Многие посетители Американской выставки в Сокольниках присутствовали при демонстрации фоточуда — камеры, снимающей, проявляющей и отпечатывающей фотографии за 6О секунд. Доктор Эдвин Г. Ланд, изобретатель этой нашумевшей новинки, в одной из фаз своей научно-исследовательской работы сделал целый ряд ценных и интересных открытий в области цветового зрения. О них мы и хотим рассказать в этой статье.

Неожиданно ученые стали сомневаться в правильности классической теории цветового зрения; просуществовав без малого триста лет, она оказалась опровергнутой. Сенсационные эксперименты талантливого Эдвина Г. Ланда, главы и основателя фирмы «Поляроид корпорэйшн», доказали, что глаз человека совсем не нуждается в «красных» световых волнах, чтобы видеть красный цвет, в оранжевых — чтобы видеть оранжевый, в желтых — чтобы видеть желтый и так далее. Комбинируя черно-белые снимки с различными светофильтрами или источниками света, Ланд получает изображения целой группы объектов и отдельных предметов, которые, по-видимому, обладают почти естественной гаммой красок, хотя, согласно классической теории, наличие цветов «в действительности» не должно превышать одного или двух.

До изумительного открытия, сделанного доктором Ландом, казалось, что в наше время неисследованные наукой области следует искать внутри атома, в живой клетке, за пределами атмосферы или вообще где-нибудь на краю Вселенной. Казалось, что давным-давно прошли те времена, когда люди вдруг делали на редкость простые открытия, коренным образом менявшие наши представления о повседневной реальности. Но Ланд сделал именно такое открытие. Хитроумная природа, оказывается, еще раз ввела нас в заблуждение, заставив принять полуправду за нечто большее. Кое-какие явления, указывавшие на возможность нового подхода к вопросам цветной кинематографии, 

 

стали известны уже в 1914 году, но высказанные догадки игнорировались или просто отвергались всеми признанными авторитетами. В 1955 году, заново открыв эти явления, Ланд терпеливо принялся изучать их связь с теорией цветового зрения. Хотя открытие его было сделано в ходе работ по усовершенствованию одноступенного процесса цветной съемки с помощью нашумевшего фотоаппарата «Поляроид Ланд», оно еще не нашло себе применения в цветной фотографии. В своих’ нынешних формах новое открытие, вероятно, окажется более пригодным для цветного телевидения, но, по словам самого Ланда, еще рано говорить о его практическом применении.

С детства нам внушали, что все цвета спектра — красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый — представляют собой нечто сугубо постоянное, и такое представление основывается на опытах, проделанных Ньютоном почти 300 лет назад. Однако, даже не задумываясь над этим, мы убеждены, что и красный, и любой другой цвет обладают некоторыми, только им присущими свойствами, и что глаз увидит красный цвет лишь в том случае, если будет установлено наличие подобной физической, следовательно, поддающейся измерению характеристики.

В новом незнакомом мире, открытом Ландом, никаких перемен на первый взгляд не происходит: розы остаются красными, а васильки — синими, но оказывается длина световых волн, вызывающих ощущение света, может не соответствовать длине, приписываемой данному цвету классической теорией. А ведь именно длина волн и есть та объективная характеристика, которую мы считали неотъемлемой принадлежностью данного цвета. «Цвет есть ощущение, возникающее при возбуждении сетчатой оболочки глаза световыми волнами определенной длины», — говорит словарь. Ученые полагали, что, измерив длину всех волн данного пучка света, попадающего на сетчатку глаза, можно с уверенностью предсказать, какие цвета увидит в эту минуту глаз, находящийся в «нормальных» условиях. И хотя слово «нормальный» всегда понималось несколько расплывчато, никто не ожидал, что оно может вообще потерять всякий смысл. Однако именно это и продемонстрировал Ланд с такой наглядностью, что отныне придется переписывать заново все, что говорилось в учебниках о цветовом зрении.

Авт. права: изд-ва «Тайм», 1959 г.

Вот уже около трехсот лет «реальными» признаются лишь те цвета, которые увидел Исаак Ныотон, пропустив узкий пучок света через призму. Труд об этом открытии был опубликован в 1672 году. Обнаруженный ученым видимый спектр с предельной, точностью, насколько позволяют типографские краски, изображен вверху страницы. По классической теории, для каждого из семи спектральных цветов, от фиолетового до красного, отведен определенный участок спектра, волновая длинна которого измеряется обычно в миллимикронах.

Впоследствии целым рядом ученых было установлено, что все цвета спектра, включая фиолетовый и малиново-фиолетовый, можно получить путем комбинирования лучей света трех цветов: красного, зеленого и синего. 

