Вильгельм Фридрих Оствальд
Искусство цвета. Цветоведение: теория цветового пространства

Часть первая
Общее учение о цветах

Глава I
История учения о цветах

Общее. В научной литературе еще не имеется основательного труда, посвященного истории науки о цветах.

Гёте, который в течение многих лет собирал материал для такой работы, имея в виду дать связное изложение предмета, отказался от своего намерения при попытке осуществить свой план, и ограничился изданием собранного материала в необработанном виде. Он понимал, что подобный труд представлял бы весьма ценное научное произведение, но считал себя не обладающим в достаточной мере необходимыми специальными познаниями.

Другие исследователи в этой области шли по тому же пути, т. е. собирали материал и издавали его; но для целостного, связного изложения данная отрасль науки оказывалась все еще не вполне созревшей.

Первые попытки

Попытки греческих и римских авторов выяснить природу наших цветовых переживаний очень несовершенны. Древние авторы перечисляют, как различные цвета, только белый, черный, желтый и красный. Встречающиеся в памятниках искусства египтян также синий и зеленый цвета не рассматриваются, как самостоятельные, а причисляются к черному цвету.

Из описаний красящих веществ и по сохранившимся сочинениям о красках видно, что древним народам были известны также синие красящие вещества. Вероятно, яркий зеленовато-синий силикат медно-натриевой соли, который еще и теперь называется египетской голубой, был первым искусственно приготовленным красящим веществом. Древним были известны также индиго, медная лазурь и, позднее, ультрамарин. Для получения желтых и красных тонов служили соответствующие, часто встречающиеся в природе, сорта охры. В качестве черной краски употреблялся измельченный уголь. Связывающим веществом (цементом) были камедь и воск.

Подобно тому, как в древнем периоде исторического развития музыки, тот или иной музыкант к первоначальным пяти тонам гаммы прибавлял еще один тон, – в истории практического использования красок можно наблюдать, как средства крашения умножались с открытием новых красящих веществ. Бесчисленные опыты получения красок из различных, встречающихся в природе красителей – цветов растений, – не удавались, так как полученные соединения оказывались весьма непрочными. Однако с течением времени удалось найти некоторые красители, – как в животном, так и в растительном мире, – удовлетворяющие и более строгим требованиям.

Древним принадлежит открытие пурпура в некоторых улитках. Средние века дали нам зеленое красящее вещество крушинной ягоды, желтое, красное и фиолетовое красильных деревьев, кармин и шафран. Древним были также известны сурик и киноварь, между которыми они не делали различия. Средние века добавили еще синие кобальтовые вещества.

Развитие химии с XVIII века очень быстро пополнило этот список. Появление берлинской лазури, швейнфуртской зелени, различных соединений хрома, искусственно приготовленного ультрамарина – отмечает последовательные ступени этого развития. Количество органических красителей также увеличилось благодаря все более оживляющейся мировой торговле.

Целые потоки красителей полились на мировой рынок благодаря открытию – во второй половине XIX века – синтеза красящих веществ из продуктов сухой перегонки каменного угля. Мы еще и теперь находимся в этой области в стадии дальнейшего развития.

Теперь, после того как уже найдены в щелочных и кислых красящих веществах представители всех цветов, работа ведется в том направлении, чтобы придать краскам наибольшую стойкость и прочность по отношению к выцветанию, трению, мытью, поту, грязи и т. д., какую только позволяет достичь современная техника.

Красящие вещества и цвета

Предыдущий обзор развития наших знаний о красящих веществах мы привели все необходимое введение для изучения цветов.

Грандиозная попытка методического изложения науки о цветах, сделанная Гёте, не удалась потому, что в его эпоху непосредственно были еще мало изучены зеленые и фиолетовые цвета, ибо существующие в те время красители не были достаточно чистыми.

Мы должны строго различать понятия: цвет и краска (красящее вещество).

Цветом называется то ощущение, которое возникает в результате передачи соответствующих внешних раздражений, вызванных светом, – через посредство глаза и зрительного нерва – в мозг. Цвет можно ощущать и без краски: стоит только закрыть глаза и слабо прижать глазное яблоко, как появятся различные цветовые и световые эффекты. Существуют люди, и таких немало, – которые по произволу в самой глубокой темноте, без всякого внешнего раздражения, могут вызвать в своем сознании цветовые образы.

Мы должны поэтому раз навсегда принять к сведению, что словом «цвет» обозначается лишь определенный класс психических переживаний, именно те переживания, которые возникают у нас, обычно благодаря раздражению глаза лучистой энергией или светом; но это же самое переживание мы можем получить и другими путями – через какое-либо иное раздражение зрительного нерва или же в результате некоторой внутренней деятельности. Те же химические вещества, при виде которых у нас появляется ощущение «цвета», называются красящими веществами. Энергия, которая обычно обусловливает такое раздражение глаза, называется светом.

Ньютоновское учение о цветах

Замечательно, что несмотря на знание многочисленных красок, находивших себе применение в уже высоко развитой живописи – попытки расположить все цвета в стройную и удобообозримую систему долгое время отсутствовали.

Даже Леонардо да Винчи (1452–1519), являющий собой столь редкую комбинацию дарований, человек высокой художественной одаренности и строгого научного мышления, – даже он, с его даром научных предвидений, не высказал ни одной ценной мысли в столь близкой ему области.

Понадобилось вмешательство совершенно с другой стороны физики, – чтобы доказать самую возможность научно обоснованного упорядочения мира цветов. Этот шаг вперед удался Исааку Ньютону (1643–1727), первым достижением которого было открытие зависимости между преломлением света и цветом. Он доказал, что белый свет, который до него принимали за однородный, разлагается после преломления в призме на множество разнородных световых волн, характеризуемых различной преломляемостью.

Параллельно с этим чисто физическим явлением идет другое, чисто психологическое, – а именно ощущение цвета, которое вызывается в глазу этими отдельными составляющими белого света. Цвета образуют беспрерывный ряд, как и различия в преломлении.

Свет наименьше преломляемый вызывает ощущение красного цвета; затем следуют цвета: оранжевый, желтый, лиственная зелень (желто-зеленый), морская зелень (сине-зеленый), холодно-синяя (зелено-синий), синий (ультрамарин) и в самом конце фиолетовый, которому соответствует самое сильное преломление.

Позднейшие исследования установили, что имеется еще «невидимым свет» с обоих концов спектра, т. е. лучистая энергия, не вызывающая в нашем глазу ощущения цвета, а потому и невидимая. В дальнейшем мы ею не будем заниматься.

Благодаря близкой ассоциации между двумя упомянутыми родами явлений издавна признавалась зависимость более тесная, чем существует на самом деле. Так как вышеупомянутые цвета вполне определенно соответствуют световым волнам с определенными показателями преломления (что в дальнейшем было сведено к длине световой волны и числу колебаний), то и предполагали, что связь физических свойств раздражения с психологическими явлениями непосредственна; поэтому не раз делали попытку установить между числом колебаний и цветом такую же тесную закономерную связь, какая существует между числом колебаний и высотой тона в мире звуков. Ни одна из подобного рода попыток не удалась, и в дальнейшем нам станет понятным, почему такая неудача была неизбежна.

Противоречие

В то время как высота тона звука и число колебаний так связаны между собой, что все время с увеличением числа колебаний тон становится выше и наоборот, – так что звуки, соответствующие неметрическому ряду чисел колебания а. 2n (где «а» есть любое число, а для «n» берем последовательно натуральный ряд чисел – 1, 2, 3, 4 и т. д.), дают психологический ряд равнозначащих ступеней (октав) – цвета же ведут себя совсем иначе.

C возрастанием числа колебаний цвета вначале удаляются от первоначального цвета (красного) – так же, как это имеет место у звука. Но это удаление не является постоянным; достигая цвета «морской зелени» (Seegrün), цвета опять начинают приближаться к красному, и в фиолетовом почти совпадают с ним. Невероятность этого нас только потому и не поражает, что явление это знакомо нам с детства. Действительно, мы нигде не встречаем подобного соотношения; мы не знаем такого случая, когда при изменении раздражения в одном и том же направлении ощущение изменилось бы в том же направлении, а затем делало бы поворот и начинало приближаться к первоначальному исходному ощущению. В то время как красный и фиолетовый цвета наибольшим образом отличаются друг от друга в отношении числа колебаний и длины волн, так как находятся на противоположных концах спектора, который охватывает весь видимый свет, – ощущения, соответствующие этим наиболее различным раздражениям, совсем близки друг к другу и стремятся как бы к тождеству.

В дальнейшем мы будем иметь возможность вернуться к этой проблеме, чтобы разрешить указанное противоречие. Здесь мы имеем ввиду только предостеречь читателя от ошибочного пути, на который многие серьезные исследователи попадали и с которого потом уже никогда не сходили.

Цветовой круг

Открытие Ньютона первоначально было во всяком случае настолько интересным и плодотворным, что вышеуказанное затруднение не чувствовалось. Ньютон непосредственно применил свое открытие к первичному упорядочению мира цветов, расположив в замкнутый цветовой круг цвета своего «спектра», полученные посредством призмы, разлагая белый свет на его составные элементы и добавляя недостающий, но имеющийся в живописи и крашении пурпурный цвет. Это дало вполне определенный ряд «цветовых тонов» (как мы будем отныне называть это свойство цветов), в котором каждый цвет связан с соседним посредством непрерывных переходов. Эта непрерывность указывает на то, что можно постепенно, без всяких скачков, перейти от одного цветного тона к другому. Кругообразное, в себе замыкающееся расположение цветов указывает на то, что существует два пути от одного цвета к другому, один более короткий, другой более длинный. Так, в цветовом круге можно перейти от желтого к фиолетовому постепенно через оранжевый и красный, или через желто-зеленый, морскую зелень, холодно-синий; последний путь длиннее первого.

Это открытие кругообразного расположения цветов имеет основоположное значение для систематизации цветовых тонов вообще. Здесь вкралась, однако, следующая ошибка. Из того факта, что удалось упорядочить цветовые тона, полагали, что цвета вообще упорядочены, что и с фактической и с логической точки зрения является безусловно грубой ошибкой, неблагоприятные последствия которой распространяются и на наше время.

Деление цветового круга

Ньютон впервые указал, что цветовой круг благодаря постепенному переходу одного цвета в другой содержит бесконечное множество разных цветов, которые, однако, можно уложить в небольшое количество естественно образующихся групп. Он различал семь таких групп – по аналогии с семью тонами диатонической гаммы, и таким образом Ньютон является предтечею ошибочной тенденции уподоблять цвета звукам. Эти семь цветов были: красный, оранжевый, желтый, зеленый, холодно-синий, ультрамарин и фиолетовый. С 8 цветовыми тонами, которые мы в настоящее время различаем, они вполне совпадают, за исключением одного пункта: мы разлагаем зеленый цвет на два цвета – холодную морскую зелень и теплую лиственную зелень. Оба эти цвета для непосредственного ощущения так же различны, как, примерно, красный и фиолетовый.

Семь цветов Ньютона стали необычайно популярными. Даже тогда, когда наука и практика в течение нескольких столетий пользовались другой (неудовлетворительной) шестиступенной системой, – семь цветов радуги (в коей фактически мы видим лишь три), и семь цветов белого света играли у поэтов и писателей свою роль; поэты и писатели часто, вообще, раз переняв какую-нибудь уже давно преодоленную наукой ошибку, пользуются ею, как поэтическим средством.

Первым, кто попробовал практически испробовать семичленный цветовой круг Ньютона, был франкфуртский гравировщик по меди Ле Блон, который около 1730 г. применял семь цветов Ньютона для цветного печатания. Но вскоре он пришел к заключению, что тех же результатов можно достичь, пользуясь всего тремя цветами, а именно: желтым, красным и синим. К такому же решению этой проблемы одновременно с ним пришел и его конкурент, Готье из Парижа, вступивший с ним в спор за приоритет.

Учение о трех цветах

Метод трех цветов вскоре нашел широкое применение и в других отраслях техники, несмотря на его коренное несовершенство. Около 1737 года Дюфей описал, как посредством трех цветов (желтого, красного и синего) можно получить, при крашении материи и смешанные цвета всех цветовых тонов. Этот способ в основном и по сей день остался; тем же, только красящие вещества, которым мы придаем желтый, красный и синий цвета, изменились, благодаря развитию техники в области приготовления красок.

Беке, который будучи знаком с красками, но совершенно не знакомый с наукой о цветах, – эту новость, имеющую уже 200-летнюю давность, в наши дни преподнес науке и технике как свое собственное открытие, – «естественное» учение о цветах, пытаясь прикрыть старые недостатки новыми дополнениями еще более низкого качества. Но развитие шло дальше.


