Ak zahráme súčasne tri tóny s vhodnými frekvenciami, počujeme príjemný súzvuk, ktorému sa hovorí akord. Ak zasvietime súčasne svetlom troch farieb s podobne vhodnými frekvenciami, nevidíme nijaký akord. Prečo akordy počujeme, ale nevidíme?
Zvuk aj svetlo sú určitými formami vlnenia. V prípade zvuku ide o vlnenie vzduchu alebo nejakého iného materiálu, v prípade svetla ide o takzvané elektromagnetické vlny. V obidvoch prípadoch sú vlny charakterizované svojou frekvenciou. Tá hovorí, ako rýchlo sa vzduch či elektromagnetické polia vlnia. Vlnu s presne stanovenou frekvenciou nazývame v jednom prípade čistým tónom a v druhom prípade monochromatickým svetlom.
Ak zahráme tri čisté tóny s frekvenciami v pomere 4:5:6, napríklad a, cis a e s frekvenciami 440, 550 a 660 hertzov, počujeme takzvaný kvintakord. Ak zasvietime červené, zelené a fialové monochromatické svetlo s frekvenciami 440, 550 a 660 terahertzov, vidíme jednu konkrétnu farbu (akú, to si povieme o chvíľu).
Prečo je to tak? V čom je ten zásadný rozdiel medzi zvukovými a svetelnými vlnami, ktorý umožňuje akustické, ale nie optické akordy? V ničom. Rozdiel nie je vo vlnách. Rozdiel je v uchu a oku.
.o čapíkoch a trpaslíkoch
Ucho vníma tak, že zvuk v ňom rozkmitá bubienok a informácia o tomto kmitaní sa prenáša do mozgu. Svetelné vlny nevyvolávajú v oku nijaké mechanické kmity, tam to funguje úplne inak. Na sietnici oka máme štyri druhy receptorov, z ktorých sú pre farebné videnie dôležité len tri, štvrtý druh máme na nefarebné videnie v slabom svetle. Tieto receptory pohlcujú svetlo (každý typ inak) a informáciu o tom, koľko ho pohltili, odovzdávajú do mozgu. Celý farebný vnem pozostáva z údajov o intenzite svetla pohlteného tromi typmi receptorov v jednotlivých bodoch sietnice (farboslepí ľudia majú len dva typy takýchto receptorov, preto je ich vnímanie farieb o voľačo chudobnejšie).
Čo sa stane, ak na určité miesto sietnice dopadne monochromatické svetlo s frekvenciou 440 terahertzov? Každý z troch typov receptorov pohltí isté množstvo tohto svetla a nahlási to mozgu. A mozog si tie čísla pozrie a vyhlási: „Aha, červená.“
Receptory (mimochodom, volajú sa čapíky, ale fungovali by rovnako, aj keby sa volali inak) si môžeme predstaviť ako trpaslíkov so zápisníčkami, do ktorých si zapisujú, koľko svetla pohltili a potom to hlásia na štáb. Na štábe nedostanú nijakú informáciu o frekvencii dopadajúceho svetla, dostanú len informáciu o tom, koľko ktorý trpaslík pohltil. V prípade svetla s frekvenciou 440 terahertzov dvaja trpaslíci nepohltia takmer nič a tretí pohltí málo, takže trojica trpasličích čísiel má tvar (0; 0; 0,01). Na štábe potom podľa špeciálnych, na ten účel vydaných tabuliek určia, že tejto trojici čísiel prislúcha červená farba.
Čo sa stane, ak zmeníme frekvenciu monochromatického svetla na 550 terahertzov? Takmer to isté, akurát že toto svetlo naši traja trpaslíci pohlcujú inak, takže sa im v zápisníčkoch objavia iné čísla. Prvý trpaslík bude mať zapísané číslo 0, druhý 0,33 a tretí 0,27. Tieto čísla potom pošlú vyššie, tam sa pozrú do tabuliek a povedia si: „Fíha, teraz je to zelená.“ No a pri svetle s frekvenciou 660 terahertzov nahlásia trpaslíci zas inú trojicu čísiel – konkrétne (0,32; 0,02; 0,01) – ktorú hore interpretujú ako fialovú farbu.