Так называемые  «аддитивные» основные цвета показаны внизу с помощью разноцветных кругов: смешение двух основных цветов образует желтый, зелено-голубой и малиново-фиолетовый, а смешение всех трех — белый.

Художники и печатники не могут, конечно, смешивать источники света для получения различных цветов. Поэтому они пользуются красками так называемых «субтрактивных» основных цветов: красного, желтого и синего, которые образуют новый; цвет путем субтракции, или поглощения, различных участков спектра. На цветных квадратах внизу показано субтрактивное смешение цветов, используемое при печатании многоцветных иллюстраций нашего журнала. Смешение всех трех цветов дает черный цвет. В идеале, субтрактивное смешение должно пользоваться чистейшими основными цветами.

До Исаака Ньютона (1642-1727) цвет был для человека одним из самых загадочных явлений природы. Но в 1672 году тридцатилетний Ньютон издал работу «Новая теория света и цветов», впервые прославившую его имя. Ученый обнаружил, что луч обладает способностью изгибаться или преломляться, и с помощью призмы может быть разложен в спектр, знакомый теперь каждому школьнику. В спектре Ныотон различил семь цветов, названных им «однородными»: фиолетовый, синий, голубой, зеленый, желтый, оранжевый и красный. Отсюда он сделал вывод, что «свет состоит из лучей разной преломляемости», то есть из лучей, которые, проходя через стекло, по-разному отклоняются от своего пути. «Определенной степени преломляемости всегда соответствует один и тот же цвет, — утверждал он, — а определенному цвету — одна и та же степень преломляемости».

Эта установка, подвергшись лишь незначительным изменениям, легла в основу всей теории цветового зрения. Так например, согласно этому принципу, любой луч красного света, пройдя через призму, отклонится от своего пути настолько, насколько полагается отклоняться всякому красному свету. Под выражением «красный свет» в наше время понимается свет, длина волн которого (обычно измеряемая миллимикронами) лежит в границах определенного участка спектра. Волновая длина красного света превышает длину волн оранжевого, та, в свою очередь, длину волн желтого и так далее, вплоть до фиолетового, представляющего участок самых коротких волн видимого спектра.

Как показал Ньютон, цветные объекты обладают цветом в силу того, что они отражают один участок спектра (то есть волны определенной длины) и поглощают остальные его части. Ньютон установил также, что для каждого цвета существует дополнительный и что сочетая эту пару цветных лучей, можно получить белесоватый цвет (чисто белого цвета, полученного впоследствии другими учеными, Ньютон не добился). И наконец, проектируя лучи любых двух спектральных полосок, он обнаружил третий цвет, занимающий в спектре промежуточное положение. Так, соединив красный цвет с зеленым, он получил желтый. Однако, смешав красный цвет с синим, он получил лиловый, которого в спектре нет вообще. Другие ученые, идя по его стопам, обнаружили, что для создания любого цвета, в том числе и белого, достаточно трех цветов — красного, зеленого и синего, впоследствии названных первичными, или основными.

В 1855 году знаменитый английский ученый Джемс Клерк Максвелл лолучнл с помощью фотографии первый в мире цветной снимок. Техника получения цветного изображения по способу Максвелла показана внизу. Ученый трижды сфотографировал цветные ленты: один раз — через красный светофильтр, второй раз — через зеленый, и третий — через синий, получив таким образом три черно-белых 

изображения (т. е. три цветоделенных негатива), которые затем были превращены в позитивы. Спроектировав последние на экран через соответствующие светофильтры — красный, зеленый и синий — ученый получил цветное изображение, воспроизводящее первоначальные цвета объекта. Классический опыт Максвелла лег в основу всех современных методов цветной фотографии к цветного телевидения.

Ньютона как физика не слишком интересовали физиологические свойства глаза и мозга, порождающие ощущение цвета. В 1801 году английский ученый Томас Юнг, обладавший исключительно широким диапазоном знаний, выдвинул гипотезу о существовании в сетчатке глаза трех родов чувствительных волокон, так называемых «приемников», реагирующих на три основных цвета: красный, зеленый или синий. Спустя пятьдесят лет гипотеза Юнга была развита знаменитым немецким ученым Гельмгольцем и впоследствии стала частью классической теории цветового зрения — общепринятой, но все еще не доказанной. Следует отметить, что цветовая слепота обычно объясняется отсутствием или расстройством одного, двух или трех «приемников». Тогда же, в середине прошлого столетия, Джемс Клерк Максвелл, крупнейший британский ученый своего века, с математической точностью определил, в какой пропорции необходимо смешивать основные цвета для получения желаемого цветового тона. В 1855 гоДу Максвеллу удалось получить первое в мире цветное фото: осветив объект через красный, затем зеленый и, наконец, синий светофильтр, он запечатлел изображение на черно-белых негативах. Полученные диапозитивы были вставлены в три проектора, снабженные соответствующими светофильтрами (т. е. «красный» снимок — красным фильтром и т. д.), и совмещенное изображение заиграло на экране всеми красками. Дальше мы увидим, что попробуй Максвелл тогда заменить эти фильтры другими или вообще удалить один из них, изучение цветного зрения пошло бы по другому пути, и тогда не пришлось бы писать сегодня эту статью.