Рис. 1


Рис. 2


Так как ошибка, о которой здесь идет речь, все же еще очень распространена, – необходимо здесь же указать на ее источник, хотя обстоятельное исследование может быть сделано только впоследствии. Мы заранее высказываем следующее положение: при смешении двух цветов можно получить все цветовые тона, находящиеся между ними. Располагая по Ньютону цвета в круге, мы получаем из смеси каких бы то ни было двух цветов b (рис. 1) – все цветовые тона цветов, находящиеся между а и b. При дополнении цветового круга всеми смесями цветов с белым, находящимся в центре круга, – таким образом, что из чистых цветов, помещенных по окружности, на каждом соответствующем радиусе, мы получаем все смеси с белым цветом – прямая аb представляет все смеси цветов а и b. Очевидно, что смешанные цвета не так чисты как цвета их составляющие, потому что в результате смешения одновременно возникает и белый цвет и тем в большем количестве, чем больше а удалено от b. Рассматривая представленную на рис. 1 геометрическую фигуру, можно прийти к заключению, что каждая группа трех цветов с, d, е, которые так расположены, что образованный ими треугольник включает в себя центр, могут дать все смеси цветов, соответствующих по цветовому тону всей окружности. Это объясняется тем, что какой бы радиус мы ни взяли, он должен, идя от окружности к центру, пересечь одну из этих трех линий смешения цветов. В то же время видно, что число три есть минимальное количество цветов, при помощи которых можно этого достигнуть, так как два цвета дадут только одну линию, которая случайно может и проходить через центр, но никак не образует поверхности, которая бы окружала его. На этом зиждется тот факт, что посредством удачно подобранных трех цветов можно получить все цветовые тона, но никоим образом не все цвета вообще. Даже в самом удачном случае, когда все три цвета находятся на окружности, на равном друг от друга расстоянии и являются, следовательно, «чистыми» цветами (рис. 2), даже в этом случае из всей поверхности круга, содержащей в себе все возможные цвета, возникающие из смешения спектральных цветов[1], наш треугольник смешения цветов покрывает лишь 2/5 площади, остальные же возможные смеси цветов, лежащие вне этого треугольника, – посредством смешения данных трех цветов получены быть не могут[2].

Из многих практических последствий, которые отсюда вытекают, отметим только – что совершенно невозможно получать верные по цвету фотографии посредством трехцветной фотографии по аутохромному способу. Гораздо более выгодные условия нам дают такие способы, где вместо аддитивного (слагательного) смешения цветов мы имеем дело с субтрактивным (вычитательным) где, напр., различно окрашенные слои расположены друг на друге. Но даже в данном случае необходимы не три, а пять слоев для того, чтобы результаты были вполне удовлетворительны.

Другие попытки упорядочить мир цветов

Независимо от расположения цветов в спекторе, некоторые художники, и вообще люди, знающие толк в красках, пробовали представить весь мир цветов в удобопонятной форме. Самая старинная таблица красок, изданная в Стокгольме И. Бреннером в 1680 г., очень примитивна и представляет собой простое собрание всего имеющегося материала.

Некоторый прогресс мы видим у Р. Валлера (1689), который все цвета расположил в виде квадратной сетки; на одной из пересекающихся сторон квадрата он поместил: испанскую белую, горную синь, ультрамарин, шмальту, лакмус, индиго, тушь, – а на другой: белила, свинцовую окись, желтую смолу, охру, желтый сернистый мышьяк, умбру, сурик, жженную охру, киноварь, кармин, сургуч, драконову кровь, красный сурик (красное железо) и сажу. В квадратиках сетки были помещены смеси из соответствующих пар. Как видно из выше сказанного, Валлер отделил синие краски от желтых и красных, и поэтому получил смеси только из таких пар. Он упустил, следовательно, из вида то, что полную таблицу он получил бы, разместив на каждой стороне своей сетки все краски; затем он брал для каждой пары цветов только одну смесь (в равных частях) – иначе его таблица имела бы слишком большие размеры. В этом случае, несомненно, были бы недостаточны и два измерения его таблицы.

Треугольники Майера

Трудности, которые были обойдены, но не преодолены, были отчасти устранены двумя поколениями позже, выдающимся математиком Тобиасом Истером в Геттингене (в 1745 г.). Он исходил из теории трех цветов и приготовил сначала двойные, а потом тройные смеси из основных цветов: желтого, красного, синего, – по ступеням в 1/12 таким образом, он получил всевозможные комбинации в пределах 12 ступеней. Все эти смеси он изобразил в виде трехугольника, в угла которого разместил три чистые цвета, по сторонам же коего находились смеси из двух цветов, а внутри треугольника находились смеси из трех цветов.

Кроме этого, он составил еще целый ряд других треугольников, которые также изображали собой смеси из основных цветов с определенной прибавкой белого или черного. Таким образом, он предполагал разместить все мыслимые цвета.

Но он потерпел неудачу, так как не располагал идеальными красителями для своих основных цветов. Кроме того, в центре его первого треугольника образовались тусклые смеси, повторявшиеся и в других треугольниках. Майер не опубликовал свою работу: возможно, что он сам видел ее недостатки; она была издана после его смерти Лихтенбергом.

Цветовая пирамида Ламберта

Значительный шаг вперед, сравнительно с Майером, сделал И. Г. Ламберт, который был не только физиком и математиком, но и недюжинным философом. Следуя по экспериментальному пути, он нашел сперва три красителя, благодаря которым ему удавалось приготовить самые чистые составные цвета. Эти красители были: желтая смола, кармин и берлинская лазурь. Ламберт установил также эквиваленты, т. е. те количественные соотношения, которые дают правильный средний цвет; понятно, он мог только приблизительно определить их, но неточно измерить. Эти эквиваленты и дали те единицы, с которыми он приготовлял свои смеси. Он констатировал также, что его красители в эквивалентной тройной смеси дают черный цвет. Поэтому ему не было надобности отдельно его подмешивать. Увеличение количества белого цвета Ламберт достигал тем, что свои смеси постепенно, ступенеобразно, все более тонкими слоями, наносил на бумагу, так что белый цвет последней все более просвечивал. В то же время он постепенно уменьшал размеры треугольников, содержащих белый цвет, так как с увеличением количества белого цвета становится все более трудным отличать краски друг от друга. Треугольники были положены один на другой, и таким образом получилась трехгранная пирамида.

Следует признать, что этот труд[3] содержит множество правильных и ценных мыслей. Так как старое издание этой работы (1772 г.) сохранилось только в нескольких экземплярах, то, в целях популяризации, она будет отпечатана в журнале «Die Farbe», (Leipzig, Verlag Unesma).

Цветовой шар Рунге

Подобно пирамиде Ламберта построен и цветовой шар О. Рунге[4].

Шаг вперед был сделан тем, что белый и черный цвета стали рассматриваться одинаковым образом, чего в предыдущих работах мы не видим. Рунге поместил белый цвет на одном полюсе своего шара, черный на противоположном; между обоими, на оси, был помещен серый цвет, наиболее чистые цвета нашли свое место по экватору, а все остальные, как смеси с белым, черным или серым, оказались в соответствующих промежутках.

Шаг назад в его работе заключается в том, что он не сохранил определенных ступеней, как мы встречали это у Майера и Ламберта (Рунге, по-видимому, не был знаком с их трудами). Благодаря этому он вновь удалился от мысли о нормированнии цветов, что мы встречаем уже у этих более старых исследователей. В остальном его труд должен быть отмечен как почти окончательное решение вопроса.

Цветовой полушар по Шеврёлю

Двумя поколениями позже (1861 г.), химик Шеврёль опубликовал свою систему цветов. Она бы, конечно, не могла претендовать на то, чтоб об ней упоминалось в нашем сокращенном изложении истории цветоведения, если бы мы имели в виду перечислить только успехи науки, так как его система является шагом назад в сравнении с тем, что было достигнуто до него Ламбертом и Рунге. Но особое положение изобретателя и та поддержка, которая была ему оказана Парижской академией наук, привлекли всеобщее внимание к его системе, так что ее нельзя исключить из нашего исторического очерка. Почти все опыты практического расположения цветов того времени были основаны на системе Шеврёля и, конечно, не имели успеха благодаря ее недостаткам.

Эти недостатки заключаются в том, что в системе Шеврёля точно так же, как в самой первой, исходящей от Майера, системе цветов, одинаковые смеси (смеси с черным) повторяются дважды, так что первое условие всякого расположения (систематизации) цветов, что каждому цвету принадлежит лишь одно место и каждому месту принадлежит один лишь цвет, при этом нарушается, в то время, как у Ламберта и Рунге оно соблюдено. Этим и объясняется, что его система цветов в крашении шерсти применялась лишь частично даже в том предприятии, где он был директором химической части, а именно в государственной парижской фабрике гобеленов. Полное применение расположения цветов по Шеврёлю никогда не удавилось, что и служит доказательством ее практической непригодности.

Достижения и промахи

Основная идея расположения цветов, идущая от Т. Майера, это – тройственный характер совокупности всех цветов, следствием чего является невозможность разместить их на поверхности, но лишь в пространстве с его тремя измерениями. Этого придерживались Ламберт, Рунге и Шеврёль и их последователи, и это составляет постоянную идею во всех систематиках цветов.

Вторая важная мысль, высказанная, хотя и недостаточно доказательно, уже Майером, это – включение белого и черного, в качестве самостоятельных цветов, в число других цветов. То, что было не вполне осознано здесь Майером и Ламбертом, – Рунге представлял себе с полной ясностью. У Шеврёля мысль о равноправности белого и черного вновь захирела.

Общим же всем системам упорядочения мира цветов недостатком имеющимся во всех этих системах, вплоть до самых новейших, является отсутствие количественных измерений. Цветовой круг сплошь и рядом разбит произвольно и ошибочно таким образом, что цвета желтый, красный и синий образуют равноотстоящую друг от друга тройку. При таком расположении в качестве дополнительных цветов получаются пары: желтый – фиолетовый, оранжевый – синий, красный – зеленый, что неверно. Эту ошибку не искоренили не только указание Вюнша в начале XIX века, но и повторное указание Гельмгольца во второй половине того же века – на то, что дополнительный цвет для желтого есть синий, так как только при смеси этих двух цветов мы получаем серый (желтый же и фиолетовый дают красный). Только в наше время она начинает изживаться, и то не без болезненных рецидивов. Отсутствует у Рунге также правило для правильного построения серых и хроматических цветовых рядов.

Другие стороны науки о цветах

Представленные до сих пор исторические сведения касались, главным образом, первой проблемы рационального учения о цветах, а именно: упорядоченного расположения цветов. Все то, чего можно было достичь без измерений, – Рунге достиг. Сам он умер очень молодым. После его работ прошло больше столетия господства по большей части ложных воззрений, пока не был сделан следующий шаг вперед от Рунге, благодаря открытию измерения цветов. В этом направлении нам уж ничего больше не остается ни искать, ни находить. О развитии физической и химической стороны учения о цветах нам много говорить не приходится. XIX век внес в науку о свете победу теории световых волн над корпускулярной теорией, это обстоятельство не имело, однако, осязательного влияния на учение о цветах. Так же мало влиятельными на развитие этой дисциплины оказались те химические открытия новых красящих веществ, которые во второй половине XIX века совершались таким бурным темпом. Зато развитие физиологии имело большое оживляющее влияние на изучаемую нами дисциплину, начиная с середины девятнадцатого столетия.

Учение Гёте о цветах

Попытки Гёте создать законченное учение о цветах дали первый толчок для развития мысли в этом направлении. С полным правом он выступил против господствовавшего в то время взгляда, поддерживавшегося физическими открытиями Ньютона и утверждавшего, что наука о цветах относится к физике. Гёте с особой яркостью отметил влияние химии, а в особенности физиологии на данную дисциплину. Он настойчиво подчеркивал роль глаза и всего зрительного аппарата в возникновении у нас впечатления цвета, и в этом заключается его незабываемая заслуга.

Но значение нового было сильно переоценено при сопоставлении его со старым, – что нередко случается в ходе научного развития. Гёте занялся не только разработкой новой физиолого-психологической отрасли, где он сделал много выдающегося, но в замену физического учения о цветах, считавшегося им неприемлемым, он задумал новую систему, в основу которой положил тусклые цвета, как первичный феномен. И здесь он потерпел крушение, так как ему недоставало тех знаний и той специальной одаренности, которые необходимы для подобной работы. Он сам неоднократно признавался, что у него отсутствует желание и способность исследовать природу аналитически-математическим путем. Он был объят какой-то особой неприязнью к такого рода работам и об этой неприязни говорил открыто. Его высокая зрительная одаренность, которая дала ему возможность найти ценнейшие обобщения в морфологии растений и животных, оказалась недостаточной для решения тонких задач науки о цветах. Это стало доступным только последующим поколениям благодаря успехам физиологии и психологии (стоит вспомнить здесь хотя бы открытие закона Вебера – Фехнера). Гёте широко популяризировал неправильную теорию о трех первичных цветах (Urfarben) – желтом, красном и синем, от смешения которых сперва получаются три цвета второго ряда, оранжевый, фиолетовый и зеленый, а в дальнейшем уже все остальные смешанные цвета. Это воззрение крепко засело в умах как специалистов, так и обывателей. Основное значение дополнительных цветов он называл их вызванными цветами (geforderte Farben), и их самопроизвольное проявление в последовательных образах и контрастах он обстоятельно разработал. В этой области находятся ценнейшие результаты его исследований; они могли и должны были быть учтены просто как наблюденные факты.

Зато учение о гармонии цветов, – конечная цель, ради которой он взял на себя всю эту работу, – оказалось неудовлетворительным, и опять-таки благодаря отсутствию анализа. Гёте принимал как само собой разумеющееся, что гармония вполне определяется цветовыми тонами. Его заключительная глава: «О чувственно-нравственном влиянии цветов» – содержит, согласно этому, только указания на соотношения цветовых тонов с точки зрения художественной. Он даже не ставил себе вопроса: достаточно ли определенности одного только тона цвета, чтобы вполне обусловить гармонию. Он вообще не занимался тусклыми цветами, т. е. теми цветами, в которые входят белый и черный компоненты, наряду с цветовыми: он считал их с точки зрения красоты малоценными, а поэтому оставлял без внимания. Практика же художников всех времен показала, что и эти основные составные элементы цвета имеют важное значение для цветовой гармонии. Цвета: красный и морской зеленый безусловно дополнительные по отношению друг к другу, и должны были бы во всех случаях давать гармонические соединения, если бы вышеизложенная слишком примитивная теория Гёте была правильной. Но каждый художник знает, что большинство соединений этих двух цветов некрасиво, и лишь отдельные пары их создают действительную гармонию. Только нашей эпохе удалось вскрыть условия, при которых получается гармония цветов, и найти руководящую точку зрения в этом вопросе. Гёте сам видел недостатки своей работы и надеялся, что будущее внесет свои поправки.

