 400nm sind ultraviolett.

Eigentlich wird behauptet, dass man, wenn man die Augenlinse entfernt hat (was aufgrund von Augenproblemen passieren kann), weiter ins UV sehen kann. Dies liegt daran, dass die Linse UV-Licht absorbiert und wenn es entfernt wird, kann dieses Licht die Netzhaut erreichen und wahrgenommen werden. Vielleicht zählt das als versteckte Farbe. Ich fühle mich abgeneigt, das Experiment auszuprobieren :-)

Es kommt ganz darauf an, was man unter Farbe versteht.

Wenn Sie mit Farbe "die Reaktion des menschlichen Gehirns auf eine bestimmte Kombination von Wellenlängen" meinen, dann kann es per Definition keine unsichtbaren Farben geben; Wellenlängenkombinationen, die keine Zapfen im Auge stimulieren, sind nur gleichbedeutend mit Schwarz .

Wenn Sie mit Farbe "eine bestimmte Kombination von Wellenlängen" meinen, dann sind wir für fast alle völlig blind, weil Licht ein mehrdimensionales Signal ist und unser Auge nur drei bis vier Dimensionen davon erfassen kann. Zum Beispiel sind wir nicht in der Lage, den Unterschied zwischen einer reinen 550-nm-Welle (was wir als „grün“ sehen) und einer Kombination aus 520-nm- und 580-nm-Wellen zu erkennen; sicherlich sind es unterschiedliche Signale, aber unser visuelles System lässt uns glauben, dass sie gleichwertig sind.

Wenn Sie mit Farbe "eine einzige, einzigartige Wellenlänge" meinen, dann können wir tatsächlich Farben sehen, die nicht existieren ; Zum Beispiel gibt es eine einzige Wellenlänge für Orange (ca. 620 nm), aber keine für Lila (das eine Erfindung unseres Gehirns ist, um Kombinationen von Rot und Blau zu beschreiben).

Versuchen Sie schnell Folgendes: Stellen Sie sich blendend helles rotes Licht vor! Jetzt blau! Jetzt gelb!

Sie konnten starke Unterschiede sehen, als Sie von Farbe zu Farbe wechselten, nicht wahr?

Aber wenn Sie darüber nachdenken, was gerade in Ihrem Kopf vor sich ging, waren keine Farbphotonen in Ihre Augen eingedrungen, oder? Also muss das, was Sie gerade getan haben, von den Lichtfrequenzen getrennt sein, die von Ihren Augen aufgenommen werden. Die Tatsache, dass Sie zwischen jedem dieser Nur-in-Ihrem-Kopf-Phänomene leicht unterscheiden könnten, zeigt, dass es sich um physikalisch bedeutungsvolle Phänomene handelt. Die Tatsache, dass es sich um komplizierte, energiearme, kaum verstandene Phänomene handelt, die nur in Ihrem Gehirn wirken, macht sie nicht weniger real, nur viel schwieriger zugänglich und zu analysieren.

Der philosophischere Begriff für diese Nur-im-Kopf-Phänomene ist Qualia (Kwal ee ah). Wir neigen dazu anzunehmen , dass alle Menschen die gleichen Qualia für Licht haben, weil wir einheitliche Bezeichnungen für die Lichtbänder haben, die sie hervorrufen.

Die starke Form dieser Annahme ist jedoch mit ziemlicher Sicherheit falsch. Es gibt zum Beispiel einen wunderbar seltsamen Zustand, den manche Menschen Synästhesie nennen , bei dem sensorische Eingaben vermischt und in mehrere Qualia abgebildet werden. Meistens werden Buchstaben und Zahlen mit Farbe versehen, aber bei einigen der radikaleren Formen kann das Berühren einer bestimmten Stelle am Bein einer Person eine Farbe oder einen Geruch hervorrufen.

Sogar für diejenigen von uns, die keine Synästhesie haben (ich bin extrem neidisch auf diejenigen, die eine haben), kann Qualia neu zugeordnet werden. Ich habe einmal für eine Weile meinen Geruchssinn verloren, und als er zurückkam, wurden die ersten beiden Gerüche, denen ich (nur) begegnete, in völlig neue Qualia umgewandelt. Folglich riechen Zigarettenrauch und Benzin aus zweiter Hand für mich jetzt beide nach essbarer Nahrung ( igitt! ). Das war ausdrücklich nicht der Fall, bevor mein Gehirn beschloss, die Signale, die sie in meiner Nase hervorrufen, neu zuzuordnen.

