这种颜色,全世界只有五个人见过把科学带回家
1900年,L·弗兰克·鲍姆写了一座假城市。在他的《绿野仙踪》里,翡翠城看起来通体碧绿。但所有进城的人都必须戴上一副由守卫锁死在脸上的绿色镜片眼镜,理由是“保护眼睛免受翡翠城的光辉伤害”。
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到了第十五章,Oz巫师亲口拆穿了骗局:城市和别的城市没什么两样,戴了绿镜片,当然什么都是绿的。一百二十五年后,加州大学伯克利分校造了一台也叫Oz的机器。下面就是这台机器:
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它干了一件方向完全相反的事:不是让人看到假颜色,而是让人看到了一种真实存在、却正常情况下绝不可能看到的颜色。这种颜色叫olo。全世界只有五个人见过它。
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要理解为什么说“不可能看到”,得先知道人是怎么看到颜色的。你的视网膜上有三种视锥细胞(S锥、M锥、L锥),分别对蓝区、绿区、红区的光最敏感。但每个视锥细胞本身是色盲的,它只能报告“我吸收了多少光子”,分不清波长。颜色是大脑比较三种视锥的激活比例之后“算出来”的:每一种颜色对应一组特定比例。问题在于,M锥和L锥的光谱敏感曲线严重重叠,峰值只差约30纳米。后果是自然界不存在任何一种光能只激活M锥而完全不碰L锥。所有绿光、青光,在照到M锥的同时必然也在照L锥。大脑收到的永远是混合信号。
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你可能会想,那用很细的光束只打一个M锥不就行了?也不行。光穿过角膜和晶状体后会衍射和模糊,一个点光源到了视网膜上变成一团光斑,远大于单个视锥细胞。瞄准一个M锥打过去,光不可避免地洒到旁边的L锥上。所以,限制你能看到多少种颜色的,不是物理学(光谱是连续的),而是你眼球的生物学布线:光谱重叠让你没法在“光的种类”上做分离,光学模糊让你没法在“光的位置”上做分离。两道枷锁,伯克利团队花了十几年把它们“拆掉”了。第一道,用自适应光学校正眼球的光学畸变,把激光聚焦到单个视锥细胞大小的点上(这项技术最早由天文学家发明,用来校正大气湍流)。
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第二道,用高分辨率视网膜成像逐个鉴定多达约一千个视锥细胞的类型和位置,画出一张视网膜地图。这一步极其耗时,也是为什么实验只做了五个人。
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两道枷锁拆完,剩下的逻辑很直接。系统用红外光实时追踪视网膜(受试者看不到),同时用一支543纳米的绿色激光以每秒约十万次的速率扫描目标区域,扫到M锥时释放光剂量,扫到L锥和S锥时跳过。只点亮M锥,关闭一切其他细胞。实际体验比描述朴素得多:要滴散瞳药,咬住一根固定头部的金属棒,盯着固定点。每次眨眼系统就得重新校准,所以olo每次只能维持几秒,视野大约相当于手臂伸直后食指指甲的大小。但就是这几秒,五个人都看到了同一种东西:一种极端饱和的蓝绿色,比自然界中最纯的青色激光还要鲜艳得多。下图展示了受试者在实验中看到的两种视角:
左侧颜色匹配视角:受试者实际盯着的画面,一个大灰色圆,中间偏右有一个小橙色方块,olo出现的位置。受试者要调节一盏灯来匹配这个方块的颜色。位置在注视点(gaze target)偏4°的地方。图源:文献
右侧刷新间隔视角:每次olo刺激之间的间隔期,受试者看到的是一张彩色马赛克图案,用于清除视觉残留,防止之前的颜色干扰下一次判断。奥斯汀·鲁达(Austin Roorda,伯克利视光学院教授,受试者之一)说,把olo和实验室里最纯的单色光放在一起,后者显得苍白。为了量化olo有多“超标”,研究者让受试者用一盏可以调节波长的灯去匹配olo。结果每次都必须往里掺大量白光才能报告“差不多了”。换句话说,olo的饱和度超出了所有自然光能达到的范围。论文给出了一个最接近的屏幕色值#00FFCC(就是当前的字体颜色),但它和olo的关系大概类似于手机照片和亲眼看到极光的关系。


