Naukowcy z Narodowego Laboratorium w Los Alamos zakończyli kluczową pracę rozpoczętą przez fizyka Erwina Schrödingera w latach dwudziestych XX wieku, eliminując niejasności w jego matematycznych definicjach postrzegania kolorów. Nowe badania potwierdzają, że nasze podstawowe postrzeganie różnic w kolorach jest wrodzone, co oznacza, że nie jest ukształtowane przez doświadczenia kulturowe ani wyuczone, pomimo różnic w sposobie nazywania kolorów. To odkrycie nie tylko udoskonala teorię historyczną; ma to wpływ na sposób, w jaki modelujemy dane wizualne i rozumiemy podstawowy sposób, w jaki ludzie postrzegają kolor.
Kontekst historyczny: niedokończony model Schrödingera
Schrödinger, znany z eksperymentu myślowego „kot Schrodingera”, również badał, w jaki sposób postrzegamy kolory. Jego twórczość opierała się na założeniu, że percepcję koloru można zdefiniować geometrycznie, wykorzystując pojęcia z geometrii różniczkowej. Matematyk Bernhard Riemann zaproponował, że nasze mentalne „przestrzenie kolorów” są raczej zakrzywione niż proste, co oznacza, że najkrótsza postrzegana odległość między dwoma kolorami nie zawsze jest linią prostą.
Schrödinger podjął próbę zdefiniowania atrybutów koloru (odcień, nasycenie i jasność) w oparciu o położenie koloru względem „osi neutralnej” – gradientu szarości pomiędzy czernią i bielą. Jednak nigdy formalnie nie zdefiniował tej osi neutralnej, pozostawiając krytyczną lukę w swoim modelu. Pomimo tej wady jego struktura pozostawała wpływowa przez dziesięciolecia.
Nowe badania: naprawianie geometrii kolorów
Zespół z Los Alamos odkrył, że model Schrödingera nie jest w stanie w pełni wyjaśnić obserwowanych zjawisk, takich jak efekt Bezolda-Brückego (w którym zmiana natężenia światła zmienia postrzeganą barwę). Aby to skorygować, odeszli od geometrii riemannowskiej, której używał Schrödinger, definiując oś neutralną w oparciu o geometrię samej metryki koloru.
Zajęli się także problemem malejących efektów w postrzeganiu kolorów – naszą tendencją do postrzegania dużych różnic w kolorach jako mniej znaczących niż seria małych zmian. Zastępując definicje linii prostych najkrótszymi ścieżkami w percepcyjnej przestrzeni kolorów (geodezja), stworzyli dokładniejszy model.
Dlaczego to ma znaczenie: poza fizyką teoretyczną
Badania te to nie tylko praca akademicka. Udoskonalona struktura geometryczna zapewnia solidniejszą podstawę do modelowania koloru w wizualizacjach naukowych, grafice komputerowej, a nawet interakcji człowiek-komputer. Praca zespołu stanowi pierwszą pełną realizację wizji Hermanna von Helmholtza: formalne geometryczne definicje atrybutów kolorów, w całości wywodzące się z podobieństwa percepcyjnego, bez wpływów zewnętrznych.
„Dochodzimy do wniosku, że te cechy kolorów nie wynikają z dodatkowych konstrukcji zewnętrznych, takich jak doświadczenia kulturowe lub nabyte, ale odzwierciedlają wewnętrzne właściwości samej metryki koloru” – wyjaśnia główna autorka Roxana Bujak.
Zasadniczo badanie potwierdza, że pomimo naszego subiektywnego doświadczenia koloru, percepcja leżąca u jego podstaw jest zakorzeniona w fizyce tego, jak nasze oczy i mózg przetwarzają światło. Wzmacnia to pogląd, że niektóre aspekty ludzkiej percepcji są zasadniczo stałe w różnych kulturach i pomiędzy jednostkami.