Всякое цветовое ощущение, не укладывавшееся в рамки ньютоновской концепции цвета, считалось либо оптическим обманом, либо психологическим заблуждением. Как известно, легче всего можно «увидеть» несуществующий цвет, пристально всматриваясь с полминуты в яркое пятно. Если затем это пятно убрать, глаз в течение нескольких секунд будет видеть его подобие, так называемый «последовательный образ», окрашенный в дополнительный к подлинному цвет, так например, сине-зеленое пятно станет красным. Совершенно очевидно, что в данном случае дополнительный цвет возникает в результате «момента усталости» глаза или зрительных нервов, соединяющих глаз с мозгом. 

Гораздо загадочнее другое явление, о котором настойчиво твердил Гете, находивший время и для естественных наук. 

В своей пространной работе о цвете, он яростно нападал на Ньютона. Речь идет о цветных тенях, хорошо знакомых живописцам. Тени деревьев и других предметов, освещенных пламенем заката, нередко оказываются отчетливо окрашенными в синие тона. В 1794 году англо-американский ученый Бенджамин Томсон (граф Румфорд) показал, что синие тона существуют не только в воображении художников. Синюю тень будет бросать любой предмет, освещенный двумя источниками, из которых один испускает желто-оранжевый свет (подобный свету заходящего солнца), а другой — белый или белесоватый (подобный рассеянному свету остального неба). Румфорду удалось установить, что в подобных случаях тени всегда будут окрашены в цвет, дополнительный к тому, который падает вместе с белым.

Классическая теория, однако, не могла удовлетворительно объяснить, почему глаз видит тени окрашенными. И Румфорд в конце концов заключил, что окрашенность теней — не более, чем оптический обман.

Такова, в общих чертах классическая теория цветового зрения — плод труда крупнейших мыслителей последних трех столетий. Считалось, что она, за исключением нескольких отклонений, объясняет все явления. И хотя неоднократно ставились опыты по созданию «неньютоновских» цветовых тонов, подобных тем, которые наблюдаются в окрашенных тенях, появление таких тонов объяснялось «цветовым контрастом», то есть какими-то причудами глаза.

Давайте теперь рассмотрим эксперименты Эдвина Ланда приблизительно в том порядке, в каком он их ставил. Мы увидим, как постепенно накапливавшиеся доказательства убедили его в том, что классическая теория упустила из виду нечто исключительно важное и существенное в восприятии цветов.

Начнем с того дня 1955 года, когда Ланд решил, что для дальнейшего усовершенствования цветной пленки, применяемой в его «минутном» аппарате для одноступенного цветного фотографирования, ему необходимо более глубоко ознакомиться с природой цветового зрения. Поэтому он сконструировал систему проекционных аппаратов с тремя светофильтрами, подобную использованной в свое время Максвеллом.

В 1954 году глава фирмы «Поляроид» Эдвин Ланд, следуя примеру английского ученого, установил систему трех проекторов. Со времен Максвелла система эта применялась бесконечное число раз во всех лабораториях мира.

К своему великому удивлению Ланд обнаружил, что синий снимок объекта не понадобился вовсе и что при проектировании зеленого, или так называемого «короткого», снимка (зеленые световые волны коротки) можно обойтись без фильтра, но, тем не менее, получить вполне удовлетворительное цветное изображение. 

Разработанная Ландом схема получения изображения путем проектирования на экран красного и белого диапозитивов показана внизу справа. О методе этом, как впоследствии выяснил Ланд, выдающиеся исследователи знали еще в 1914 году, но, усомнившись в результатах, по-видимому перестали им интересоваться, а затем и вовсе о нем забыли. Во всяком случае, никаких объяснений по этому поводу и классической теории найти нельзя. Ланд задался целью поколебать основы трехкомпонентной теории. Один из наиболее эффектных опытов талантливого ученого и экспериментатора описан на следующей странице.

Новая игрушка доставила ему немало удовольствия. Он то заслонял лучи света пальцами, то менял фильтры, то удалял некоторые из них — просто для того, чтобы посмотреть, что же из этого получится. Однажды, когда работали только красный и зеленый аппараты, — синий был выключен, — Ланд удалил зеленый светофильтр. Поток белого света немедленно хлынул на экран, и красное изображение потонуло в нем. Когда же помощница Ланда Мерой Морс вдруг спросила, почему она все еще видит разные цвета, включая синий и зеленый, Ланд ответил, что это результат усталости глаза.