Alles in allem ergibt sich also eine zweifache Antwort auf Ihre Frage:

1. Gibt es Lichtspektren, die manche Kreaturen sehen können, Menschen aber nicht? Definitiv ja, denn es gibt zum Beispiel Vögel, die Rezeptoren für vier statt nur für drei Lichtbänder haben. Ihr zusätzlicher Rezeptor befindet sich in dem, was wir Ultraviolett nennen würden. (Ihre anderen Farbrezeptoren sind auch nicht ganz die gleichen wie unsere.)

2. Gibt es Qualia , die manche Kreaturen „nur in ihren Köpfen“ sehen können, die Menschen sich nicht vorstellen können? Diese Frage ist kniffliger, als es aussieht, denn derzeit gibt es keine Technologie, mit der die scheinbar subtilen Unterschiede zwischen Qualia in einem funktionierenden Gehirn erkannt werden können. Meine beste Vermutung ist, dass es sehr wahrscheinlich ist, dass Vögel, die im Ultravioletten sehen können, auch ein einzigartiges Quale ("Kwal ay", die Einzahl von Qualia) haben, das ihnen hilft, ihre größere Bandbreite an sensorischen Eingaben zu interpretieren. Also, wahrscheinlich sehen sie etwas anderes.

Genau wissen wir das aber nicht. Zum Beispiel könnte es sein, dass solche Vögel einfach die gleichen Qualia dehnen, die wir verwenden, wenn wir uns einen Regenbogen vorstellen, um einen breiteren Bereich von Lichtspektren abzudecken. In diesem Fall würde Ultraviolett für einen Vogel genauso aussehen wie das, was wir Violett nennen.

Warum also denke ich, dass solche Vögel eine einzigartige Eigenschaft haben, ultraviolettes Licht darzustellen?

Nun, hauptsächlich aus diesem Grund: Angenommen, Sie sind nicht farbenblind (ich entschuldige mich dafür, wenn Sie es sind): Stellen Sie sich Rot vor! Stellen Sie sich grün vor! Sah dir diese beiden Qualia sehr ähnlich? So sehr, dass Sie Schwierigkeiten haben, sich daran zu erinnern, was was ist? Nein? Gar nicht? Tatsächlich schreien einige von euch wahrscheinlich gerade in ihren Köpfen: „Ihr Idioten, rote und grüne Qualia sehen sich überhaupt nicht ähnlich ! Wie könntet ihr das jemals auch nur denken?“

Nun, sehr leicht, wenn ich rot-grün farbenblind wäre. Sehen Sie, was die meisten Menschen nicht wissen, ist, dass Rot-Grün-Blindheit die Norm für alle Säugetiere außer Primaten ist.

Primaten nahmen ein zusätzliches lichtempfindliches Protein auf, hauptsächlich weil sie viel Obst essen. Früchte haben jedoch eine merkwürdige Eigenschaft namens "Reife", die sie im Durchschnitt durch eine Art Farbveränderung ankündigen. Die häufigste derartige Änderung ist der Übergang von grün (nicht reif) zu rot (reif). Leider können Säugetiere diese besondere Farbänderung im Allgemeinen nicht sehen, was beispielsweise einen Hund deutlich benachteiligt, wenn er hungrig ist und versucht, reife Früchte als Ersatznahrungsquelle zu finden.

Um also besser mit Früchten umgehen zu können, haben Primaten dieses zusätzliche sensorische Protein für grünes Licht, eines, das strukturell von dem Rotsensorprotein aller Säugetiere abgeleitet ist und diesem dennoch bemerkenswert ähnlich ist.

Aber hier ist der kritische Punkt: Wir haben nicht nur einen anderen Farbsensor bekommen, wir haben auch eine neue, völlig andere Qualität (stellen Sie sich grün vor!) dazu. Menschen ohne Rot-Grün-Farbenblindheit würden eher zustimmen, dass sich diese neue Quale „es ist keine reife Frucht“ deutlich von der älteren roten Quale (stellen Sie sich rot vor!) unterscheidet, die zuvor denselben Rasen umfasste.

Diese starke Unterscheidung zwischen zwei Qualia hilft uns, Spektrenunterschiede, die unsere Augen sehen, in einen echten Überlebensvorteil umzuwandeln, insbesondere indem es trivial und schnell gemacht wird, über einen Baum zu schauen und rote Früchte zu bemerken, die wie wunde Daumen hervorstehen. Ein breiiger kleiner Unterschied, wie der zwischen einigen Blautönen, wäre für diesen schnellen Aussortierungsprozess nicht annähernd so effektiv.