Podstatné pritom je, že celá informácia o farbe je zašifrovaná v troch trpasličích číslach. Do mozgu či na štáb sa vôbec nedostane informácia o tom, aké boli frekvencie jednotlivých monochromatických svetiel. Informácia o pomeroch frekvencií, ktorá je pre vnímanie akordu kľúčová, sa pri vnímaní farieb úplne stratí. Preto nevidíme akordy. A čo vlastne vidíme, keď naraz zasvietime týmito tromi svetlami?
.o tlačiarňach a monitoroch
Ak zasvietime tromi svetlami naraz, trpaslíci pohltia z každého svetla svoju porciu, takže každému z nich sa v zápisníčku objaví súčet čísiel prislúchajúcich jednotlivým monochromatickým svetlám. Prvý trpaslík bude mať zapísané 0,32, druhý 0,35 a tretí 0,29. Mozog túto trojicu čísiel interpretuje ako biele svetlo.
Namiesto akordu máme teda bezfarebné svetlo, čo nevyzerá príliš zaujímavo. Vzrušujúcejším sa to stane, keď začneme meniť intenzity jednotlivých monochromatických svetiel. Ak zvyšujeme intenzitu svetla s frekvenciou 550 terahertzov, dostávame výsledné svetlo s čoraz sýtejšou žltou farbou. Ak, naopak, zvyšujeme intenzitu svetla s frekvenciou 440 terahertzov, mení sa výsledné svetlo na oranžové. Ak teda vhodne zvolíme intenzity jednotlivých monochromatických svetiel, nedostaneme síce akord, ale dostaneme svetlo novej farby.
Aké všelijaké výsledné farby sa dajú dosiahnuť voľbou intenzít troch monochromatických svetiel? Odpoveď na túto otázku je úplne fascinujúca – takýmto spôsobom sa dajú pripraviť prakticky všetky farby. Vhodnou voľbou intenzít môžeme vyrobiť pre trpaslíkov prakticky ľubovoľnú trojicu čísiel. Každá farba, ktorú si vie mozog predstaviť, je pritom daná nejakou trojicou čísiel – čiže ak máme všetky možné trojice, tak máme všetky možné farby.
Najzaujímavejšie na tom celom je, že tú istú trojicu čísiel pre trpaslíkov vieme vyrobiť množstvom rôznych spôsobov. Trpaslíčie čísla prislúchajúce žltej farbe vieme vyrobiť vyššie uvedeným postupom, ale aj jedným monochromatickým svetlom s frekvenciou 520 terahertzov a ešte nekonečným množstvom ďalších spôsobov. Zmenou intenzít takmer ľubovoľných troch svetiel (a nemusí ísť len o monochromatické svetlá) môžeme vytvoriť prakticky všetky farby. Tým sa nám otvárajú obrovské možnosti klamať naše oči a tieto možnosti skutočne vo veľkom využívame.
Typickým príkladom je obraz, napríklad krajiny s dúhou. Zo skutočnej dúhy nám do oka prichádzajú monochromatické svetlá s rôznymi frekvenciami, z obrazu k nám prichádza celkom iné svetlo, ktoré vzniká odrazom bieleho svetla od pigmentov vo farbách nanesených na plátne. Farebný vnem dúhy je však rovnaký, alebo aspoň veľmi podobný, pretože výber pigmentov je urobený tak, aby bol výsledný zápis v notese každého trpaslíka rovnaký ako pri pohľade na skutočnú dúhu.
Na rovnakom princípe je založená aj farebná fotografia. Svetlo, ktoré k nám prichádza z fotografie, je iné ako svetlo, ktoré prichádza od originálu, ale obidve svetlá vyvolajú rovnaké zápisy trpaslíkov, takže výsledný farebný vnem je rovnaký. Farebná ilustračná fotografia k tomuto článku je, samozrejme, tiež založená na podobnom klamstve. Ak máte v rukách tlačenú verziu .týždňa, potom sú všetky farby vytvorené z malých bodiek štyroch konkrétnych farieb, pričom intenzity svetla odrazeného od jednotlivých bodiek určujú výsledný farebný vnem (že sú bodky štyri a nie tri, to je len technický detail, v princípe by stačili tri). Ak si pozeráte .týždeň na internete, potom sú farby na monitore vytvorené z malých bodiek troch konkrétnych farieb, pričom tentoraz určujú výsledný farebný vnem intenzity, s akou jednotlivé bodky svietia. No a ak sa nepozeráte na fotografiu ani v tlačenej, ani v internetovej verzii, potom pravdepodobne vôbec nemáte pred sebou .týždeň a nečítate tento článok. Vaša chyba.