Весь остаток дня, рассказывал он потом, совесть естествоиспытателя не давала ему покоя. Действительно ли многоцветное изображение, увиденное Мерой Морс, было результатом усталости глаза? Или объяснение заключалось в чем-то другом, более существенном? В конце концов, не в силах заснуть от волнения, Ланд часа в два ночи отправился в лабораторию, чтобы повторить опыт. На сей раз он слегка притушил белый свет, соразмерив его силу с красным. В ту же минуту изображение заиграло всеми красками, и сколько Ланд ни смотрел на них, они не исчезали.

Очевидно усталость была ни при чем.

Приводим на этой странице схему опыта. В двух проекционных аппаратах находятся два черно-белых диапозитива. Один из них был снят через красный фильтр, другой — через зеленый, и поэтому они почти в любой своей точке отличаются друг от друга степенью непрозрачности. Так например, красный предмет на снимке, сделанное через красный фильтр, выйдет белым, то есть прозрачным. И этот же предмет на снимке, сделанном через зеленый фильтр, получится черным, то есть непрозрачным. Удобства ради, фотографическое изображение, полученное с помощью красного светофильтра, называют «длинным снимком», так как на него за,снята длинноволновая часть спектра. Изображение, полученное с помощью зеленого фильтра, пропускающего, в общем, все цвета спектра, кроме красного, называют «коротким снимком».

Длинный снимок проектируется на экран через красный фильтр. Короткий снимок проектируется без фильтра, то есть с помощью белого света. Оба изображения тщательно совмещаются. На экран попадает только красный и белый свет, причем интенсивность каждого в различных местах соответствует теням,

полутеням и прозрачным местам черно-белых диапозитивов в проекционных аппаратах. Казалось бы, что глаз увидит на экране только розовые, красные и черные тона. Ничего подобного! Он видит изображение в натуральных цветах, которое легко принять за цветную пленку кодахрома. Причем замечательные серые и черные тона так же не поддаются объяснению, как и остальные краски.

Можно ли сказать, что эти цвета существуют «в действительности»? Для того, чтобы ответить на этот вопрос, необходимо решить, что мы подразумеваем под «действительностью». Сознательно или нет, но мы впитали в себя ньютоновскую теорию и никак не можем согласиться с тем, что видим все цвета спектра, если заранее знаем, что по условиям опыта на экран попадают только белый и красный свет. Фотографы-любители, которым Ланд демонстрировал свой опыт, неизменно спрашивали его, нельзя ли сфотографировать на цветную пленку это загадочное красно-белое изображение и проверить, может ли аппарат запечатлеть все краски, о наличии которых они убедились собственными глазами. Более искушенные в оптике специалисты предлагали прибегнуть к спектроскопу (прибору измеряющему длину волн), чтобы установить «действительное» присутствие этих цветов.

Сфотографировав красно-белое изображение на цветной фильм, мы опять столкнемся с неожиданным результатом. Дело в том, что цветная пленка особенно хорошо фиксирует различные сочетания красных и розовых тонов. А раз пленка весьма добросовестно воспроизведет «красно-белое» изображение, то и глаз вновь увидит ту же магическую гамму неньютоновских красок.

Если же мы обратимся к спектроскопу, то ни в изображении на экране, ни в фотографии на цветной пленке он не обнаружит цветов в том смысле, в каком понимали слово «цвет» Ньютон, Гельмгольц и Максвелл. Свет «белого» аппарата позволяет спектроскопу довольно точно определить длину всех световых воли, кроме волн красных оттенков. Другими словами, желтые, оранжевые, зеленые, синие, белые и серые предметы дадут один и тот же широкий спектр волн различной длины, который специалист назовет красноватым или розоватым.

Задавшись целью доказать с полной убедительностью, что глаз различает цвета вне зависимости от длины воли, д-р Эдвин Лайд сконструировал «натриевый проектор», показанный вверху. В этом аппарате «короткий» снимок (черно-белое фото, снятое через зеленый — т. е. коротковолновый—фильтр) освещен пропущенным через зеленый фильтр белым светом обыкновенной вольфрамовой лампы. «Длинный» снимок (фото, сделанные через красный — т. е. длинный — фильтр) освещен натриевой газоразрядной лампой, испускающей желтый свет, волновая длина которого 589 миллимикронов (расположение источников света в спектре показано на спектральной схеме справа). Совместив эту пару снимков с помощью полупрозрачного зеркала, мы получим изумительно полноцветное изображение. «Желтый» свет натриевой газоразрядной лампы дает красные и оранжевые цвета, а свет, пропускаемый через зеленый фильтр, — зелено-голубые и синие.

