Важнейшим свойством нашего глаза является его способность различать цвета. Как было указано ранее, такой способностью обладают только цветочувствительные элементы сетчатки - колбочки. Одним из первых замечательных открытий, относящихся к цветному зрению, можно считать явление смещения максимума относительной видности при переходе от дневного зрения к сумеречному, открытое знаменитым чешским биологом Я. Пуркине.

Явление Пуркине заключается в том, что при сумеречном зрении (при низких освещенностях) не только понижается чувствительность глаза к восприятию цветов вообще, но и что в этих условиях глаз обладает пониженной чувствительностью к цветам длинноволнового участка видимого спектра (красные, оранжевые), но зато обладает повышенной чувствительностью к цветам коротковолновой части спектра (синие, фиолетовые). Красный мак и василек на рис. II при дневном освещении кажутся по яркости близкими друг к другу. В сумерках мак кажется совершенно темным, а василек более светлым. В картинной галерее в сумерки постепенно начинают исчезать краски, сначала красные, затем желтые и зеленые.

Рис. II

Можно указать ряд случаев, когда мы при рассматривании цветных объектов также встречаемся с ошибками зрения или иллюзиями.

Во-первых, иногда о насыщенности цвета объекта мы ошибочно судим по яркости фона или по цвету других окружающих его предметов. В этом случае действуют также закономерности контраста яркостей: цвет светлеет на темном фоне и темнеет на светлом.

Великий художник и ученый Леонардо да Винчи писал: "Из цветов равной белизны тот кажется более светлым, который будет находиться на более темном фоне, а черное будет казаться более мрачным на фоне большой белизны. И красное покажется более огненным на более темном фоне, а также все цвета, окруженные своими прямыми противоположностями".

Во-вторых, существует понятие собственно цветовых или хроматических контрастов, когда цвет наблюдаемого нами объекта изменяется в зависимости от того, на каком фоне мы его наблюдаем. Иллюзии цветового зрения этого рода нам встречаются в следующих видах. Черный круг, изображенный на рис. III, кажется слегка красноватым на зеленом фоне, когда же мы прикроем этот круг тонкой прозрачной бумагой, то иллюзорный красный цвет становится еще более заметным. Очевидно, прозрачная бумага стирает резкость границ и уменьшает разницу в яркости поля и фона и тем усиливает проявление эффекта. Аналогично черный круг на красном будет казаться зеленоватым, на фиолетово-голубом фоне - зеленовато-желтым и на голубом - медно-красным.

Рис. III

То же самое явление непроизвольного окрашивания серых полосок мы можем наблюдать через прозрачную бумагу на рис. IV.

Рис. IV

Оказывается, что тот цвет, в который окрашивается черный круг или серая полоса, является так называемым дополнительным цветом к цвету фона. Для каждого цвета имеется такой другой цвет, оптическое смещение с которым дает цвет ахроматический (белый или серый). Такие цвета и называются взаимно дополнительными. Круг или полоска не обязательно должны быть черными или серыми, например, желтая полоска на красном фоне кажется зеленоватой, а на зеленом - оранжевой; в данном случае эти три цвета при смешении дадут белый или серый цвет.

Подмечено, что это иллюзорное окрашивание черных и серых предметов происходит в цвет, лишь приблизительно являющийся дополнительным, но не совпадающий с ним в точности.

Наиболее наглядное представление об оптическом смешении цветов можно получить следующим образом. Если диск (рис. V) с секторами, имеющими такие углы и окраску, как это показано на рисунке, привести в быстрое вращение, то вследствие быстрого чередования различных возбуждений, цвета секторов сольются в общий серый тон. Эта иллюзия цветового зрения объясняется следующими свойствами нашего глаза.

Рис. V

Сетчатая оболочка глаза человека наиболее приспособлена к неразложенным солнечным лучам, и, возможно, нервные окончания сетчатки при раздражении их одним цветом как бы восполняют цвет, недостающий до белого, давая нам иллюзию видимости дополнительного цвета. Существует более старая гипотеза, объясняющая явление этих цветовых иллюзий утомляемостью воспринимающих нервов, но вряд ли она является более обоснованной, чем приведенная выше.

На основании того, что наш орган зрения наиболее приспособлен к восприятию белого солнечного света, можно объяснить и такую иллюзию. Если в течение нескольких секунд неподвижно смотреть на красное пятно, а потом перевести взгляд на белую бумагу, то мы увидим на бумаге зеленое пятно. Если рассматривать желтый кружок, то на бумаге увидим синий, и наоборот.

С цветовым контрастом связаны и другие иллюзии цветового зрения. Приведем еще несколько примеров.

На рис. VI площади внутреннего квадрата слева и полоски справа равны, но периметр полоски в два раза больше периметра квадрата. Всматриваясь в этот рисунок, мы видим полоску более яркой, чем внутренний квадрат.