Шопенгауэр

Важный шаг вперед сделал Шопенгауэр. Гёте сам посвятил его в свою теорию, чтобы в его лице обеспечить себе молодого и способного продолжателя своих идей в этой области. Шопенгауэр сделал именно тот шаг, которого недоставало: вместо физиологической точки зрения Гёте, он подошел к учению о цветах с психологической стороны, отмечая в то же время и ту громадную роль, которую играет деятельность нашего мозга в восприятии цвета. Однако, сам Шопенгауэр недооценивал значения своей заслуги. Несмотря на его собственные указания на психологическую сторону восприятий цвета, – указания основательно разработанные в первой главе его сочинения, – он всюду называет свое учение физиологическим, и соответствующую функцию переносит исключительно на сетчатую оболочку глаза, – не обращая должного внимания на тесную связь сетчатки с функциями нашего головного мозга.

Сетчатой оболочке, по Шопенгауэру, свойственны три рода деятельности: интенсивная (ощущение белого, серого и черного цветов), экстенсивная (восприятие форм) и качественная (восприятие цветов). Последовательные образы он объясняет тем, что при рассматривании первого цвета только часть деятельности сетчатки приходит в действие, остальная же часть проявляет себя самодеятельно в последовательном образе дополнительного цвета. Этому разделению Шопенгауэер пытается дать следующие численные выражения:


Красный относится к зеленому 1:1

Оранжевый относится к синему 2:1

Желтый относится к фиолетовому 3:1

(Как видно из только что приведенного, он делает обычную ошибку, в определении дополнительных цветов.) Идею о числовых соотношениях между цветами он заимствовал у ранее умершего исследователя, Фогта (Voigt), предшественников коего он не указывает.

Развивая эту мысль, Шопенгауэр объясняет прежде всего «теневой» природой цветов то, что каждая окрашенная поверхность выглядит темнее, чем белая. В чем сущность отличия первого рода деятельности сетчатки – интенсивной, – дающей только ощущение серого цвета от деятельности третьего рода – качественной обусловливающей ощущение хроматических цветов – он не сумел показать; он ограничивается в данном случае сравнениями. Зато очень важным является унаследованное им от Гёте указание – которому и сам Гёте придавал большое значение на то, что каждая пара дополнительных цветов обладает полярными свойствами (теплый – холодный; светлый – темный). Примеси белого и черного цвета к большинству цветов Шопенгауэр объясняет тем, что качественная деятельность бывает иногда неполной и остаток может находиться в состоянии полного действия (белый цвет) или покоя (черный цвет). Оба дополнительные цвета дают полную деятельность, т. е. белый цвет, что и соответствует фактически наблюдаемому. В этом пункте он приходит к полному разногласию с Гёте. Гёте отрицал взгляд Ньютона, что белый цвет образуется из дополнительных цветов; поэтому он не согласился и с теорией Шопенгауэра.

Вполне правильно незаслуженно игнорируемое указание Шопенгауэра на то, что объяснение цвета предметов тем, что они являются как бы однородными источниками света, находится в вопиющем противоречии с действительностью. Каждому известно, что желтый цвет самый яркий; по своей светлоте он приближается к белому; измерение дает 0,9 светлоты белого. В спектре же желтый цвет занимает не больше, как двадцатую часть всего спектра. Поверхность, которая отражает одну двадцатую часть падающего на нее света, мы называем черной. Хорошие типографские чернила (тушь) обладают примерно таким отражением. Ни в какой степени не может быть и речи о том, чтоб желтый цвет различных поверхностей обусловливался отраженным ими только желтым светом.

Учение Шопенгауэра имело следствием только то, что Гёте отказался от него. Непосредственного влияния на науку оно не оказало. Только два поколения спустя Эвальд Геринг повторил его физиологическую часть, использовав ее для своей теории. Целое столетие прошло с тех пор как научно-приемлемая часть его теории – о качественном различии деятельности сетчатой оболочки была включена в современную науку нашим учением о «цветовом полукруге» (см. ниже). Причина прежде всего в том, что Шопенгауэр оставил без дальнейшей разработки свой юношеский труд. Непосредственно после него он принялся за работу над своим главным произведением и потерял всякий интерес к науке о цветах. Вот почему долгое время никто больше не занимался этим покинутым детищем. И те идеи, которые выплыли впоследствии и которые в основном совпадают с его теорией, нельзя приписывать влиянию Шопенгауэра, так как они все равно появились бы, если бы Шопенгауэр об этом ничего не думал и не писал.

Гельмгольц

Намеченный Гёте и Шопенгауэром переход науки о цветах из-под опеки физиков в руки физиологов находит свое осуществление в лице Гельмгольца который, обладая по преимуществу дарованиями физико-математического характера, в силу внешних причин, перешел к изучению медицины, в связи с этим, – физиологии. Он избрал предметом своего исследования, физиологию органов чувств; его основные познания оказали ему здесь ценнейшую услугу.

Здесь не место подробно распространяться о многочисленных и важных успехах, которыми наука обязана Гельмгольцу. Указать же на это мы должны здесь все же потому, что изучение цветов занимало небольшое место в его общей работе, и наши ссылки на него в связи с вопросами учения о цветах будут нередко носить отрицательный характер. Область зрительных восприятий у Гельмгольца была относительно слабо развита, и здесь он не чувствовал той потребности в исчерпывающем уяснении предмета, какая имелась у него в области абстрактно-математического мышления.

Мы видим поэтому, что наука о цветах физиологом Гельмгольцем опять-таки была отнесена в область физики больше, чем то следовало бы.

Гельмгольц, как и все физиологи и психологи настоящего времени, исходит из того положения, что однородные лучи или лучи с колебаниями одинаковой длины волны – суть действительные элементы всякого цветного зрения, а тем самым и науки о цветах. Для физика это вне сомнения. Биолог же должен поставить вопрос: влияли ли однородные источники света на превращение глаза из пигментного пятна кожного покрова в тонко устроенный, снабженный хрусталиком, глаз человека, и в чем заключалось это влияние. И он вынужден дать следующий ответ: нигде в природе глаз не имеет возможности воспринимать однородный свет; таковой имеется только в физических приборах. В природе имеются цвета, всегда обусловливаемые рядом смежных длин волн довольно различного числа колебаний. Так, спектроскоп заставляет нас признать между прочим, что чистейшая желтая поверхность и прозрачные желтые слои при анализе спектра таковых обнаруживают не только желтый свет, но и все более длинные волны спектра, вплоть до Фраунгоферовой линий F, а именно: красный, оранжевый, желтый, а также лиственный зеленый и часть морского зеленого. В этом – причина такой яркости желтого цвета. Вот почему наш глаз, который вначале только различал светлое и темное (как то показывает и ныне атавистический глаз лиц, страдающих полной цветовой слепотой), сумел дойти лишь до распознавания целых групп световых волн, но отнюдь не приспособлен к оперированию с однородными истопниками света. Все научные работы, проведенные с однородными световыми источниками, требуют поэтому переработки с новой физиологической точки зрения.

На все только что изложенное необходимо было указать для того, чтобы раз навсегда обеспечить правильный взгляд на исследование Гельмгольца. Физическая часть его работ мастерски изложена и безупречна; психофизиологическая же, наоборот, требует во многом переработки.

Результаты исследования цветов Гельмгольц излагает во втором томе своего труда по физиологической оптике[5]. Он приводит сначала точное описание спектра, т. е. устанавливает зависимость между длиной волн и цветовыми ощущениями, откуда становится ясным, что связь эта не однозначна. Тон цвета значительно изменяется к обоим концам; спектра в зависимости от силы света. Затем Гельмгольц переходит к смешанным световым волнам и указывает на тот факт, что можно получить одинаковые смеси из различных источников света и что при этом наш глаз совершенно не способен различать составные элементы, в то время как ухо обладает этой способностью и различает источники звуков при их смешении. Глаз не различает в белом цвете составляющих его отдельных однородных световых лучей, как отдельных цветов.

Очень важным является указание Гельмгольца на то, что смеси разных световых лучей следуют совсем другим законам, чем смеси различных красящих веществ. Прочно укрепились в науке введенные им здесь понятия слагательного (аддитивного) и вычитательного (субтрактивного) смешения цветов.

Большое значение имеет также установление им правильных пар дополнительных цветов:

красный – морская зелень (голубовато-зеленый),

оранжевый – ледяной синий,

желтый – ультрамарин-синий,

лиственно-зеленый – фиолетовый.


Вопрос о дополнительных цветах полстолетием раньше был, правда, разработан Вюншем, но об этом совершенно забыли. Даже новое указание Гельмгольца не было в состоянии уничтожить по сие время ошибочный взгляд на пары цветов, встречающийся еще у живописцев, красильщиков и печатников. Зависимость между длиной волн и дополнительными цветами Гельмгольц выразил числовым соотношением гиперболы. Всевозможные парные смеси он представил в виде таблицы.

Определив черный, серый и белый цвета как результаты отражения света (нулевое, частичное и полное), Гельмгольц взялся за решение проблемы систематизации цветов. Он пришел здесь к следующему выводу: «впечатление цвета, которое вызывается определенным количеством х любого смешанного света, может быть вызвано также смесью определенного количества белого света а с определенным количеством b какого-нибудь насыщенного цвета (спектрального или пурпурного) определенного цветового тона».

Это положение долгое время служило задерживающим фактором для развития науки о цветах. Из него заключали, – что делал и сам Гельмгольц, – что цветовой тон, чистота и светлота суть три элемента всякого цвета. Напрасно старались в течение полстолетия создать из этих трех элементов цветовое тело или дать правильно построенную систему всех возможных цветов.

Раньше всего нужно было устранить в вышеприведенном утверждении то молчаливое предположение, что «определенное количество х любого смешанного света» вызывает вполне определенное цветовое впечатление.

Геринг, посредством своего, ставшего знаменитым, опыта, доказал, что одно и то же количество света, в зависимости от среды, которая его окружает может казаться белым, серым и черным, желтый цвет может переходить в коричневый и т. д. Поэтому совершенно неправильно утверждать, что цвет определяется только качеством светового источника и количеством этого света.

Далее, из спектрального цвета и белого никоим образом не удается получить коричневый, зелено-оливковый и серо-синий цвета – короче говоря, какой-либо тусклый цвет. Совершенно невозможно поэтому этим путем и систематизировать все цвета, так как в получаемых смесях будет недоставать черного цвета.

Решение этого противоречия состоит в уяснении разницы между соотнесенными (bezogenen) и несоотнесенными (unbezogenen) цветами. Первые содержат черный цвет, вторые его не содержат. Гельмгольц имел дело в своих аппаратах только с несоотнесенными цветами; к ним его закон и приложим. Но его учение отнюдь не охватывает встречающихся в окружающей нас природе цветов, которые суть цвета соотнесенные.

Этот недостаток чувствуется и в его дальнейшем изложении, где он описывает цветовой круг двух измерений с белым цветом в центре, – как содержащий все цветам «равной светлоты» («gleich lichtstarken»). Он при этом говорит: «учитывать в модели различные степени силы света, цветов тел можно лишь с помощью третьего измерения пространства» как то делал Ламберт. Это достигается соединением в одной вершине наиболее темных цветов, где число различных тонов становится все меньшим. Таким путем и конструируется цветовая пирамида или цветовой шар».

Это есть несомненный шаг назад, сравнительно с уже достигнутым, так как в основе лежит неправильное отрицание психологической самостоятельности черного цвета. Последствия этой ошибки сказались в том, что все опыты серьезнейших исследователей над созданием цветового тела, согласно правилам Гельмгольца, оказывались неудачными. Я лично, в начале моих работ, был того мнения, что все дело здесь сводится лишь к воплощению в действительность имеющихся, готовых уже, понятий. Только те непреодолимые трудности, на которые я при этом натолкнулся, указали мне, что работу следует начать с более ранней стадии и что необходимо исследовать и уточнить самые определения элементов.

Всей совокупности своих знаний о цветах Гельмгольц дал сжатое изложение, в виде теории, известной по имени ее первого автора Юнга, опубликовавшего свою работу в 1807 году, но не сумевшего привлечь к себе каких-либо сотрудников. По этой теории в сетчатой оболочке глаза находятся троякого рода нервные элементы, передающие, по отдельности, ощущения красного, зеленого и фиолетового. Каждый из этих трех элементов воспринимает, однако, не только один однородный свет, но получает свойственные ему ощущения от широкой области световых лучей. Для элементов первого рода раздражителями являются длинные, второго – средние, для третьего – короткие световые волны.

Теория цветового зрения Юнга и Гельмгольца господствовала в науке в течение двух поколений. Гораздо больше труда было истрачено на то, чтобы сделать приемлемой, оправдать или отвергнуть эту теорию, чем на непосредственное расширение наших знаний по цветоведению. В конечном итоге следует сказать, что найти полное согласие между теорией и опытными данными не удалось, хотя многие явления и хорошо объясняются данной теорией. Чтобы как-нибудь согласовать теорию со всеми фактами, приходилось ее все более усложнять. Не часто приводила она и к новым открытиям. В учении о цветах, принадлежащих предметам внешнего мира, т. е. о цветах тел, она не способствовала прогрессу и – что особенно важно – не указала путей для измерения и установления числовых определений в области цветов. Зато она привела к хорошим результатам в учении о ненормальностях цветового зрения – так называемой, цветовой слепоте.