Еще более удивительным оказалось то, что «желтый» свет способен дать также все зелено-голубые и синие цвета в изображении. Для этого натриевая газоразрядная лампа устанавливается позади «короткого» снимка, а вольфрамовая, теперь оснащенная красным светофильтром, — позади «длинного» снимка. В схемах на этой и следующей страницах указана длина каждой пары световых волн, необходимых для получения полноцветного изображения.

В НОВОМ СПЕКТРАЛЬНОМ АНАЛИЗЕ Эдвина Ланда (внизу) указаны длины волн, которые, согласно его методу, можно комбинировать для получения изобилующего богатством красок изображения. Явление это совершенно необъяснимо но классической теории. Для освещения двух черно-белых снимков объекта необходимы два источника света с различными длинами волн (см. описание на предыдущей странице). Коротковолновые источники должны освещать «короткий» снимок — фото, сделанное через зеленый светофильтр; длинноволновые должны освещать «длинный» снимок, сделанный через красный светофильтр. Световые волны длиною от 425 до 615 миллимикронов могут служить как «короткими», так и «длинными» источниками. Для получения полноцветного изображения на любопытном участке цветового обращения коротких воли необходимо, чтобы длинноволновый источник освещал «короткий» снимок. Полученные цвета воспроизведены на следующей странице.

Поскольку люди, впервые видящие эти красно-белые изображения, с трудом верят глазам своим, необходимо уточнить некоторые моменты. Все неньютоновские цвета, видимые на экране, продолжают существовать и при комнатном освещении, совершенно так же, как если бы мы имели дело с красками цветных диапозитивов. Кроме того, мы видим их не вследствие какой-нибудь необъяснимой игры воображения, вызванной, скажем, тем, что глаз «ожидает» увидеть яблоко красным. Цвета каждого изображения в точности соответствуют окраске фотографируемых объектов, о которой глаз далеко не всегда мог знать заранее, в особенности, когда на пленку попадали вещи, созданные рукой человека. Это положение легко продемонстрировать, поменяв местами длинный и короткий снимки в проекционных аппаратах: губы людей немедленно станут зелеными, а трава — красной.

Какой вывод можно сделать из этих фантастических наблюдений? Естественно заключить, по крайней мере предварительно, что если глаз и мозг продолжают видеть красный, зеленый или любой другой цвет все время, пока существует его источник, то данное ощущение цвета так же существует «в действительности», как и всякое другое.

Ланд, заинтересованный прежде всего в изучении самого факта цветового восприятия, не особенно заботится о том, может ли красно-белый способ по своей точности воспроизведения и богатству оттенков сравниться с хорошей цветной пленкой. Однако, по мере усовершенствования техники, улучшается и качество воспроизведения. Синие оттенки еще не всегда передаются удачно, но другие — в особенности телесного цвета — нередко выглядят более естественно, чем на цветных снимках или литографиях.

После блестящих результатов той памятной ночи, Ланд немедленно погрузился с головой в литературу по вопросам цветового зрения, чтобы выяснить, не получал ли кто-нибудь до него многокрасочные изображения таким же способом. Прошло около месяца, прежде чем один из сотрудников Ланда наткнулся на лаконическое и загадочное примечание в книге, изданной в 1925 году.

Оказалось, что Уилльям Ф. Фокс и Уилльям Ф. Хики в 1914 году взяли патенты на цветную киносъемку, при которой кадры черно-белой пленки попеременно снимались через красный фильтр и без фильтра, а затем проектировались на экран в том же порядке. Очевидно Фокс и Хики обходились без зеленого фильтра, потому что в те времена чувствительность кинопленки к длинным волнам (красному свету) была низкой, и «короткий снимок» получался сам собой без всякого светофильтра.

Дальнейшими поисками было установлено, что в Англии Антони Бернарди взял несколько патентов (первый в 1929 году) на проекты цветного кино, использовавшего при съемке красный и зеленый светофильтры, а при проектировании — красный и белый.

БЛИЖЕ ОЗНАКОМИВШИСЬ с неньютоновским спектром, мы убедимся, что он выглядит подобно этому. На схеме указано, какие цвета видит глаз при комбинировании различной длины световых волн с соответствующими «короткими)» и «длинными» снимками. Таким образом, если свет с волновой длиной в 500 миллимикронов сделать «коротким» источником, а волновая длина «длинного» источника превысит 580 миллимикронов, то появятся вес циста, кроме фиолетового. Если же длина волн «длинного» источника будет ниже 580 миллимикронов, то красный и зеленый цвета исчезнут, а при длине ниже 565 миллимикронов исчезает оранжевый цвет. И, наконец, при волновой длине ниже 515 миллимикронов, глаз видит лишь «ахроматическое», бледное и расплывчатое пятно. Следует отметить, что если длина полны «короткого» источника не превышает 570 миллимикронов (ото по классической теории Ньютона находится в желтом участке спектра), то даже при длине волны «длинного» источника в 585 миллимикронов (т. е. все еще в пределах желтого участка классического спектра), глаз видит изображение с полной гаммой цветов — от синего до красного.