Рис. VI

Явлением общепсихологического контраста можно объяснить иллюзию так называемого подравнивания цветов, заключающуюся в следующем. Если смотреть на рис. VII, то на нем можно увидеть фигуру в виде зеленого креста, тогда и средний кружок кажется зеленоватым; если же сосредоточить внимание на желтых кружках, то и центральный кружок будет казаться желтоватым.

Рис. VII

Интересна также иллюзия цветового сопутствия, появляющаяся после рассматривания верхней части рис. VIII. Если несколько минут внимательно вглядываться в черный круг верхней части рисунка, а затем быстро перевести взгляд на черный круг внизу, то через несколько секунд на белом фоне появятся цветные изображения всех четырех пятен, окружающих верхний черный круг. Какого цвета будут эти появившиеся пятна?

Рис. VIII

Заметим здесь, что при переходе от одного цвета данной поверхности к другому цвету этой же поверхности у нас будет изменяться и ее кажущаяся яркость. Следовательно, будет изменяться и контраст яркости, если мы будем, скажем, одновременно изменять яркость предмета и фона или один и тот же предмет будем рассматривать на менее ярком, а затем на более ярком фоне. Вот почему контраст яркости связан для нашего зрения с цветовым контрастом. Чем больше цвет объекта отличается от цвета фона, тем лучше заметен объект и тем отчетливее виден его контур и форма.

Можно привести множество примеров воздействия на глаз цветовых контрастов. Гёте, например, пишет: "Трава, растущая во дворе, вымощенном серым известняком, кажется бесконечно прекрасного зеленого цвета, когда вечерние облака бросают красноватый, едва заметный отсвет на камни". Дополнительный цвет зари - зеленый; этот контрастный зеленый цвет, смешиваясь с зеленым цветом травы, и дает "бесконечно прекрасный зеленый цвет".

Гёте описывает также явление так называемых "цветных теней". "Один из самых красивых случаев цветных теней можно наблюдать в полнолуние. Свет свечи и лунное сияние можно вполне уравнять по интенсивности. Обе тени могут быть сделаны одинаковой силы и ясности, так что оба цвета будут вполне уравновешиваться. Ставят экран так, чтобы свет полной луны падал прямо на него, свечу же помещают несколько сбоку на надлежащем расстоянии; перед экраном держат какое-нибудь прозрачное тело. Тогда возникает двойная тень, причем та, которую отбрасывает луна и которую в то же время освещает свеча, кажется резко выраженного красновато-темного цвета, и, наоборот, та, которую отбрасывает свеча, но освещает луна, - прекраснейшего голубого цвета. Там, где обе тени встречаются и соединяются в одну, получается тень черного цвета".

Тот факт, что некоторые цвета воспринимаются нами как "выступающие", а другие как "отступающие", иллюстрируется здесь рис. IX.

Рис. IX

Рассматривая верхнюю фигуру на этом рисунке, мы склонны думать, что это усеченная пирамида, обращенная вершиной к нам.

Рассматривая нижнюю фигуру, мы готовы представить себе туннель с выходным отверстием вдали. "Выступающими" цветами обычно кажутся цвета красно-оранжево-желтые (или "теплые"), а "отступающими" кажутся цвета зелено-синие (или "холодные"). Насыщенные и светлые цвета нам обычно кажутся ближе темных и ненасыщенных. Хроматические цвета обычно "выступают вперед" на фоне цветов серых.

Следует заметить, что многие свойства глаза, вызывающие появление иллюзий цветового зрения", вместе с тем оказываются и весьма полезными для получения нами зрительных ощущений, более полно отражающих объективную реальность.

Вот почему, например, на вывесках и рекламах, собранных из светящихся газосветных трубок, слова, написанные трубками красного свечения, приближаются к наблюдателю и кажутся висящими в воздухе, а слова, написанные трубками зеленого или синего свечения, отступают. Однако, оказывается, для некоторых людей иллюзия различной удаленности разных цветов носит обратный характер, т. е. более близкими кажутся цвета синие (у некоторых лиц иллюзия вообще не наблюдается). Среди различных объяснений этой иллюзии заслуживает внимания следующее. Зрительная линия пересекает плоскость зрачка не в центре его, а несколько сбоку, т. е. хрусталик не строго центрирован по отношению к зрительной линии. Поэтому когда глаз фиксирует какую-нибудь синюю точку, то изображение соседней с ней красной точки даст на сетчатке известный круг светорассеяния, причем этот круг будет не концентричен с изображением фиксируемой точки, но несколько смещен в сторону височной или носовой части сетчатки. Это смещение при бинокулярном зрении создает такое же впечатление, какое мы получим от одинаково удаленных от осей глаз раздраженных мест сетчаток, если красная точка фактически будет ближе или дальше, чем синяя.