Zvuk aj svetlo sú určitými formami vlnenia. V prípade zvuku ide o vlnenie vzduchu alebo nejakého iného materiálu, v prípade svetla ide o takzvané elektromagnetické vlny. V obidvoch prípadoch sú vlny charakterizované svojou frekvenciou. Tá hovorí, ako rýchlo sa vzduch či elektromagnetické polia vlnia. Vlnu s presne stanovenou frekvenciou nazývame v jednom prípade čistým tónom a v druhom prípade monochromatickým svetlom.
Ak zahráme tri čisté tóny s frekvenciami v pomere 4:5:6, napríklad a, cis a e s frekvenciami 440, 550 a 660 hertzov, počujeme takzvaný kvintakord. Ak zasvietime červené, zelené a fialové monochromatické svetlo s frekvenciami 440, 550 a 660 terahertzov, vidíme jednu konkrétnu farbu (akú, to si povieme o chvíľu).
Prečo je to tak? V čom je ten zásadný rozdiel medzi zvukovými a svetelnými vlnami, ktorý umožňuje akustické, ale nie optické akordy? V ničom. Rozdiel nie je vo vlnách. Rozdiel je v uchu a oku.
.o čapíkoch a trpaslíkoch
Ucho vníma tak, že zvuk v ňom rozkmitá bubienok a informácia o tomto kmitaní sa prenáša do mozgu. Svetelné vlny nevyvolávajú v oku nijaké mechanické kmity, tam to funguje úplne inak. Na sietnici oka máme štyri druhy receptorov, z ktorých sú pre farebné videnie dôležité len tri, štvrtý druh máme na nefarebné videnie v slabom svetle. Tieto receptory pohlcujú svetlo (každý typ inak) a informáciu o tom, koľko ho pohltili, odovzdávajú do mozgu. Celý farebný vnem pozostáva z údajov o intenzite svetla pohlteného tromi typmi receptorov v jednotlivých bodoch sietnice (farboslepí ľudia majú len dva typy takýchto receptorov, preto je ich vnímanie farieb o voľačo chudobnejšie).
Čo sa stane, ak na určité miesto sietnice dopadne monochromatické svetlo s frekvenciou 440 terahertzov? Každý z troch typov receptorov pohltí isté množstvo tohto svetla a nahlási to mozgu. A mozog si tie čísla pozrie a vyhlási: „Aha, červená.“
Receptory (mimochodom, volajú sa čapíky, ale fungovali by rovnako, aj keby sa volali inak) si môžeme predstaviť ako trpaslíkov so zápisníčkami, do ktorých si zapisujú, koľko svetla pohltili a potom to hlásia na štáb. Na štábe nedostanú nijakú informáciu o frekvencii dopadajúceho svetla, dostanú len informáciu o tom, koľko ktorý trpaslík pohltil. V prípade svetla s frekvenciou 440 terahertzov dvaja trpaslíci nepohltia takmer nič a tretí pohltí málo, takže trojica trpasličích čísiel má tvar (0; 0; 0,01). Na štábe potom podľa špeciálnych, na ten účel vydaných tabuliek určia, že tejto trojici čísiel prislúcha červená farba.
Čo sa stane, ak zmeníme frekvenciu monochromatického svetla na 550 terahertzov? Takmer to isté, akurát že toto svetlo naši traja trpaslíci pohlcujú inak, takže sa im v zápisníčkoch objavia iné čísla. Prvý trpaslík bude mať zapísané číslo 0, druhý 0,33 a tretí 0,27. Tieto čísla potom pošlú vyššie, tam sa pozrú do tabuliek a povedia si: „Fíha, teraz je to zelená.“ No a pri svetle s frekvenciou 660 terahertzov nahlásia trpaslíci zas inú trojicu čísiel – konkrétne (0,32; 0,02; 0,01) – ktorú hore interpretujú ako fialovú farbu.
Podstatné pritom je, že celá informácia o farbe je zašifrovaná v troch trpasličích číslach. Do mozgu či na štáb sa vôbec nedostane informácia o tom, aké boli frekvencie jednotlivých monochromatických svetiel. Informácia o pomeroch frekvencií, ktorá je pre vnímanie akordu kľúčová, sa pri vnímaní farieb úplne stratí. Preto nevidíme akordy. A čo vlastne vidíme, keď naraz zasvietime týmito tromi svetlami?