Фокс, Хики и Бернарди полагали, что появление всех цветов спектра в красно-белых изображениях объясняется известной утомляемостью глаза. Как ни странно, в литературе нет упоминаний о том, что открытым явлением когда-либо заинтересовались признанные специалисты в области цветового зрения и попытались повторить эксперимент изобретателя.

В мае 1955 года Общество фотоконструкторов наградило Ланда медалью Прогресса, и по этому случаю он впервые сделал сообщение о новом открытии. Свой доклад ученый назвал «История Спящей красавицы», желая подчеркнуть тот факт, что работы пионеров красно-белой системы пролежали в забвении несколько десятков лет. Ланд начал с рассказа о том, как он забавлялся с тремя проекционными аппаратами, закрывая пальцами лучи света и изменяя цветовой баланс.

«По моему глубокому убеждению, — сказал Ланд, — в этой области научно-исследовательской работы такой наивный и непосредственный подход к исследуемому явлению играет не маловажную роль. Нужно собственными глазами убедиться в том, что красное не будет красным, зеленое — зеленым, а синее — синим, пока в поле зрения не попадет какой-нибудь посторонний цвет. Когда мы закрываем два любых проектора, оставляя работать третий, так называемый насыщенный цвет (то есть чистый-и яркий) теряет свою насыщенность. Но он ярко вспыхивает в то мгновение, когда на экран попадает окрашенный луч из любого другого проектора. Я смею утверждать, что именно зрительные ощущения, испытанные в такую минуту, вселяют уверенность, из которой рождаются гипотезы, переходящие затем в научные теории».

У Ланда крепла уверенность в том, что различные наблюдения над восприятием красок, считавшиеся малоинтересными и второстепенными аномалиями, тесно связаны с основными законами цветового зрения. Однако после доклада, прочитанного в 1955 году, Ланд оказался настолько загруженным делами фирмы «Поляроид», что не мог уделять достаточно времени дальнейшему экспериментированию. Только в конце 1957 года, когда Рочсстсрский технологический институт пригласил его прочитать лекцию, Лайд возобновил свои опыты и разработал вторую часть доклада о «Спящей красавице».

В самом начале лекции Ланд заявил, что и он сам, и его сотрудники, возобновив эксперименты, были немало смущены, ибо, по словам ученого, явление «Спящей красавицы», открытое еще в 1914 году, вовлекает нас либо в состояние волшебной путаницы, либо в область, которую нужно с психологической точки зрения рассматривать очень серьезно.

Красно-белые изображения людей и предметов, продемонстрированные на этой лекции, были гораздо эффектнее и красочнее первых образчиков, изготовленных в 1955 году.

Однако все, о чем говорил Ланд до сих пор, уже содержалось в работах Фокса и Хики и было известно еще в 1914 году. Не пойди Ланд дальше, его заслуга ограничилась бы тем, что он воскресил давно забытое открытие и взволновал ученые умы неожиданными вопросами.

Однако в своей лекции в Рочестере он продемонстрировал новый опыт, который выбивал почву из под ног классической теории гораздо решительнее, чем опыты с красно-белыми изображениями. В два проекционных аппарата вновь была вставлена пара черно-белых снимков — длинный и короткий. В проекторе с длинным снимком стоял, как обычно, красный фильтр, но луч второго аппарата Ланд пропустил через оранжевый фильтр. И вновь зрители увидели на экране богатейшую гамму красок, в которую входили желтые, зеленые и даже кое-где синие тона.

Пока короткий снимок проектировался при помощи белого света, содержащего все длины волн, еще можно было предполагать, что красно-белое изображение каким-то необъяснимым образом черпало все необходимые цвета из этого света. Но сочетание красного света с оранжевым уже не оставляло места для такого предположения.

В заключение лекции Ланд высказал догадку, что человеческий глаз был создан для восприятия всего существующего в природе и, быть может, поэтому в искусственной обстановке аналитического эксперимента, разработанного на основании данных спектроскопии и построенного на сопоставлении бесформенных цветовых пятен, сложность аппарата зрения осталась учеными незамеченной.

По мнению Ланда, проведенные эксперименты дают возможность предположить, что цветовое зрение возникло в тот момент эволюции, когда, благодаря какой-то генетической случайности, родилось животное, сетчатка которого была способна отличать длинные волны от коротких. «Мыслимо ли, — спрашивает Ланд, — что система только одной пары взаимосвязанных чувствительных волокон («приемников») дала этому животному возможность воспринимать цвета спектра: красный, оранжевый, желтый, зеленый и даже голубой? Такое животное видело бы притаившегося в листве леопарда гораздо лучше, чем другие животные, it в борьбе за существование имело бы перед ними преимущество. Оно пережило бы леопарда и создавало бы мир, в котором мы теперь живем».