Грассманн

В одном из первых своих печатных трудов Гельмгольц ошибочно указал на то, что из всех спектральных пар дополнительных цветов только синий и желтый в смеси дают белый цвет. Это побудило выдающегося математика Грассманна, вообще не занимавшегося наукой о цветах, заняться пересмотром ее основных положений и, исходя из них, доказать необходимость вывода, что и другие дополнительные цвета при смешении дают белый. Вскоре Гельмгольц подтвердил правильность этого вывода.

Относящиеся сюда основные положения Грассманна гласят следующее:

1. Существуют только три момента (элемента), определяющих впечатление цвета.


2. Если у двух смешиваемых цветов один непрерывно меняется, другой же остается постоянным, то и впечатление от этой смеси непрерывно меняется.


3. Два цвета, имеющие определенный, постоянный цветовой тон, определенную, постоянную интенсивность цвета, и определенную постоянную интенсивность примешанного белого цвета, дают при смешении определенный смешанный цвет, независимо от того, из каких однородных цветов они сами состоят.


Эти три правила фактически исчерпывают учение об аддитивных (слагательных) смесях. Для субтрактивных же (вычитательных) первые два оказываются приемлемыми, а третье неприемлемо. В то время как одинаково выглядящие цвета аддитивно всегда дают одинаково же выглядящие смеси, субтрактивные смеси одинаково выглядящих цветов могут выглядеть очень различно.

Максвэлл

Так же как и Грассманн, Максвэлл создал себе научное имя в совсем другой отрасли знания и совершил только случайную экскурсию в область науки о цветах. Вопрос, который был поставлен Максвэллом и на который он дал ответ, был следующий: соответствует ли действительности правило относительно смесей, данное Ньютоном. По этому правилу количества составных частей какого-либо смешанного из двух цветов цвета, помещенного в круге на линии их соединяющей, относятся друг другу обратно пропорционально расстояниям между точкой результирующей смеси и конечными точками, соответствующими цветам их составляющим. Максвэлл доказал, что это положение есть лишь частный случай, что все количественные цветовые уравнения линейны или суть уравнения первой степени, – и поставил себе задачей проверить правильность этого вывода.

Для этого ему нужен был какой-нибудь способ измерения цветов. Он воспользовался удачным опытом Плато, с вращающимся диском. Известно, что быстро сменяющиеся цвета, нанесенные на волчок или на вращающийся диск, дают впечатление одноцветной смеси. С полным правом можно принять величину углов цветных секторов за меру количеств соответствующих цветов. Таким путем различные цветовые количества не измеряются, правда, одной общей единицей, поскольку каждая из этих угловых величин содержит в себе, – в качестве второго неизвестного, но для данной цветной бумаги вполне определенного фактора характер ее цвета. Однако и с этими относительными данными можно проверить указанное выше правило.

Для этого Максвэлл сделал следующее: он поместил на одной и той же оси большие и малые передвижные диски. Большие круги содержали, положим, цвета: киноварь (Z), ультрамарин синий (U), швейнфуртскую зелень (G). Маленькие состояли из белого (W) и черного (S). Можно было составить большие круги так, чтобы смесь их выглядела чисто серой, и из внутренних маленьких составить такой же серый цвет. Такие круги легко сравнивать, так как они тесно примыкают друг к другу.

Выражая величину углов в сотых долях полного круга, мы получаем следующее уравнение:

37 Z+27 U+36 G=28 W+72 S.

Если добавить к данным еще другие цветные диски, то можно получить при их помощи уравнений больше, чем неизвестных (в данном случае цветов), и определить, согласуются ли они друг с другом. Максвэлл нашел, что это вполне соответствует действительности и, таким образом, общее правило можно считать доказанным. Он доказал также, что на этом основании можно найти определенное число для всякого цвета, если за единицу принять произвольно выбранные три цвета. Это есть практическое применение тех рассуждений, которые мы изложили выше, говоря о получении всех цветовых тонов из смешения трех цветов.

Был поставлен вопрос и о том, нельзя ли развить эти относительные способы измерения цветов в абсолютные. Ответ на этот вопрос тогда еще не был найден. Метод абсолютного измерения цветов открыт только в наше время.

Вторая работа Максвэлла распространяет найденные при опытах с цветной бумагой общие соотношения также и на однородные источники света. При этом Максвэлл нашел, что индивидуальные различия в восприятии цветов различной цветной бумаги бывают гораздо меньше, чем при восприятии однородных световых волн. Это весьма плодотворное наблюдение он глубже, однако, не развил.

Эвальд Геринг

Работа Гельмгольца послужила толчком к дальнейшим исследованиям в области изучения цветов. Это относится, главным образом, к вопросу о правильности и применимости трехцветной теории зрения. Исследования основывались на том предположении, что однородные лучи света суть не только физические, но и психофизические элементы цветов. Но уже тот основной факт, что можно получить одинаково выглядящие цвета из различных световых лучей (как, например, из каждой пары дополнительных цветов можно получить один и тот же белый цвет) доказывает, что те и другие элементы не одинаковы, ибо иначе не могло бы быть равенства с одной стороны при различии с другой. Этот факт лучше всего показывает, что разнообразие цветовых ощущений гораздо более ограничено, чем разнообразие световых лучей, и поэтому для цветовых ощущений нужно было бы искать совсем другие элементы, которые и при различном составе в отношении длины волн могли бы быть равными.

Тут необходимо, в первую очередь, возвратиться от физического анализа к психофизическому. Этим важным шагом мы и обязаны физиологу Эвальду Герингу. Его задачей было изучение цветов не спектра, а тех цветов, которые глаз воспринимает в ежедневном обиходе. Он расположил их не по длине волн, а только по непосредственным ощущениям сходства и противоположности. Таким образом, он пришел к заключению, что существуют четыре первичных цвета, а именно: желтый, красный, синий и зеленый. Эти цвета попарно являются противоположными, и поэтому он располагает их крестообразно:



Между этими четырьмя главными точками цветового круга, расположенными по отношению друг к другу под прямым углом, можно поместить непрерывными переходами все остальные цвета. Кроме этих двух пар хроматических цветов, есть еще одна пара, а именно, белый и черный цвета, которые так же полярны друг к другу, как и хроматические дополнительные цвета. Итак, существуют три пары основных или первичных (Urfarben) цветов, носящих противоположный характер.

До сих пор все обосновано чисто математически и свободно от гипотез. Геринг добавил к этому одну физиологическую предпосылку, – указав, правда, на ее гипотетичность, – что каждая пара ощущений соответствует увеличению или уменьшению особого вещества в сетчатой оболочке глаза. Ассимиляция и диссимиляция этих веществ является, таким образом, вещественной «соматической» предпосылкой цветовых ощущений.

Как и теперь нередко случается, значение главного шага вперед – в данном случае правильного расположения цветов – было отодвинуто на второй план гипотезой, и все дальнейшие научные построения базировались чаще на ней, чем на более существенном – порядке расположения цветов. Геринг показал, каким образом посредством прибавления белого и черного к любому чистому цвету можно получить все его производные, какие только могут быть восприняты нашим глазом. Этим производным можно дать ясное графическое изображение в виде треугольников, по углам которых будут находиться белый, черный и чистый цвета. Если мы составим такие треугольники для каждого чистого цвета, то получим все цвета, какие только могут нами ощущаться.

Другим важным шагом вперед мы также обязаны Герингу: он показал психофизическую обусловленность цвета. Следующий, введенный им опыт лучше всего это нам поясняет. На стол, поставленный у окна, кладут белый лист бумаги; над этой бумагой держат картон, у которого верхняя сторона – белая, а нижняя – черная, и который имеет отверстие – х сантиметров в диаметре. Если мы будем держать картон параллельно бумаге, то отверстие будет казаться тоже белым. Затем мы медленно поворачиваем картон к окну вокруг горизонтальной оси таким образом, что поверхность картона постепенно освещается все ярче. Отверстие при этом становится серым, затем темнеет и при известном положении может стать почти черным. При этом количество и качество света, которое от бумаги через отверстие попадает к нам в глаз, остается неизменным, но оно производит впечатление белого, серого и черного в зависимости от положения верхнего картона.

Понятно, что это явление обусловливается нашим восприятием освещения. Цвет отверстия в белом картоне мы воспринимаем совершенно бессознательно, так, как будто он принадлежит поверхности, находящейся в одной плоскости с нашим картоном. При параллельном положении бумаги и картона от отверстия исходит столько же света, сколько от верхней белой поверхности картона, и поэтому отверстие нам кажется белым. При поворачивании картона, когда он начинает отражать света больше, чем попадает его к нам в глаз через отверстие, там должна бы иметься уже серая поверхность, чтобы вызвать этот эффект в плоскости нашего картона. Чем больше разница здесь между двумя количествами отражаемого света, тем темнее должно быть отверстие, чтобы вызывать эту разницу. При соотношении количества света от верхней поверхности картона, выражающемся как 1:10, отверстие кажется черным.

То же самое явление, конечно, можно наблюдать и тогда, когда верхний картон с отверстием остается неподвижным, а поворачивается только нижняя бумага. Для ощущения совершенно равноценно меняют ли количество света окружающего (количество же света, исходящее из отверстия, остается постоянным) или, наоборот, меняют количество света, исходящего из отверстия, а количество окружающего света остается постоянным: мы всегда при этом имеем дело с отношением двух количеств света.

Если поставить над отверстием трубку того же диаметра, изнутри окрашенную в черный цвет, то все эти изменения исчезнут. Можно тогда как угодно поворачивать и верхний картон и нижнюю бумагу – в трубке мы увидим только белый цвет, который будет казаться то более светлым, то более темным, но никогда не будет казаться серым.

Таковы опыты Геринга. При объяснении описанных явлений он окончательно исключил участие психики в какой бы то ни было мере, и пытался истолковать их как физиологическое взаимодействие смежных частей сетчатки, зависящее от различных условий. Так как объективно об этих физиологических явлениях мы еще ничего не знаем, то этот путь объяснения нам не даст много нового, почему и надлежит вернуться лучше к соответствующим цветовым ощущениям. Отсюда вытекает учение о соотнесенных и несоотнесенных цветах. В свое время оно было предложено Герингу, но о нем и слушать не хотел, в силу вышеуказанной своей тенденции.

Палочки и колбочки

Анатомы уже давно заметили в сетчатой оболочке человеческого глаза два сорта концевых аппаратов, которые, по их предложению, были названы палочками и колбочками. Мысль о том, что анатомические различия должны обусловливать собою и различия функциональные, была высказана М. Шульце в 1866 г. Исследования глаз различных животных, а также исследование размещения палочек и колбочек в человеческом глазе (колбочки в центральной ямке, палочки в более боковых частях), привели его к заключению, что палочки различают только светлое и темное, колбочки же воспринимают хроматические (цветные) цвета.

Этой дальновидной мысли уделили первоначально так мало внимания, что даже сам Гельмгольц, который очень внимательно прорабатывал литературу по учению о цветах, не использовал этого взгляда в своих произведениях. Впоследствии это же учение было выдвинуто Крисом и Парино, и удачно защищалось ими от всяких возражений. В недавно изданном обзоре, Г. Мюллер приходит к выводу, что теория эта, при дополнении ее некоторыми дополнительными гипотезами, вполне отвечает наблюдаемым фактам.

По этой теории палочки являются первоначальным органом зрения, приспособленным для восприятия лучистой энергии. Разнородность последней воспринималась сначала интенсивно, как светлое и темное, а затем, при помощи хрусталика – экстенсивно в пространстве двух измерений; что же касается, различий по длине волн, то они вовсе не воспринимались. Из палочек впоследствии развились колбочки, которые, очевидно, постепенно приспособлялись к восприятию цвета. Раньше всего развилась способность воспринимать более резкие отличия – между желтым и синим (теплым и холодным) цветами, а затем уже и более слабые – между красным и зеленым. Это предположение находит себе подтверждение в статистических данных, касающихся лиц с аномалиями цветоощущения. Лица, подверженные полной цветовой слепоте – у которых функционируют только палочки, – чрезвычайно редки; чаще встречаются люди с недоразвитым ощущением желтого и синего цветов, еще – такие, которые не различают красного и зеленого. Это и соответствует общему правилу, по которому исторически позднее приобретенные свойства сравнительно легче теряются.

Палочки более чувствительны к свету, чем колбочки, и то, что в них происходит, лучше известно. В живом глазу они содержат в себе вещество, которое меняется под влиянием света – зрительный пурпур – (Болль, Кюне); с количеством наличного зрительного пурпура связана «адаптация» глаза, т. е. его приноровленность к данному освещению.

Заключение

Развитие науки о цветах, с общими чертами которого мы выше познакомились, можно сравнить с развитием химии во второй половине XVIII века. Было открыто большое количество разнообразнейших фактов, требовавших систематизации. Основы такой систематизации довольно правильно выработаны Майером, Ламбертом, Рунге, Грассманном, Максвэллом и Герингом, – так что уже можно было серьезно предполагать, что мир цветов уложится в одну из этих систем. Но стоило только подойти к реальному осуществлению этой идеи, чтоб натолкнуться на непреодолимое препятствие, а именно: отсутствие меры и числа. Было совершенно невозможно установить числовые градации для такой системы, а посему всякая попытка построения такой системы оказывалась произвольной и не приводила к конечной цели.