.o tlačiarňach a monitoroch
Ak zasvietime tromi svetlami naraz, trpaslíci pohltia z každého svetla svoju porciu, takže každému z nich sa v zápisníčku objaví súčet čísiel prislúchajúcich jednotlivým monochromatickým svetlám. Prvý trpaslík bude mať zapísané 0,32, druhý 0,35 a tretí 0,29. Mozog túto trojicu čísiel interpretuje ako biele svetlo.
Namiesto akordu máme teda bezfarebné svetlo, čo nevyzerá príliš zaujímavo. Vzrušujúcejším sa to stane, keď začneme meniť intenzity jednotlivých monochromatických svetiel. Ak zvyšujeme intenzitu svetla s frekvenciou 550 terahertzov, dostávame výsledné svetlo s čoraz sýtejšou žltou farbou. Ak, naopak, zvyšujeme intenzitu svetla s frekvenciou 440 terahertzov, mení sa výsledné svetlo na oranžové. Ak teda vhodne zvolíme intenzity jednotlivých monochromatických svetiel, nedostaneme síce akord, ale dostaneme svetlo novej farby.
Aké všelijaké výsledné farby sa dajú dosiahnuť voľbou intenzít troch monochromatických svetiel? Odpoveď na túto otázku je úplne fascinujúca – takýmto spôsobom sa dajú pripraviť prakticky všetky farby. Vhodnou voľbou intenzít môžeme vyrobiť pre trpaslíkov prakticky ľubovoľnú trojicu čísiel. Každá farba, ktorú si vie mozog predstaviť, je pritom daná nejakou trojicou čísiel – čiže ak máme všetky možné trojice, tak máme všetky možné farby.
Najzaujímavejšie na tom celom je, že tú istú trojicu čísiel pre trpaslíkov vieme vyrobiť množstvom rôznych spôsobov. Trpaslíčie čísla prislúchajúce žltej farbe vieme vyrobiť vyššie uvedeným postupom, ale aj jedným monochromatickým svetlom s frekvenciou 520 terahertzov a ešte nekonečným množstvom ďalších spôsobov. Zmenou intenzít takmer ľubovoľných troch svetiel (a nemusí ísť len o monochromatické svetlá) môžeme vytvoriť prakticky všetky farby. Tým sa nám otvárajú obrovské možnosti klamať naše oči a tieto možnosti skutočne vo veľkom využívame.
Typickým príkladom je obraz, napríklad krajiny s dúhou. Zo skutočnej dúhy nám do oka prichádzajú monochromatické svetlá s rôznymi frekvenciami, z obrazu k nám prichádza celkom iné svetlo, ktoré vzniká odrazom bieleho svetla od pigmentov vo farbách nanesených na plátne. Farebný vnem dúhy je však rovnaký, alebo aspoň veľmi podobný, pretože výber pigmentov je urobený tak, aby bol výsledný zápis v notese každého trpaslíka rovnaký ako pri pohľade na skutočnú dúhu.
Na rovnakom princípe je založená aj farebná fotografia. Svetlo, ktoré k nám prichádza z fotografie, je iné ako svetlo, ktoré prichádza od originálu, ale obidve svetlá vyvolajú rovnaké zápisy trpaslíkov, takže výsledný farebný vnem je rovnaký. Farebná ilustračná fotografia k tomuto článku je, samozrejme, tiež založená na podobnom klamstve. Ak máte v rukách tlačenú verziu .týždňa, potom sú všetky farby vytvorené z malých bodiek štyroch konkrétnych farieb, pričom intenzity svetla odrazeného od jednotlivých bodiek určujú výsledný farebný vnem (že sú bodky štyri a nie tri, to je len technický detail, v princípe by stačili tri). Ak si pozeráte .týždeň na internete, potom sú farby na monitore vytvorené z malých bodiek troch konkrétnych farieb, pričom tentoraz určujú výsledný farebný vnem intenzity, s akou jednotlivé bodky svietia. No a ak sa nepozeráte na fotografiu ani v tlačenej, ani v internetovej verzii, potom pravdepodobne vôbec nemáte pred sebou .týždeň a nečítate tento článok. Vaša chyba.
Ak ste našli chybu, napíšte na web@tyzden.sk.