Если сочетание красного света с оранжевым позволяет глазу видеть фактически все цвета спектра, вероятно, подобного эффекта можно добиться и с помощью других комбинаций цветов? Чтобы выяснить это, Ланд заказал своей мастерской особый прибор для детального

исследования длинных и коротких снимков, используя в качестве источников света две узкие полосы спектра, выбранные из любой его части.

Ланд обнаружил, что глаз обладает способностью воссоздавать все краски и оттенки с помощью всего лишь двух волн ньютоновского спектра, выбранных почти произвольно. Причем в некоторых частях спектра одна волна может отстоять от второй всего лишь на 10 миллимикронов. А так как весь видимый спектр лежит в участке 400-700 миллимикронов, то, следовательно, разница в длине волн, дающих возможность видеть цвета, местами составляет менее 10 частей из трехсот, или, иначе говоря, около трех процентов всей протяженности спектра.

Теперь уже, по-видимому, ист сомнений, что механизм приема и обработки глазом цветовой информации устроен значительно сложнее, чем это представлялось Томасу Юнгу, верившему в систему трех родов чувствительных волокон, каждое из которых реагирует на один из основных цветов. Исходя из экспериментов Ланда, можно предположить, что глаз отчасти напоминает приемную трубку телевизора, которая для воспроизведения цветового изображения нуждается по меньшей мере в двух достаточно отличающихся друг от друга сигналах цветовой информации (при одном сигнале получается черно-белое изображение). Волновая длина сигналов не играет почти никакой роли; важно, что они содержат в себе высказанные условным кодом сведения, необходимые глазу и мозгу для создания цветового ощущения.

Исходя из этого принципа, мы можем считать, что лучи красного и белого света в экспериментах доктора Ланда — это и есть сигналы, необходимые глазу для восприятия цвета. Их условный код создается черно-белыми диапозитивами в проекционных аппаратах. Если вставить в проектор два тождественных диапозитива, и если они оба принадлежат к категории коротких снимков, то глаз, как и следовало ожидать, кроме светового красновато-коричневого пятна, ничего на экране не увидит.

Сведения, необходимые глазу для восприятия цвета, принадлежат к области, изучаемой теорией информации. Согласно этой теории, информация имеет в каком-то смысле отношение к степени произвольности сигнала. Глазу, видимо, нужно получить два разных сигнала, как-то отличающихся друг от друга, но обязательно относящихся к одному и тому же изображению. Короче говоря, оба сигнала должны быть почти тождественны во всем, за исключением «цветовой» информации.

Доктор Ланд отнюдь не утверждает, что цветовое зрение обязательно должно основываться на двух сигналах. Его установка следующая: в процессе эволюции, в процессе борьбы за существование произошло великое событие в тот момент, когда природа сотворила глаз, способный каким-то образом воспринимать цвета, делая различие между волной подлиннее и волной покороче; вполне возможно, что глаз имеет три, четыре или даже большее количество «приемников». Но если это так, то остается загадкой, почему природа не удовлетворилась двумя «приемниками».

В этой схеме сопоставлены условия, необходимые для получения цветного изображения по методу Линда, т. е. путем освещения «длинных» н «коротких» снимков (см. текст статьи) двумя световыми источниками различной волновой длины. Основным условием длм получения цветного изображения является, как показано на схеме, не длина волны, а соотношение яркости двух световых источников в различных участках снимка. Наивысшая точка яркости каждого источника света обозначена числом 100, а менее яркие точки — соответствующими цифрами. Когда дла луча света спроектированы в одном направлении, белые элементы снимка оказываются там, где яркость обоих световых сигналов приближается к 100% (заметим, однако, что в абсолютных величинах свет одного источника может в несколько раз превышать яркость другого). Нее остальные точки, кажущиеся нейтральными — от серых до черных, — расположены у прямой, проведенной под углом в 45 градусов. По обе стороны линии разбросаны точки, которые глаз воспринимает как окрашенные. «Теплые» цвета: красные, оранжевые, зеленые, коричневые — лежат выше линии и слева. «Холодные»: зеленые н синие — лежат ниже ее, справа.

Вряд ли можно сомневаться, что сделанное открытие в конце концов приведет к развитию новой техники воспроизведения цветов, которая оставит далеко позади все существующие ныне методы. Новые принципы передачи глазу цветовой информации могут оказаться особенно плодотворными в телевидении.