Всякий дальнейший успех оказался всецело зависящим от введения в мир цветов меры и числа. Некоторые шаги в этом направлении были уже сделаны. Вращающийся цветовой диск вполне применим для слагательного (аддитивного) смешения измеримых количеств данных цветов. Были даже попытки вывести более общие заключения из таких измерений. Но все эти измерения содержат неизвестные величины, и их нельзя привести к общей единице измерения.

Тут-то и выступает учение о цветах, изложению которого и посвящен настоящий труд. Исходной точкой его является выяснение действительных элементов цветов; затем оно переходит к открытию способов, с помощью которых можно было бы измерить эти элементы, и однозначно их определить, не допуская в этом никакого произвола. Уже за несколько лет, прошедших с тех пор, как был сделан этот шаг, – достигнуты ощутительные результаты, даже при небольшом количестве лиц, начавших работать в этой области. Но несравненно большее предстоит еще каждому, кто возьмется за это дело. Будущий историк науки о цветах сумеет констатировать резкий подъем в развитии этой отрасли знания в двадцатых годах XX века, подобно тому, как историк химии мог бы оказать то же самое о конце XVIII века. Тому и другому будет легко объяснить это явление: дело идет о переходе науки из качественной эпохи в количественную.

Глава II
Свет

Общее. Для того чтобы глаз видел цвета, он должен получить соответствующее раздражение. Все наши органы чувств приходят в активное состояние только при воздействии на них какой-нибудь внешней энергии. Для слуха необходимы колебания воздуха, для обоняния и вкуса – химические раздражения; органы кожи возбуждаются механическим давлением и теплотой, глаз же — светом.

Мы должны поэтому вспомнить о свойствах света или лучистой энергии. Правда, каждый школьник знаком теперь с основными законами учения о свете, или оптики; мы не имеем в виду предложить здесь сокращенный учебник этой отрасли знания. Тем не менее будет очень полезно напомнить некоторые места из отдела оптики, важные для учения, о цветах, и изложить знакомый нам соответствующий материал в той форме, в которой он окажется наиболее полезным для нашей настоящей цели.

Свет

Нормальное раздражение, к которому приспособлен наш глаз, есть свет, или лучистая энергия. Мы ее знаем как особого рода энергию, не связанную ни с каким весовым носителем. Гипотетически принятый, вследствие этого, световой эфир в наше время оказывается излишним и неприемлемым.

Основное свойство света – его периодичность. В тех границах, где наш глаз способен воспринимать свет, его колебания достигают громадных величин, 400 до 750 × 1012 раз в секунду. Есть еще большие области более быстрых и более медленных колебаний, но они не вызывают зрительных ощущений, а потому и не будут нас здесь занимать. Световые колебания по новейшим, хорошо обоснованным воззрениям, суть колебания электрической и магнитной энергии, регулярно переходящих друг в друга.

Свет распространяется в про- странстве с большой скоростью. В пустом пространстве он достигает наибольшей скорости, а именно 3,1010 сантиметров в секунду; в средах же, заполненных весомым веществом, его скорость уменьшается, и – в первом приближении – по мере возрастания плотности среды. При этом наблюдаются однако, и значительные влияния химического порядка. Тут мы имеем дело о неким элементарным свойством аддитивности (слагательности): степень замедления колебаний в элементах переносится без больших изменений и в их соединения. Наряду с этим наблюдаются и влияния конститутивного характера, которые особенно велики там, где число колебаний света совпадает с периодическими процессами в данном веществе. Тогда наступает сильное поглощение света и соответствующее изменение скорости его распространения.

Свойства световых лучей

Путь однородной световой волны определяется числом и плоскостью колебаний. Из этих двух свойств глаз воспринимает только первое – разному числу колебаний соответствуют различные цветовые тона (красный, оранжевый, желтый и т. д.). В дальнейшем нам придется специально остановиться на этой зависимости.

Плоскость колебаний нами не воспринимается. Биологическое объяснение данного явления следующее: в природе, очень редко встречается поляризованный свет одной плоскости колебаний, кроме того, такой свет не бывает обычно связан с чем-нибудь биологически важным. В природе нет поэтому факторов для развития в нашем глазу органа, приспособленного к восприятию плоскости колебаний, хотя выработать для этого воспринимающий аппарат живым существом и было бы совсем не трудно. Приведенные рассуждения помогают нам разобраться в психофизических фактах. В дальнейшем мы также будем по мере надобности пользоваться ими.

Отражение, преломление, поглощение

Если луч света или световой поток внезапно попадет из безвоздушного пространства в заполненную среду, то его скорость должна резко измениться. С этим связан целый ряд важных явлений, упоминание о которых в этой книге, ради специальных интересов всего нашего изложения, не лишне, хотя они и известны всем из физики. Явления эти: отражение, преломление и поглощение света.

Часть света отбрасывается телом назад, или отражается, при чем число колебаний не претерпевает изменений; на плоскости же колебаний это отражается таким образом, что волны располагаются более симметрично по отношению к граничной поверхности. Отражение захватывает собой тем большую часть падающего света, чем больше разница между скоростями света в обеих средах. Отражение усиливается также вместе с увеличением угла падения и при вертикальном падении равняется единице, т. е. все лучи отражаются.

От формы пограничной поверхности зависит результат отражения. Если поверхность гладкая, то параллельно падающие лучи также параллельно и отразятся под углом, равным углу падения. Направление падающих и отраженных лучей и перпендикуляр падения находятся в одной плоскости. Это явление называют зеркальным отражением.

Для зрения отражение имеет только то значение, что оно меняет направление лучей, не нарушая их расположения. Поэтому в зеркале мы и узнаем те предметы, от которых исходят лучи.

Другой крайний случай это тот, когда форма поверхности состоит из очень маленьких поверхностей всевозможных направлений. И здесь часть света тоже отражается, но, отражаясь, свет не остается упорядоченным, но рассеивается по всем направлениям. Поверхности такого рода называются матовыми.

Блеск

Большинство существующих поверхностей находится между этими границами. Вполне зеркальные и матовые поверхности суть поверхности идеальные. Если зеркальное отражение достаточно выражено, то говорят, что поверхность обладает блеском; блеск тем сильнее, чем больше лучей поверхность отражает. Жировой блеск, стеклянный блеск, бриллиантовый блеск, металлический блеск расположены по ступеням увеличивающего зеркального отражения. Очень часто отражение зависит от направления, как, например, у тканей, у которых разные неровности поверхности делают различные направления неравнозначными. Такого рода блеск называется шелковым блеском.

Блеск можно измерить или дать ему численное выражение, исходя из сравнения количества света, отражаемого блестящей поверхностью, с тем его количеством, которое отражается идеальной матовой поверхностью. Блеск, как неполное отражение, зависит от угла падения и угла отражения; он усиливается с увеличением обоих углов и достигает максимума тогда, когда оба угла равны. Нормальным углом для измерения блеска может служить половина прямого угла.

Преломление

Часть падающего света, оставшаяся после отражения, вступает в другую среду, где луч меняет свою скорость, а также и свое направление, если линия падения не перпендикулярна к поверхности разделяющей, эти среды. Угол определяется законом преломления Снеллиуса, по которому синус угла падения относится к синусу угла преломления, как скорость света в первой среде к скорости его во второй среде. Отношение этих скоростей друг к другу называется коэффициентом преломления. В данном случае также оба луча и перпендикуляр падения находятся в одной плоскости.

В среде, наполненной весомой материей, скорость света не только меньше, чем в безвоздушном пространстве, но и зависит еще от числа колебаний; замедление увеличивается с увеличением числа колебаний. Вот почему луч света, состоящий из различных длин волн, теряет, при переходе из одной среды в другую, свое единство: каждый сорт световых волн принимает в таком случае свое особое направление, соответствующее числу его колебаний. Это – наилучший и самый простой способ для отделения друг от друга различных сортов света. Открытие его принадлежит Ньютону.

Светорассеяние

Светорассеяние (дисперсия) всегда связано с преломлением света, и так как лучам различной частоты колебаний соответствуют различные цвета, оно служит причиной образования всем известных хроматических краев в тех случаях, когда по пути следования луча от предмета к глазу имеет место преломление.

Светорассеяние бывает различным по своей величине, в зависимости от того, насколько отношение скоростей различных длин волн в данной среде удаляется от единицы. Дисперсия света в общем увеличивается с преломлением, но помимо этого она зависит еще и от химической природы среды. Стекла, которые содержат бор и фтор, дают поразительную слабую дисперсию, содержащие же свинец и таллий – необычайно сильную. Эти особенности, для чисто практических целей, основательно изучены, и теперь мы имеем возможность изготовлять стекла любой рассеивающей силы.

Спектроскоп

Для анализа данного света посредством дисперсии употребляют призму, т. е. стекло, ограниченное двумя наклонными друг к другу плоскостями. Когда мы смотрим сквозь такое стекло на источник света, то он кажется нам сдвинутым со своего места и, в зависимости от числа колебаний, на равный угол. Всегда бывает видно через призму такое количество разноцветных изображений, сколько различных чисел колебаний имеется в данном свете. Большею частью мы имеем, в известных пределах, всевозможные числа колебаний. Изображение непрерывно переходит одно в другое, а все вместе располагаются в виде многоцветной полосы, в которой все цвета размещаются согласно числу соответствующих им колебаний.

Для того чтобы изображения возможно меньше покрывали друг друга, источнику света дают форму полосы, помещая его перед узкой щелью – так, чтобы она была параллельна линии пересечения двух поверхностей призмы. Проще всего это достигается тем, что перед источником света помещается щель, пропускающая лишь узкую полоску.

Изображение, которое мы получаем таким образом, называется спектром, а прибор, состоящий из призмы и щели, – спектроскопом. Для удобства наблюдения и большей его точности спектроскоп содержит еще целый ряд стеклянных чечевиц, которые в основном явлении ничего существенного не меняют. Призму лучше всего поставить таким образом, чтобы средние лучи имели прямолинейное направление – тогда легче направить спектроскоп на источник света. Наконец для многих целей очень желательно иметь в поле зрения также шкалу, на которой можно видеть числа колебаний (или длины волн). Все эти приспособления имеются у спектроскопов новейшей конструкции.

Полное отражение

Согласно закону преломления света, каждый луч может вступить под каким угодно углом из одной среды в другую, если только скорость его в этой среде уменьшается (т. е. среда оптически более плотна); в противном случае дело обстоит иначе. Тут существует предел, когда синус угла преломления равняется единице, а сам угол, следовательно, становится прямым; при дальнейшем увеличении угла падения – преломление становится уже невозможным и все количество падающего света отражается. Это есть явление полного отражения, очень важное, между прочим, и для понимания образа действия кроющих красящих веществ.

Поглощение

Часть света, попадающая в другую среду, превращается в другие виды энергии, преимущественно в тепловую, и поэтому первоначальное количество света постепенно уменьшается: Законом этого процесса – поглощения – является то, что каждую единицу своего пути данный свет проходит не полностью, а только определенной долей своего предыдущего количества. Эта доля, т. е. та часть света, которая проходит через новую среду, всегда выражается правильной дробью. Эта дробь очень часто приближается к единице; в таких случаях тела называются прозрачными. От силы света коэффициент прозрачности не зависит, зато обычно он в большей степени зависит от числа колебаний. Немного существует веществ, которые бы одинаково сильно поглощали все видимые волны света; строго говоря, ни одно тело, ни одна смесь не поглощают все лучи совершенно одинаково.

Если коэффициент прозрачности для длины пути, равной одному сантиметру, обозначит буквой d, то при длине пути, равной n сантиметрам, он выразится, как dn, поглощение же будет выражаться формулой:

1 – dn.


Это есть математическое выражение вышеизложенного закона; d есть функция дайны волны, но не силы света.

Поглощение света в большой степени зависит от химической природы вещества. Здесь идет речь о конститутивных особенностях вещества. Элементы, валентность которых меняется при вступлении их в реакции с другими элементами, имеют во всех таких случаях разную поглощательную способность, хотя в простых соединениях она нередко одинакова или подобна. Более сложные и комплексные соединения проявляют уже иную лучепоглощаемость. Необыкновенно разнообразна поглощательная способность у ароматического ряда углеродистых соединений, если они содержат еще при этом азот и другие элементы. На этом и зиждется богатая и особенно ценная промышленность – добывание красящих веществ из продуктов коксования угля.

Поглощение зависит далее от состояния вещества. В то время как в газах часто наблюдаются узкие полосы поглощения, дающие линейчатый спектр, у жидкостей и растворов таковые очень редки. У жидких тел поглощение распространяется на большие части спектра, в границах которых оно непрерывно несколько меняется. К концам этих областей коэффициент прозрачности увеличивается и приближается к единице. Линейчатые спектры заменяются здесь спектрами, имеющими более широкие полосы поглощения с размытыми границами. Еще более равномерно и непрерывно распределяются области поглощения у твердых тел. Узкие линии поглощения очень редки, широкие, размытые полосы являются правилом. Эти факты имеют основное значение для биологического развития нашего цветного зрения, как уже и было указано нами выше. Дальше, при изложении учения о цветовом полукруге, будут изложены и правила, которые, сообразно с этим, определяют наше видение цветов.