Also: Wenn ein Vogel ultraviolette Proteinrezeptoren hinzufügt, wäre es dann nicht sinnvoll, dass er auch eine neue Qualität hätte, um diesen zusätzlichen sensorischen Input hervorzuheben? Deshalb wette ich, dass auch Vögel, deren Augen Rezeptoren für ultraviolettes Licht haben , Ultraviolett als eine neue Farbqualität wahrnehmen, also als eine völlig neue Farbempfindung, die wir Menschen uns buchstäblich nicht vorstellen können.

Also, um es zusammenzufassen: Was sind Qualia?

Niemand hat die leiseste Ahnung! Es tut uns leid.

Aber ich hoffe, dass wir eines Tages durch Methoden wie fMRT tatsächlich beginnen zu verstehen, was im Gehirn vor sich geht, und zwar gut genug, um zu erkennen, wann verschiedene Qualia in Aktion sind. Dann, und nur dann, können wir sicher sein, ob meine Nur-in-meinem-Kopf-Definition von „rot“ wirklich mit der in Ihrem Kopf übereinstimmt.

Und noch weiter den Hecht hinab, wer weiß? Einfache Elektroden können sicherlich starke Empfindungen – Qualia – im menschlichen Gehirn hervorrufen. Vielleicht findet eines Tages jemand ein paar clevere Wege, um das nur für Vögel gültige Quale für "Ultraviolett" in das Gehirn eines menschlichen Freiwilligen zu übertragen. Diese glückliche Person würde dann zum ersten Mal in der Geschichte der Menschheit eine Farbe sehen, die noch nie zuvor jemand gesehen hat, eine Farbe, für die die gesamte Menschheit während ihrer gesamten früheren Existenz buchstäblich farbenblind war.

Wäre das nicht wunderbar anzusehen?

Wir haben Farbwahrnehmung, weil wir Trichromaten sind. In unseren Genen gibt es einen Code für drei leicht unterschiedliche lichtempfindliche Moleküle. Die lichtempfindlichen Zellen in der Netzhaut werden Zapfen genannt, und benachbarte Zapfen produzieren jeweils eine der verschiedenen Versionen des lichtempfindlichen Moleküls. Jeder der drei Zapfentypen reagiert also etwas anders auf das einfallende Licht, und dann vergleichen Neuronenzellen diese Antworten.

Die Pixel unserer Computermonitore und unserer Fernsehgeräte sind in drei Farben erhältlich. Nur drei Farben. Diese drei Farben reichen für eine zufriedenstellende Farbwiedergabe aus. Der Grund, warum drei Farben ausreichen, liegt darin, dass unsere Augen nur drei Arten von Zapfen haben.

In der Evolutionsgeschichte ist die Trichromie eine relativ neue Entwicklung. Primaten sind Trichromaten; Viele Säugetiere sind Dichromaten. Wenn wir Menschen alle Dichromaten wären, würden unsere Computermonitore und Fernsehgeräte nur zwei Farben benötigen, um alle Farben, die wir sehen können, zufriedenstellend wiederzugeben. (EDIT - Sam Hocevar hat in einem Kommentar darauf hingewiesen, dass die Aussage zur Farbwiedergabe zu stark vereinfacht ist.)

Es kommt also darauf an, wie viele verschiedene lichtempfindliche Moleküle zur Verfügung stehen und wie gut die Neuronen die Antworten unterschiedlich empfindlicher Zapfen vergleichen können.

Wir Trichromaten haben Zugang zu einer größeren Farbwelt als Dichromaten. Es gibt Farben, die anders aussehen als ein Trichromat, die mit einem Dichromat identisch sind.

Umgekehrt hätte eine Spezies, die tetrachromatisch ist (und mit Neuronenverdrahtung, um alle verschiedenen Antworten zu vergleichen), Zugang zu einer noch größeren Farbwelt.

Im Vergleich zu einem voll funktionsfähigen Tetrachromaten sind wir Trichromaten teilweise farbenblind.

Farbe wird im Grunde im Gehirn gebildet, nicht in den Augen. Auch das menschliche Auge kann elektromagnetische Wellen von 4000 bis 7000 Angström verarbeiten, ungefähr so ​​genanntes sichtbares Licht. Oberhalb dieses Bereichs befindet sich der Infrarotbereich. Es ist nicht rot oder so, es ist eine Namenskonvention. Unser Auge kann damit nicht umgehen und das Gehirn erkennt es nicht.