Современные системы цветного телевидения дают глазу возможность видеть ньютоновские красные, зеленые и синие тона, воспроизводимые светящимися веществами (люминофорами), нанесенными на поверхность приемной трубки. Внутри трубки люминофоры разного свечения (красного, зеленого и синего) светятся под влиянием трех направленных на них пучков электронов, связанных с тремя различными сигналами. Каждый пучок несет с собой информацию, относящуюся к данному цвету. Мы можем, однако, легко вообразить себе совершенно другую систему, построенную на открытом Ландом «красно-белом» принципе. На экран будут доходить не три, а два пучка. Один будет воспроизводить черно-белое изображение (полученное в студии с помощью зеленого светофильтра), другой же, несущий цветовую информацию, будет активизировать красный люминофор, вплетая в черно-белое изображение красные тона и оттенки. Такая система будет отличаться чрезвычайной устойчивостью и устранит существующую теперь необходимость поддерживать шаткое равновесие цветов и яркостей. Насколько эта устойчивость компенсирует вероятное ухудшение качества и интенсивности синих тонов, нужно будет установить путем контрольных испытаний.

Если синие тона будут плохи, то можно, оставив в приемной трубке голубой люминофор, заменить зеленый белым. Ланд установил, что сочетание красного, белого и голубого дает изумительные результаты (факт, ранее обнаруженный Бернарди). Но все это не более, чем догадки и предположения. Не может быть сомнения, что технология воспроизведения цветов, освободившись от оков красно-зелено-голубых сочетаний, выдвинет немало плодотворных идей.

Ланд еще не добился удовлетворительной для него формулировки законов цветового зрения. Но, по его мнению, многие положения, связанные с ньютоновским спектром, должны быть пересмотрены в свете новых данных. Столкнувшись с изолированным участком спектра, — будь то красная, зеленая или голубая полоска, — глаз, вне всякого сомнения, знает, с каким цветом он имеет дело, и, видимо, ему нет нужды выяснять длины волн.

Нерешенным остается еще один интересный вопрос. Какой мир мы видим вокруг себя — ньютоновский или ландовский? Когда мы смотрим на красный предмет, какие световые волны попадают к нам в глаз — настоящие ньютоновские, длиной от 630 до 700 миллимикронов, или же световые волны любых частот, которые только кажутся красными?

По словам Ланда, мы живем в центре особого мира, но того не сознаем, потому что солнце и другие естественные источники света излучают огромное количество световых волн любой длины. Кроме того, все пигменты и краски, как природные, так и искусственные, отражают широкие участки видимого спектра с его диапазоном волн. Почти невозможно изготовить краску, или пигмент, которые отражали бы только узкую полоску спектра. Человеку, однако, удалось изготовить окрашенные вещества, имеющие шесть основных цветных «пиков», в красной, оранжевой, желтой, зеленой, синей и фиолетовой областях ньютоновского спектра, то есть между 400 и 700 миллимикронов.

Из опытов Ланда ясно видно, что если бы нам удалось сосредоточить в узком участке спектра, скажем в его желтой части (между 560 и 590 миллимикронами), эти же шесть пиков, не нарушив их положения, и затем продемонстрировать их глазу, то мы увидели бы все знакомые нам цвета спектра. Ведь длинный и короткий снимки Ланда можно рассматривать как средство, с помощью которого мы переносим все цвета и краски земного мира в произвольно выбранный, ограниченный участок спектра. Так например, применяя в одном из проекционных аппаратов желтый свет с длиной волны в 570 миллимикронов, а в другом — 589 миллимикронов, мы как бы втискиваем все краски окружающего нас мира (ничем не нарушив их сложнейших взаимоотношений) в участок спектра от 570 до 589 миллимикронов.

Со времен Ньютона измерения спектроскопии и эксперименты колориметрии находились в полном согласии друг с другом, потому что ни в мире природы, ни в мире человека не появлялось исключений, если к таковым не причислять «окрашенных теней». Но даже если принять их во внимание, такие исключения не могли поколебать стройный ряд опытов и теорий, — все что было сказано о цвете Ньютоном и позднее Гельмгольцем и Максвеллом. Когда Фокс, Хики и Бернарди получили неньютоновские цвета, тем самым впервые прорвавшись сквозь нерушимую стену нашего особого мира (существенно, что они сделали это с помощью фотографии), ни они сами, ни другие ученые не осознали, что стена дала трещину.

Только Ланду удалось показать, что с помощью фотографических изображений мы можем перенестись в совершенно иные цветовые миры, где глаз видит все как прежде, но где цвета оказываются связанными с волнами другой длины, больше того — с волной какой угодно длины, выбранной по нашему усмотрению. Однако, разрушив предполагаемую реальность понятия цвета! Ланд в то же время продемонстрировал вызывающую восхищение сложность аппарата зрения, о существовании которой мы до сих пор не подозревали. ▼