Цвета предметов

Все цвета окружающих нас тел обусловливаются вышеизложенными явлениями. Прозрачные тела мы видим благодаря тем лучам света, которые, вследствие их частичного отражения с их поверхности, попадают в наш глаз. Когда разница в степени преломления (по сравнению с воздухом) мала, как, например, у различных газов, то такие тела не доступны нашему зрению. Если имеется частичное поглощение, то тела видятся нами как прозрачные цветные, как, например, цветные стекла, вода, многие драгоценные камни и т. д.

Если тело состоит из множества маленьких частиц с различными показателями преломления, то свет не может там проложить себе длинного прямого пути. Поэтому они не прозрачны. Если при этом нет заметного поглощения, то свет рассеивается и отражается; такие тела нам кажутся белыми.

Чаще всего в этом случае одной из составных частей такой смеси является воздух. При рассмотрении белых тканей под микроскопом мы видим прозрачные волокна, при рассмотрении белых порошков мы видим прозрачные кристаллики или частицы таковых; как те, так и другие заключают в промежутках между собой воздух. То же наблюдается и у всех других белых тел. Особенно характерно это для таких белых красящих веществ, как свинцовые белила, цинковые белила, мел и т. д. которые состоят из прозрачных, мелких, сильно преломляющих зернышек. Они кроют тем лучше, чем больше их преломляющая способность.

Хроматические (цветные) тела отличаются от белых только тем, что прозрачные кристаллики или волокна проявляют избирательное поглощение; непоглощенные же лучи отражаются и обусловливают цвет. Абсолютно непрозрачных веществ не существует; зато часты вещества с малым коэффициентом прозрачности. Непрозрачность большинства тел объясняется тем, что они состоят из оптическиразличных частиц довольно значительных размеров (немногим меньше 0,001 мм), которые дают сильное отражение и являются препятствием для прохождения света. У металлов мы наблюдаем особенности, обусловливающие их блеск; но и металлы при достаточном размельчении становятся прозрачными.

Таким образом, большинство цветов внешнего мира зависит от поглощательной способности твердых тел. Поэтому при спектральном анализе цветов тел мы видим, что их отраженный свет, который и является причиной их окраски, состоит из широкой полосы близких друг к другу световых волн. Рядом с ними находятся темные полосы или области поглощения. У ярких цветных тел эти области занимают приблизительно половину спектра. Очень часто мы встречаем область поглощения в середине спектра, как раз в зеленом цвете. Тогда отражаются световые волны обоих концов спектра, с одной стороны красные, а с другой – фиолетовые и синие. Эту смесь цветов мы воспринимаем целостно, как однородный цвет (как это бывает и при всех других смесях), и она дает нам ряд не встречающихся в спектре розовокрасных, синекрасных и пурпурных цветов. В дальнейшем мы будем иметь возможность их изучить. Красящие вещества естественного и искусственного происхождения с поглощением в зеленой части спектра встречаются весьма часто.

Диффракция

До сих пор рассмотренные нами свойства света выявляются в таких измерениях, которые велики по сравнению с длиной отдельной световой волны, и эта последняя не оказывала поэтому на них влияния. Но имеется еще и другая группа важных свойств, которые обусловливаются непосредственно длиною световых волн. Самое важное из них – диффракция света. Если мы пропустим солнечный свет через узкую щель в темную комнату, и в образовавшуюся узкую полосу света поместим волос или другой темный предмет, то получится не простая тень. Эта тень будет состоять из узкой средней линии, по обеим сторонам которой расположатся параллельные светлые и темные полоски, при более тщательном исследовании оказывающиеся хроматическими (цветными). В этом случае свет проходит не просто по прямой линии: его лучи, как будто «загибаясь», попадают в геометрическую область тени, отчего этот процесс и получил название «загибания» (Beugung), или диффракция света.

Если волос заменим узкой щелью, которую поставим параллельно первой щели, то увидим светлую среднюю линию. По обеим сторонам от этой линии симметрично расположатся темные и светлые полоски, которые становятся окрашенными и все более слабыми по мере удаления от средней линии.

Причина этого явления лежит в волнообразной природе света. Если две волны так проявляют себя, что понижение и понижение, или подъем и подъем совпадают, то они усиливают друг друга. Если же понижение одной совпадает с подъемом другой и наоборот, то эти волны уничтожают друг друга. Это явление называется интерференцией света.


Рис. 3


Рис. 3 дает представление о том, как образуются вышеупомянутые полоски. Согласно теории волн, щель, заполненная светом, действует как само светящееся тело. Представим себе, что из света, падающего на щель SS, взяты точки, e и d, тогда пути света по do и по ес будут иметь одинаковую длину; в точке О попадут одно на другое, подъем волны на подъем, понижение на понижение, и количества света сложатся.

В стороне от О, например, в С, находится точка, для которой пути и ес отличаются друг от друга наполовину длины волны. Там совпадут понижение одной и подъем другой, подъем одной и понижение другой, и волны, в результате этого уничтожат друг друга. Поэтому там получится темнота.

Еще дальше за С находится место, где разница между длинами путей составит полную длину волны. Там опять наступает сложение волн, т. е. яркий свет.

Таким образом, темные и светлые полоски чередуются друг с другом, но они ослабляются, так как количества света, падающие в стороны, все уменьшаются. Совершенно то же мы наблюдаем и по другую сторону от точки О.

Эти рассуждения будут верными только в том случае, если речь идет о свете одной определенной длины волны. Если же мы имеем дело с дневным светом или, как то обычно и бывает, с какими-нибудь другими неоднородными лучами, то от каждой длины волны должна получиться своя особая картина. Эти изображения не совпадут, так как чем длиннее волна, тем дальше отстоит точка С от средней точки О. Различным волнам соответствуют разные цвета; вместо чередования просто светлого и темного у нас получатся разноцветные полоски.

Диффракционный (решетчатый) спектр

Если вместо простой щели применить целый ряд тесно соприкасающихся друг с другом щелей, «решетку», то явление соответственно этому расширяется. При этом получается разложение света, подобное тому, какое дает и призма, и при помощи решетки можно так же приготовлять спектроскопы, как и при помощи призм. Все-таки решетчатые спектры во многом отличаются от призматических. Во-первых, в решетчатых спектрах меньше всего отклоняются короткие волны, а длинные больше всего, в призмах же дело обстоит наоборот. Во-вторых, у решетчатого спектра цвета расположены пропорционально увеличивающейся длине волн так, что они в этом отношении построены строго закономерно. Призматические спектры, наоборот, показывают некоторое отклонение в том смысле, что одинаковым различиям волн соответствуют тем большие участки в спектре, чем волны короче. Другими словами, призматические спектры сильно растянуты в сторону синего и фиолетового, в сторону же красного они сильно сжаты по сравнению с решетчатым спектром и расположением, пропорциональным длине волн.

В-третьих, призматические спектры гораздо более светосильны, чем решетчатые спектры, потому что в призме рассеивается весь вступающий в нее свет, в то время как в диффракционной решетке отклоняется только часть света, и эта часть дает не один спектр, а много спектров, смежных друг с другом.

В зависимости от того, насколько важны вышеописанные преимущества и недостатки того и другого вида спектров, и следует выбирать для аппаратуры призмы или диффракционные решетки. Последние имеют то преимущество, что, при условии наличия достаточного света, дают возможность достичь большей степени светорассеивания, благодаря чему с помощью диффракционного (решетчатого) спектра можно провести анализ гораздо дальше идущий, чем с помощью призмы. Призмы же имеют преимущество, если иметь в виду силу света.

Глава III
Процесс зрения

Общее. Как все наши ощущения, так и наше зрение основывается на целом ряде явлений, которые должны последовать друг за другом для того, чтобы получился какой-нибудь эффект. Прежде всего необходимо раздражение. Под этим названием мы подразумеваем энергию, в данном случае свет, которая во внешнем органе чувства вызывает определенные явления. Эти явления оказывают действие на разветвление особо приспособленного нервного аппарата, в котором действующая энергия вызывает процесс, по существу и теперь еще непонятный, а именно – так называемый нервный ток, который с умеренной скоростью через нерв доходит до мозга. Там возникают новые и очень сложные нервные токи, которые в конечном счете ведут к возникновению у нас ощущения, т. е. особого процесса, обычно связанного с сознанием. Идет ли на это сложные нервные процессы первоначальная энергия раздражения, или же она действует лишь разряжающим образом и дальнейшие процессы определяются имеющимися уже в организме биологическими, т. е. химическими энергиями, – в настоящее время остается еще не окончательно решенным. Второе предположение, однако, гораздо более вероятно.

Чувствительность и косность

Возникнув из первичной эктодермы различные органы чувств до такой степени развились, что для приведения их в действие достаточно необычайно малых количеств энергии. Другими словами, их абсолютная чувствительность очень велика. Эта чувствительность дает им еще одно ценное свойство, которое мы можем обозначить как их очень малую косность. Каждое функционирование, сопровождаясь затратой энергии, переводит орган в новое состояние, в коем на новые раздражения он реагирует уже иначе, чем после первоначального покоя. Всегда однородная зависимость между раздражением и ощущением есть, однако, крайне необходимое условие полезности органа, так как лишь при этом условии наши ощущения могут служить однозначными указателями вещей внешнего мира. Возврат в состояние покоя может произойти тем скорее, чем меньшее количество энергии и вещества участвовало в действии органа. Таким образом, большая чувствительность, благодаря которой орган реагирует на малые раздражения, в то же время обусловливает и малую косность, которая дает ему возможность быстро вернуться в нормальное состояние.

Применительно к глазу, оба эти свойства хорошо известны. Первое обусловливает порог, благодаря которому раздражения или изменения раздражений должны перешагнуть определенные малые, но конечные величины, чтобы быть воспринятыми.

Второе обусловливает так называемое световое последействие, сказывающееся в последовательных образах и т. п. Этим объясняется знакомое всем явление слития в сплошную световую ленту изображений движущегося раскаленного угля, также как и возникновение слагательных (аддитивных) смесей на вращающемся диске для смешения цветов.

Закон Вебера – Фехнера

Факты чувствительности и косности хорошо нам знакомы и использованы всевозможными научными и техническими приборами. При устройстве всякого измерительного или определительного аппарата мы стремимся к тому, чтоб он обладал высокой чувствительностью и минимальной косностью (инерцией), так как только при этих условиях он наилучшим образом будет соответствовать своему назначению.

Абсолютная чувствительность имеет при этом меньшее значение, чем относительная, т. е. рассчитанная на данную предельную величину измерения. В настоящее время изготовляют такие микровесы, которые дают возможность взвешивать 0,000001 грамма; но они не переносят нагрузки более одного грамма. Изготовляют также весы с нагрузкой до одного килограмма с точностью до 0,001 грамма. Первые весы имеют в тысячу раз большую абсолютную чувствительность, чем вторые, зато относительная чувствительность у обоих весов одинаковая и равняется одной миллионной. С точки зрения механики, те и другие весы равноценны. Они отличаются друг от друга только областью измерения. То же наблюдается и в наших воспринимающих аппаратах. Они приноровлены к своей «нагрузке», которую получают при нормальных условиях и обладают соответствующей чувствительностью. В тех случаях, когда «нагрузка» очень резко меняется, где технику понадобились бы, следовательно, все новые и новые весы, в организме человека имеются дополнительные приспособления, при помощи которых чувствительность и приноравливается к соответствующей нагрузке.

Наилучшим образом приспособлен в этом отношении глаз. Солнечный свет значительно изменяется и в течение дня, и по временам года, а для первобытного человека способность видеть и ночью, при свете луны и звезд, очень часто являлась прямой жизненной необходимостью. Сообразно с этим, глаз и имеет целый ряд приспособлений для того, чтобы сделать свою чувствительность достаточной при любом свете, отсюда вытекла и общая закономерность, которой подчиняются его ощущения.

Таких приспособляющих механизмов имеется два. Как всем известно, устройство глаза подобно камере фотографического аппарата. Он содержит линзу, которая дает возможность изображению из внешнего мира попасть на чувствительную к свету сетчатую оболочку глаза. Как фотограф, сообразуясь с окружающим светом, расширяет или суживает диафрагму у объектива своего аппарата, так самопроизвольная диафрагма глаза – так называемая радужная оболочка глаза, Iris – становится шире или уже в зависимости от ослабления, или усиления света.

Кроме этого механико-оптического приспособления, существует еще и химико-физическое, с еще более широкими пределами действия. Каждый знает, что войдя в полутемную комнату после яркого солнечного освещения, он в первый момент ничего не увидит. И наоборот, при переходе из темноты в ярко освещенное пространство мы чувствуем себя вначале ослепленными и плохо видим. Но вскоре глаз в обоих случаях приспособляется, и мы начинаем хорошо видеть.

Это основано на том, что глаз, отдохнувший в темноте, раздражается скорее и меньшим количеством света, чем тот глаз, который находился в ярко освещенной среде. Легко себе представить химическую картину происходящего, если мы допустим, что благодаря воздействию света на сетчатую оболочку глаза возникает такой химический процесс, продукты которого только медленно устраняются посредством диффузии и кровообращения. Если благодаря сильному свету образуется большое количество продуктов химического распада, которые не могут быть так быстро унесены кровообращением, то, следуя законам химической динамики, дальнейший процесс претерпевает торможение. Отсюда следует, что одинаковое количество света вызывает уже меньшее химическое разложение или, другими словами, будет действовать как более слабое раздражение. Наоборот, при слабом свете происходит меньшее химическое разложение веществ и продукты разложения могут полностью уноситься, почему и достаточно здесь бывает уже небольшого количества света, чтобы вызвать нужную реакцию. Так же влияет и уменьшение концентрации исходных не разложившихся еще веществ под влиянием сильного света или увеличения при слабом действии света, при одинаково быстром их восстановлении путей обмена веществ.