Es ist kompliziert, wenn Sie es zum ersten Mal denken, und kann extrem chaotisch sein.

Es gibt also keine Farbdosis, die von Art zu Art unterschiedlich ist.

Es gibt verschiedene Arten von Farbenblindheit.

Bei Farbsehtests (Farbflecken, wenn Sie Ziffern sehen können oder nicht) gibt es einige Tests, bei denen Menschen mit normalem Sehvermögen die Figur nicht sehen können, Menschen mit einer bestimmten Farbenblindheit können sie jedoch sehen. Das bedeutet, dass Menschen mit normalem Sehvermögen für bestimmte Farbunterschiede farbenblind sind.

Das bedeutet nicht, dass Ihnen diese Farbe grau erscheint. Dies bedeutet, dass zwei Flecken für Sie dieselbe Farbe haben (wenn Sie ein normales Farbsehen haben) und von jemand anderem (der angeblich ein schlechtes Farbsehen hat) voneinander unterschieden werden können.

Wenn Sie einen Spektrographen verwenden, sogar nur im sichtbaren Wellenlängenbereich, haben Sie viel mehr Daten (den Anteil jeder Wellenlänge) als Sie mit einem normalen menschlichen Auge haben können, die es zu nur drei Werten zusammenfassen.

Es wurden einige Frauen gefunden, die quadrochromatisch sind, aber sie sind sehr selten, aber im Vergleich zu ihnen sind wir alle farbenblind, da sie Farbtöne sehen können, die wir nicht sehen können.

Ich füge dies der großartigen Antwort von Chris White hinzu:

Menschen mit Synästhesie können Farbe wahrnehmen, wenn sie durch andere Empfindungen stimuliert werden, wie zum Beispiel Geräusche oder Buchstaben. Und einige dieser Leute haben berichtet, dass sie "fremde Farben" sehen, die nur in ihrem Gesichtsfeld existieren, wenn sie bestimmte Grapheme betrachten , wie z. B. Satzzeichen.

Es ist sicherlich möglich, dass solche "Fremdfarben" tatsächlich wahrgenommen werden und dennoch unmöglich in der physischen Welt (durch Kombination sichtbarer Frequenzen) reproduziert werden können, gerade weil sie das Ergebnis direkter/interner neuraler Stimulation sind und nicht durch die eingeschränkt werden Dieselben Regeln gelten für die neuronalen Signale, die von den Farbrezeptoren im menschlichen Auge erzeugt werden.

Wenn dem so ist, dann ist es auch möglich, dass wir eines Tages solche „Fremdfarben“ erkennen, aufzeichnen und reproduzieren können, wenn wir genug über die menschliche visuelle Verarbeitung lernen, um hochwertige künstliche Augen bauen zu können.

Ich habe das in der ursprünglichen Antwort nicht provoziert, weil es extrem chaotisch gewesen wäre, aber jetzt muss ich.

Ihr Gehirn empfängt ein Signal für 520 nm (5200 Angström), jetzt haben Sie Ihrem Lehrer oder Ihren Eltern gesagt, dass diese bestimmte Art von Signal grün ist, daher sehen Sie ein Blatt eines Baumes als grün, was wäre, wenn Sie seit Ihrer Geburt in einer anderen Welt gewesen wären und Ihnen wurde 520 nm als Rot und statt Grün und umgekehrt gesagt, Sie hätten immer so gedacht, wie Sie es gesagt haben. dann wären Blätter für dich rot und erdbeergrün gewesen. Es spielt keine Rolle. ist es? Alles was wichtig ist, wir können 520 nm und 660 nm als unterschiedliche Wellenlängen identifizieren, es liegt an uns, wie wir es nennen.

Dies ist eine alte Frage, aber ich bin sehr überrascht, dass niemand dies erwähnt hat:

Rot-Grün kann man nicht sehen.

Laut mehreren Websites haben einige Studien gezeigt, dass das menschliche Auge nicht gleichzeitig Rot und Grün sehen kann, da der rote Kegel und der grüne Kegel Signale aussenden, die sich gegenseitig aufheben.

Ebenso ist Blau-Gelb nicht wahrnehmbar.

Hier hast du es. Zwei "Farben", die eine Mischung aus den Farben des Regenbogens sind, aber nicht zu erkennen sind. Sie sind als die VERBOTENEN FARBEN bekannt.

Natürlich ist es möglich, zB die Farben, die Bienen sehen, sind für uns unsichtbar.