Эти явления называются адаптацией.

В идеальном, предельном случае чувствительность устанавливается пропорциональной тому, насколько орган затронут и отражает некоторую постоянную долю раздражения, которое действует на соответствующий орган. К этому состоянию приближаются не только различные органы чувств человека и других живых существ, но и другие, области психической жизни человека базируются на этом же основном законе, гласящем, что данное наличное состояние есть мера замечаемости его изменений: чувствительность пропорциональна функционированию. Этот закон, основной для всей нашей душевной жизни, был впервые высказан Э. Г. Вебером в 1851 г. и потом разработан Г. Т. Фехнером в 1858 г. Для науки о цветах он является основоположным во многих отношениях. Наука о цветах представляет собой также и тот первый случай, где этот закон нашел свое практическое применение (при установлении норм).

Формулировки закона Фехнера. Во втором томе своей книги: «Элементы психофизики» Фехнер вырабатывает различные формулы для выражения своего закона. Самая общая форма, это диференциальное уравнение, выражающее зависимость между изменением раздражения dr и изменением чувствительности de. Прирост раздражения должен увеличиваться или уменьшаться в зависимости от силы уже существующего раздражения для того, чтобы ощущение получило соответствующий прирост; это выразится в следующей формуле:



Это уравнение представляет собой, между прочим, уже изложенные нами соотношения адаптации. При сильном общем освещении, например, при солнечном свете, r нашего уравнения велико. Для того чтобы получить определенное значение для de, т. е. чтобы достичь ощущения едва заметного увеличения светлоты, оказывается необходимым соответственно увеличить и величину dr, т. е. прирост количества света. Наоборот, в полутемной комнате r очень мало; поэтому уже малого количества света достаточно, чтобы вызвать заметное усиление ощущения. Величина k зависит только от природы раздражения и от индивидуальных особенностей воспринимающего субъекта; вообще же она остается постоянной.

Интегрируя эту формулу, получим, если ro и еo суть соответствующие значения; раздражения и ощущения:

ln r – ln ro = kn (е – еo) или log r/ro = к (е – еo).


Здесь ln означает натуральный логарифм. Можно вместо него брать обыкновенный логарифм, благодаря чему изменится только числовая величина: фактор kn переходит в k, абсолютную величину которого мы без того определить не можем.

Из последней формулы


следует, что для одинаковых ступеней ощущения (е – еo) раздражение меняется не в одинаковой степени r – ro, а в одинаковом отношении .


Ряд чисел с одинаковыми разностями называется арифметическим рядом, ряд же чисел с одинаковыми множителями называется геометрическим рядом. Для того, чтобы ощущения изменялись на одинаковые ступени или в арифметической прогрессии, раздражения должны изменяться, сохраняя одно и то же отношение, т. е. изменяться в геометрической прогрессии. Ряд ощущений выраженный, числами 1, 2, 3, 4…, требует поэтому ряда раздражений: 1, rа2, rа3, rа4…, где а есть множитель (фактор) ряда или знаменатель отношений двух смежных величин данного ряда, а r – число постоянное.

В такой форме закон Фехнера удобнее всего применим в науке о цветах. Для того чтобы в ряде серых цветов, начиная с белого и кончая черным, получить ступени, одинаково отличающиеся для нашего восприятия друг от друга, мы должны раздражения, т. е. прибавления белого, расположить таким образом, чтобы они шли в геометрической прогрессии. Например, если самая темная краска содержит 4 % белого цвета, то мы должны взять серый ряд, выражающийся числами: 4, 6, 9, 13.5, 20.3, 30.4, 45.6, 68.4 в процентах белого цвета. Каждый последующий член такого ряда должен содержать белого цвета в 1½ раза больше, чем предыдущий. В силу этого все члены его и будут производить впечатление одинаковоотстоящих друг от друга; так как множитель а можно выбирать произвольно, то можно получить бесконечное количество таких рядов.

Порог ощущения

Если мы постепенно уменьшаем раздражение, то ощущение тоже ослабевает, однако, не в той же мере; а при некоторой определенной предельной величине раздражения ощущение прекращается. Эту границу мы называем порогом раздражения. Отсюда вытекает особенно простое выражение вышеприведенной формулы. Назовем через ro то минимальное раздражение, при котором ощущение прекращается, тогда соответствующая величина еo равняется нулю. Уравнение получает следующий вид:



т. е. ощущение пропорционально логарифму раздражения.

Отсюда ясно, какое значение имеет порог при измерении ощущений. Целесообразно поэтому основательно выяснить это понятие.

С явлениями порога мы встречаемся уже в неорганическом мире. Всякие весы, точные или неточные, обладают таким порогом, т. е. имеется некоторый предельный малый вес, ниже которого данные весы уже совсем не отвечают. У неточных весов этот порог велик, у точных же – очень мал, но всегда он выражается некоторой конечной величиной. То же самое относится ко всем другим измерительным приборам; каждый обладает своим поротом чувствительности.

Причина этого вполне понятна: необходимо определенное количество работы, чтобы преодолеть инерцию и трение в данном приборе. Поскольку данное «раздражение» не в силах произвести такую работу, не получается и действия; прибор остается в состоянии покоя.

Не будет ошибочным, если мы станем в том же искать причину и психо-физического порога. Вызывание ощущения возможно также лишь в результате некоторой работы или, вообще говоря, расхода энергии. Поэтому для приведения в действие какого бы то ни было органа необходима затрата энергии. Для каждого органа минимум необходимой затраты энергии определяется его устройством, которое также определяет и порог; меньшая энергия не вызывает эффекта, т. е. не вызывает ощущения. Уже было указано, что живые существа в процессе их развития постоянно стремятся понизить порог чувствительности своих органов. У человека величина порога ощущения бывает различной в зависимости от рода занятий и одаренности. Музыкант с тонким слухом различает по высоте такие тона, которые кажутся профану совершенно одинаковыми. Ошибки неопытного человека при сравнении силы света выражаются в сотых долях, в то время как опытный наблюдатель понижает свой порог порою до 2–3 тысячных. Однако и величина его порога есть некоторая конечная величина.

Общее значение порога

Для нашей душевной жизни факт существования порога чувствительности имеет громадное значение. Если бы он отсутствовал, мы никогда не находились бы в состоянии покоя, так как хотя бы и совсем слабые раздражения для всех областей чувств всегда имеются в природе. Бывают состояния чрезвычайной раздражительности, когда некоторые пороги почти отсутствуют, так как обусловливающие их задержки исчезают. Всем известно, что это есть уже тяжелое заболевание, потому что орган не пользуется в достаточной мере покоем, необходимым для здорового состояния. Выздоравливание только тогда становится возможным, когда можно психологически или физиологически вызвать временную замену выпавших естественных задержек.

Порог дает нам также возможность воспринимать два предмета, как равные. Оставаясь идеально точными, мы должны признать, что в мире вообще не существует двух совершенно одинаковых вещей. Фактически только существование порога чувствительности дает нам возможность уравнивать предметы. Благодаря развитию науки, которая стремится уменьшить этот порог, отождествление вещей постепенно ограничивается, однако не уничтожается вовсе. И мучительные логические противоречия, которые возникают благодаря предпосылке о существовании бесконечно малых и бесконечно больших величин, – противоречия, которые болезненно ощущались уже греками, только в том случае могут быть основательно превзойденными, если мы на основании общего факта существования порога заранее отрицаем реальность подобных понятий и представлений о бесконечном. Новейшие успехи физики, требующие, чтобы даже самую энергию мы мыслили построенной из некоторых конечных элементарных величин, так называемых квантов, стоят на таком именно пути.

Закон упрощения

Для всех ощущений наших органов чувств существует еще совсем общий закон следующего содержания: многообразие ощущений может быть лишь меньшим, по сравнению с многообразием раздражений и только в крайнем случае быть ему равным. Выше мы видели, что нашему восприятию доступно только различение чисел колебаний (как различных цветовых тонов), но недоступно различение плоскостей этих колебаний, так как недоступно восприятие разницы между поляризованным и деполяризованным светом. В отношении восприятия всего многообразия чисел световых колебаний наш глаз также отстает, так как он воспринимает как равные, многие смеси, совершенно различные по своему составу.

При всем этом развитие наших органов идет в том направлении, что расхождение между многообразиями раздражений и ощущений постепенно все уменьшается.

Глаз

Исследовав строение человеческого глаза в его историческом развитии, мы получим подтверждение вышеизложенного. По первоначальному своему устройству глаз представлял собой темное пятно на поверхности кожи. Благодаря своей более темной окраске он воспринимал большее количество лучистой энергии, чем окружающая его среда, и вследствие этого он больше раздражался (нагревался), чем окружающие части тела. С ходом дальнейшего развития глаза разница между ним и его окружающим все возрастает, порог же раздражения уменьшается. Пятно становится более темным и глубже входит во внутрь. Ощущение температуры уничтожается благодаря более тонко реагирующим химическим процессам. Образуются органы (трубки или линзы), посредством которых глаз начинает воспринимать не только раздражения, но и расстояние и направление. В этом заключается все возрастающее приспособление глаза, к многообразию раздражений.

Приобретение способности воспринимать цвета есть необычайно важный шаг вперед в ходе развития глаза. Эта способность даже у человека является чем-то сравнительно новым. Существует много животных, которые хотя и имеют глаза с линзами, однако не обладают (или еще не обладают) ни способностью распознавать цвета, ни соответствующими тому органами. Среди людей также встречаются единичные лица (лица, страдающие полной цветовой слепотой), в глазах коих отсутствует этот новый орган.

Этим новым органом являются колбочки, конические образования, выстилающие изнутри заднюю стенку глаза в центральной ямке, т. е. в том месте глаза, где получаются самые точные изображения, даваемые светом, проникающим сюда через хрусталик. В боковых частях воспринимающего органа, служащих для общего дополнения положения, находится другой, более простой орган — палочки. В глазах вышеупомянутых животных и цветно-слепых людей имеются только палочки. Наблюдения показали, что распознавание и различение цветов происходит только в центральной ямке сетчатки и осуществляется посредством колбочек. В боковых областях своего глаза каждый человек является цветнослепым, т. к. при помощи палочек он различает только светлое и темное[6].

Дальше будет подробно изложено, какому упрощению подвергает наш глаз все колоссальное многообразие попадающего в него света, чтобы видеть цвета, как он их видит. Здесь же мы должны лишь настойчиво подчеркнуть факт существования этого упрощения, факт очень важный для всего учения о цветах.

В свете этих рассуждений можно поставить вопрос: нельзя ли ожидать в будущем еще большего приспособления нашего глаза к многообразию световых лучей? Ответ должен быть решительно утвердительным. Уже теперь мы имеем некоторые признаки этого. Пока, однако, эти успехи настолько слабо выражены, что не имеют практического значения.

Цвета вещей

Если представим себе значительные изменения солнечного света в течение дня с одной стороны, состояние нашего зрительного аппарата: – с другой, и сравним с этими вечно меняющимися условиями зрения, большое постоянство, которое проявляют цвета окружающих нас предметов, то придется с удивлением спросить: каким же образом в итоге действия столь изменчивых факторов получается такой постоянный результат. Это постоянство в действительности создается не нашим зрительным аппаратом, но основывается на другом, чисто физическом явлении, закономерно связанном с нашими ощущениями.

Это физическое явление есть отражение света поверхностями тел. Мы видим, что каждое тело отражает определенную часть падающего на него света. Тело, которое отражает все падающие на него лучи и при этом их рассеивает, называется белым. Из этого не следует, что тело нам кажется белым потому, что оно отражает много света. Белая бумага и в сумерках кажется белой, хотя она отражает очень мало света. Но так как даже и вечером она отражает почти все лучи света, мы называем: ее белой. Чтобы дать правильное определение «белого», мы должны знать, какое имеется в данное время общее освещение; мы должны, следовательно, рассматривать цвет, как явление относительное, соотнесенное. Если исключить эту возможность соотнесения путем смотрения через темную трубку, то мы оказываемся не в состоянии отличить белое от серого.

Отражает ли данная поверхность все лучи света или только часть их, зависит исключительно от ее свойств, но не зависит ни в какой мере ни от освещения, ни от настроенности глаза. Отсюда и происходит постоянство цветов предметов. Так как отражение света есть постоянная величина, которая не зависит от силы света, – всегда отражается определенная доля падающего света, будь то свет сильный или слабый, – мы и видим один и тот же цвет белым, вне зависимости от силы освещения. При этом нам становится ясной и важность закона Фехнера, по которому мы ощущаем отношения, но не абсолютные величины.

На таких же точно основаниях мы называем черной поверхность, у которой отражение света равно нулю. Серая поверхность есть такая, которая отражает одинаковые доли всех лучей спектра. Цветная же поверхность отражает различные доли различных световых лучей.

Во всех случаях отражение света зависит исключительно от тела, которому принадлежит данная поверхность и ни в какой мере не зависит от других причин. По привычке, в результате опыта, мы связываем эти отражательные свойства с нашими ощущениями. Насколько сильна эта привычка, мы видим из опыта Геринга, описанного выше, в главе первой. Можно прекрасно знать, что нижняя бумага белая и что в отверстии нет никакой серой поверхности, и все-таки мы воспринимаем ее как серую. Уменьшив верхний картон настолько, чтоб он был немного больше отверстия и увеличив нижнюю бумагу настолько, чтоб ее можно было видеть выступающей из-за картона со всех сторон, – мы заметим, что цвет отверстия сблизится с цветом всей бумаги, и покажется нам белым. Существует среднее положение, при котором можно видеть отверстие белым или серым в зависимости от направления внимания.

Вышеизложенные рассуждения имеют основоположное значение для измерительного отдела науки о цветах. Если бы отсутствовало постоянство коэффициента отражения (Remission), мы не имели бы величины, достаточно устойчивой для того, чтобы сделать возможными числовые определения. То субъективно изменчивое, что присуще существу цвета, регулируется отношением к этой объективной величине (отражению). И усовершенствование нашей способности распознавать верно цвета зависит и в общем, и у каждого отдельного лица непосредственно от того, насколько определенно и уверенно данный человек согласует свои ощущения с постоянными величинами отражения. При ежедневном опыте мы приобретаем в этом большую уверенность и без научной какой-либо подготовки. Только при совсем необычайном освещении (например, при свете пламени натрия) способность подобного приспособления расстраивается.

Глава IV
Ахроматические цвета

Общее. Эта генетически наиболее древняя область мира цветов еще и теперь занимает обособленное положение, сперва выделившись в особую замкнутую и более простую группу, впоследствии же оказавшись основной осью всей системы цветов. Мы обозначаем всю эту группу цветов, которая простирается от белого к черному через серый, как ахроматические цвета (unbunten Farben).

То, что мы и этого рода зрительные восприятия включаем в понятие цвета, не есть нечто произвольное, а вполне логически обосновано. Вначале думали, что белый, серый и черный цвета такие же обособленные элементы видимого, как и зеленый, красный и синий. Но впоследствии оказалось, что они всегда входят в состав всех цветов, имеющихся в окружающем нас мире вещей. Если бы мы отказались от включения этих цветов в общее понятие цвета, то это привело бы к неимоверным трудностям и противоречиям. Во все времена живописцы и красильщики, художники и маляры, не задумываясь, называли их цветами. Со времен Древней Греции, где черный и белый цвет были единственными, наряду с красным и желтым, и по сей день, эти два цвета на палитре и в красильном чану играют такую же роль, как и хроматические цвета. Отрицание их цветовой самостоятельности не исходит от знатоков этих явлений, а принадлежит философам, которые за черным, как понятием отрицательным (отсутствие света), не хотели признать самостоятельности. Но нужно только рассмотреть это явление с позитивной точки зрения и представить себе черный цвет, как полное лучепоглощение, чтобы устранить это недоразумение.

Таким образом, мы и будем рассматривать и изучать группу белого, серого и черного цветов, как самостоятельную и важную область мира цветов. Историческое первенство этих цветов находит свое отражение в том, что они занимают центральное место и входят во все ощущаемые нами цвета. То, что раньше не сознавали этого, было одной из основных причин, почему наука о цветах, начиная с Гельмгольца, так мало продвинулась вперед в сравнении с другими отраслями знания.

Происхождение ахроматических цветов

Мы воспринимаем как ахроматические те световые лучи, которые имеют тот же состав, что и солнечный свет, или исходящий из того же источника рассеянный дневной свет. Хотя состав дневного света постоянно меняется (как, например: при чистом небе он содержит гораздо больше синего, чем при пасмурной погоде), мы обладаем очень слабой чувствительностью к этим изменениям. Только к вечеру, когда желтые и красные лучи света особенно превалируют, благодаря лучепоглощению в воздухе, мы это «теплое» освещение воспринимаем, как нечто особенное.

Тот загадочный факт, что смеси лучей света различных чисел колебаний и различной длины волны мы воспринимаем, как простое ощущение белого или серого цвета, неоднократно, со времен Ньютона, привлекал к себе внимание. Гёте находил это настолько противоречивым и трудно допустимым, что отрицал анализ Ньютона и утверждал, что дневной свет объективно так же прост, как просто субъективное ощущение белого цвета. Гельмгольц указал на резкое различие между смесью звуковых тонов разной высоты и смесью световых лучей разных цветов. В первой смеси наше ухо может различать каждый тон в отдельности, во второй же глаз наш не способен видеть отдельно составляющие цвета. Объяснения этому противоречию он, однако, не дал. Также и Шопенгауэр, с его теорией качественного деления сетчатой оболочки глаза, не дал нам основных положений для чего-либо, что помогло бы нам психологически объяснить это явление.

Только генетическая точка зрения дает нам такое объяснение. Выше мы видели, что примитивный глаз не воспринимает ничего, кроме различий между сильным и слабым светом. Ступени развития глаза отличаются именно тем, что он постепенно начинает воспринимать разнородность света. Было время, когда ни одно живое существо не было способно воспринимать отличий в числе колебаний, – того, что мы теперь называем цветом. И современный наш глаз еще сохранил многие особенности этого состояния. Самая важная из них та, что и теперь мы всю массу световых лучей ощущаем как цвета: белый, серый и черный. Только представив себе это явление, как пережиток первобытного состояния, вместо того, чтобы рассматривать представление об ахроматических цветах как систематический результат нашего знакомства с хроматическими – как это еще и теперь непроизвольно случается с некоторыми – мы освобождаемся от всех трудностей.

Мы и по сей день обладаем аппаратом палочек в нашем глазу, который только и воспринимает ощущения ахроматические, вне зависимости от числа колебаний. Поэтому же эта область цветоощущения сохранится надолго, и нельзя себе представить, чтобы здесь в близкое время наступила какая-либо перемена.

Понятия

Идеально-белый цвет мы приписываем той поверхности, которая отражает все падающие на нее лучи света и при этом рассеивает их во все стороны. Хотя еще и не существует исследования, в коем белизна поверхности, обладающей всегда устойчивыми свойствами и по желанию изготовленной, была бы измерена в абсолютной мере, мы и теперь можем признать за бесспорное, что достаточно толстый слой сернокислого барита (сернобариевой соли) ближе всего в этом отношении к идеалу; возможная здесь ошибка может быть выражена лишь немногими сотыми долям, т. е. близка к порожной величине.


Идеально-черный цвет дает такая поверхность, которая не отражает никаких лучей. Ящик с отверстием, хорошо выкрашенный внутри черным, осуществляет этот идеал с точностью, которая лежит далеко за порогом чувствительности (абсолютно черное тело по Кирхгоффу).


Нейтрально-серым цветом обладает такая поверхность, которая отражает одинаковое количество всех падающих на нее лучей. Смеси из черных и белых красителей никогда не бывают нейтрально-серыми, большей частью они имеют синий оттенок вследствие тусклости (Trübungsfarbe). Чтобы сделать их нейтральными, необходимо примешать к ним определенное количество темно-желтого красителя (желтой охры). Удачно ли сделана эта примесь, мы узнаем при помощи вращающегося круга (диска) или другим путем оптического смешения чисто белого и чисто черного цвета и сравнения полученных таким образом смесей с цветом данной составленной нами краски. При этом легко бывает заметить остаток хроматического цвета; сообразно с этим смесь меняют до тех пор, пока не получится полное тождество окраски с нейтрально-серым.

Так как мы привыкли к синеватому оттенку серого цвета, получаемого от смешения соответствующих красителей, то нейтрально-серый цвет вначале кажется нам коричневатым, «мышиным», серым. Но очень скоро в нашей памяти прочно устанавливается представление чисто серого цвета и приобретается уверенность суждения при сравнениях. Однако после рассматривания хроматических цветов эта способность оценки на короткое время расстраивается благодаря возникновению последовательных образов.

Характеристика ахроматического ряда

Ряды ахроматических цветов также постепенны и непрерывны, как и все другие ряды цветов. Между идеально-черным и идеально-белым можно вставить бесконечно большое число средних ступеней, близких друг к другу настолько, что разница между ними будут лежать ниже порога.

Ахроматические цвета образуют одномерный ряд or темного к светлому, с белым и черным на концах. Каждый серый цвет имеет вполне определенное место в этом ряду, так что все вышележащие цвета выглядят темнее, а все ниже лежащие – светлее. Перейти от одного серого цвета к другому можно только по одному пути, а именно – через промежуточные серые цвета.

Благодаря существованию порога различения для ощущений серых цветов число различимых ступеней серого конечно. Для среднего глаза оно колеблется между 300 и 400.

Измерение ахроматических цветов

Ахроматические цвета можно измерять только обладая идеально белой поверхностью или такой поверхностью, у которой известно ее отношение к идеальному белому цвету. Тогда постепенно уменьшают количественно-учитываемым образом освещение этой белой поверхности до тех пор, пока она не станет такой же серой, как та поверхность, которую мы с ней сравниваем. Теперь обе поверхности отражают одинаковое количество света, потому что мы их уравняли. Так как количество света отраженного нашей белой поверхностью нам известно, то мы узнаем и ту долю белого света, которую отражает данная измеряемая серая поверхность, в зависимости от своих особенностей.

Такого рода измерения можно производить любым фотометром. Специально для этой цели сконструированный полутеневой фотометр мною описан в другом: месте – «Physikalische Farbenlehre». 2 aufl. S. 80. Leipzig, 1923.

Всякий серый цвет определяется его светлотой (Helligkeit) или содержанием в нем белого цвета, т. е. тем количеством белого света, которое он отражает. Все эти числовые величины – суть правильные дроби. Каждый серый цвет можно выразить уравнением W + S = 1, где W означает содержание белого, a S – черного. Если W = О, то мы имеем дело с идеально черным; если же S = 0, то перед нами идеально белая поверхность.

Точность этих измерений в лучшем случае доходит до 0,2–0,3 % благодаря существованию порога ощущения. Для практических целей обычно достаточно и одной десятой этой точности, и даже меньше. В особенности там, где оценка производится с точки зрения эстетической, пределы ошибок могут доходить до 10 % наличного содержания белого.

Для краткости, количественные индексы серых цветов изображают не просто дробью (десятичной), а лишь двумя цифрами, отбрасывая запятую и ноль, стоящий перед ними. Таким образом серый 25 содержит 0,25 белого, а черный с содержанием 0,04 белого выражается в виде 04.

Закон Фехнера

Если мы построим ряд ахроматических цветов, которые содержат 1,0, 0,9, 0,8, 0,7, 0,6 до 0,1 и 0,0 белого, то он никоим образом не будет производить впечатления ряда одинаковоудаленных друг от друга ступеней. Между 1,0, 0,9, 0,8 и т. д. различия так незначительны, что на первый взгляд их вовсе нельзя отличить друг от друга; зато между 0,2, 0,1 и 0,0 образуются слишком большие переходы. Для получения одинаковых расстояний мы должны ступени в белом конце увеличить, а в черном уменьшить.

Это следует из закона Фехнера. Как раздражение в этом случае мы должны рассматривать количество белого цвета, которое содержится в данных ахроматических цветах. По закону же Фехнера эти количества только тогда могут вызвать равномерно отстоящие друг от друга ступени серого цвета, когда сами они расположены в геометрический ряд.

Возникает лишь вопрос: какой же знаменатель надо брать? Принимая во внимание требования рационального нормирования – о чем речь впереди – мы должны поступить следующим образом. Так как все наши исчисления ведутся по десятичной системе, то мы вначале выражаем ступени серого ряда с содержанием белого в количествах: 1,00, 0,10, 0,01, 0,001 и т. д. Таким образом, мы получаем нисходящий геометрический ряд с фактором 1/10. Но, очевидно, что эти ступени будут слишком большими.

Необходимо каждую из них разделить, следуя десятичной системе, еще на 10 ступеней. Эти ступени можно найти, если взять числа, соответствующие логарифмам, равным 1,000, 0,900, 0,800, 0,700, 0,600…0,100 и принять наибольшее из них за 1. Таковыми окажутся в результате числа 1,00, 0,79, 0,63, 0,50, 0,40, 0,32, 0,25, 0,16, 0,125, 0,100. Если вставим десять ступеней между 0,100 и 0,010, то найдем эти же числа, только в десять раз уменьшенные. То же повторится между 0,010 и 0,001 и т. д. Так как разница между двумя ступенями в среднем составляет около 20 %, то она лежит значительно выше порога, а потому ощутима. Дальнейшее деление на десять новых, более мелких ступеней, неприемлемо, так как разница между этими делениями будет лежать уже ниже порога различения.

Данные величины делят непрерывный серый ряд на одинаково отстоящие для нашего восприятия отрезки. Нам же нужны не отрезки, а точки – т. е. определенные серые цвета. Эти цвета мы и можем получать посредством смешения всех цветов каждого данного отрезка ряда. Соответствующие им числа суть средние геометрические двух граничных чисел. Мы получаем, таким образом, следующий ряд, который обозначаем сокращенно, как было указано выше, цифрами, показывающими процентное содержание белого цвета:



Мы заканчиваем наш ряд на 0,35, так как очень мало таких поверхностей, которые бы отражали света так мало или еще меньше. Теоретически можно продолжать этот ряд до бесконечности. Под числами находятся буквы латинской азбуки, которые обозначают ступени серого ряда, так же, как в музыке тона обозначаются буквами. Каждая буква может обозначать написанное над нею количество белого света (в процентах) или количество черного цвета, если возьмем число дополнительное до 100. Таким образом, буква i может означать 14 % белого цвета или 86 % черного. На практике для большинства случаев эти деления еще слишком мелки. Поэтому мы из каждых двух чисел опускаем одно и получаем практический серый ряд (шкалу бело-черного). Мы обрываем его на букве р, так как у буквы р находится самый глубокий черный цвет, который можно получить на бумаге при помощи типографской черной туши:



На прилагаемой таблице № 1 эти ступени а с е g i l n p и представлены. Очень ...

Конец ознакомительного фрагмента

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную версию.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.