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(圖片來源:網(wǎng)絡(luò))
撰文 | OF
1900年,L·弗蘭克·鮑姆寫了一座假城市。
在他的《綠野仙蹤》里,翡翠城看起來通體碧綠。但所有進(jìn)城的人都必須戴上一副由守衛(wèi)鎖死在臉上的綠色鏡片眼鏡,理由是“保護(hù)眼睛免受翡翠城的光輝傷害”。
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圖源: reprodukcijos
到了第十五章,Oz巫師親口拆穿了騙局:城市和別的城市沒什么兩樣,戴了綠鏡片,當(dāng)然什么都是綠的。
一百二十五年后,加州大學(xué)伯克利分校造了一臺(tái)也叫Oz的機(jī)器。下面就是這臺(tái)機(jī)器:
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圖源:Berkeley ins
它干了一件方向完全相反的事:不是讓人看到假顏色,而是讓人看到了一種真實(shí)存在、卻正常情況下絕不可能看到的顏色。
這種顏色叫olo。全世界只有五個(gè)人見過它。
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圖源:OSLD
要理解為什么說“不可能看到”,得先知道人是怎么看到顏色的。你的視網(wǎng)膜上有三種視錐細(xì)胞(S錐、M錐、L錐),分別對藍(lán)區(qū)、綠區(qū)、紅區(qū)的光最敏感。
但每個(gè)視錐細(xì)胞本身是色盲的,它只能報(bào)告“我吸收了多少光子”,分不清波長。顏色是大腦比較三種視錐的激活比例之后“算出來”的:每一種顏色對應(yīng)一組特定比例。
問題在于,M錐和L錐的光譜敏感曲線嚴(yán)重重疊,峰值只差約30納米。后果是自然界不存在任何一種光能只激活M錐而完全不碰L錐。所有綠光、青光,在照到M錐的同時(shí)必然也在照L錐。大腦收到的永遠(yuǎn)是混合信號。
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圖源:wikipedia
你可能會(huì)想,那用很細(xì)的光束只打一個(gè)M錐不就行了?
也不行。光穿過角膜和晶狀體后會(huì)衍射和模糊,一個(gè)點(diǎn)光源到了視網(wǎng)膜上變成一團(tuán)光斑,遠(yuǎn)大于單個(gè)視錐細(xì)胞。瞄準(zhǔn)一個(gè)M錐打過去,光不可避免地灑到旁邊的L錐上。
所以,限制你能看到多少種顏色的,不是物理學(xué)(光譜是連續(xù)的),而是你眼球的生物學(xué)布線:光譜重疊讓你沒法在“光的種類”上做分離,光學(xué)模糊讓你沒法在“光的位置”上做分離。
兩道枷鎖,伯克利團(tuán)隊(duì)花了十幾年把它們“拆掉”了。
第一道,用自適應(yīng)光學(xué)校正眼球的光學(xué)畸變,把激光聚焦到單個(gè)視錐細(xì)胞大小的點(diǎn)上(這項(xiàng)技術(shù)最早由天文學(xué)家發(fā)明,用來校正大氣湍流)。
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圖源:berkeley
第二道,用高分辨率視網(wǎng)膜成像逐個(gè)鑒定多達(dá)約一千個(gè)視錐細(xì)胞的類型和位置,畫出一張視網(wǎng)膜地圖。這一步極其耗時(shí),也是為什么實(shí)驗(yàn)只做了五個(gè)人。
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圖源: christineacurcio
兩道枷鎖拆完,剩下的邏輯很直接。系統(tǒng)用紅外光實(shí)時(shí)追蹤視網(wǎng)膜(受試者看不到),同時(shí)用一支543納米的綠色激光以每秒約十萬次的速率掃描目標(biāo)區(qū)域,掃到M錐時(shí)釋放光劑量,掃到L錐和S錐時(shí)跳過。只點(diǎn)亮M錐,關(guān)閉一切其他細(xì)胞。
實(shí)際體驗(yàn)比描述樸素得多:
要滴散瞳藥,咬住一根固定頭部的金屬棒,盯著固定點(diǎn)。每次眨眼系統(tǒng)就得重新校準(zhǔn),所以olo每次只能維持幾秒,視野大約相當(dāng)于手臂伸直后食指指甲的大小。
但就是這幾秒,五個(gè)人都看到了同一種東西:一種極端飽和的藍(lán)綠色,比自然界中最純的青色激光還要鮮艷得多。
下圖展示了受試者在實(shí)驗(yàn)中看到的兩種視角:
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左側(cè)顏色匹配視角:受試者實(shí)際盯著的畫面,一個(gè)大灰色圓,中間偏右有一個(gè)小橙色方塊,olo出現(xiàn)的位置。受試者要調(diào)節(jié)一盞燈來匹配這個(gè)方塊的顏色。位置在注視點(diǎn)(gaze target)偏4°的地方。圖源:文獻(xiàn)
右側(cè)刷新間隔視角:每次olo刺激之間的間隔期,受試者看到的是一張彩色馬賽克圖案,用于清除視覺殘留,防止之前的顏色干擾下一次判斷。
奧斯汀·魯達(dá)(Austin Roorda,伯克利視光學(xué)院教授,受試者之一)說,把olo和實(shí)驗(yàn)室里最純的單色光放在一起,后者顯得蒼白。
為了量化olo有多“超標(biāo)”,研究者讓受試者用一盞可以調(diào)節(jié)波長的燈去匹配olo。結(jié)果每次都必須往里摻大量白光才能報(bào)告“差不多了”。換句話說,olo的飽和度超出了所有自然光能達(dá)到的范圍。
論文給出了一個(gè)最接近的屏幕色值#00FFCC(就是當(dāng)前的字體顏色),但它和olo的關(guān)系大概類似于手機(jī)照片和親眼看到極光的關(guān)系。
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圖源:網(wǎng)絡(luò)
一個(gè)好玩的細(xì)節(jié):給olo起名字的人叫詹姆斯方(James Fong),論文第一作者。olo來自LMS色彩空間中的坐標(biāo)(0, 1, 0),意思是L錐激活為零、M錐滿格、S錐為零,用黑客文字拼出來就是olo。
詹姆斯花了博士期間的大量時(shí)間研究這種顏色,但截至論文發(fā)表時(shí)自己從未見過。實(shí)驗(yàn)名額靠抽簽,他手氣不好。
這項(xiàng)研究有意義的點(diǎn)不只是技術(shù)本身,而是它提出的一個(gè)新原理。你的手機(jī)屏幕混合紅綠藍(lán)三種LED來騙過視錐細(xì)胞,讓它們以為自己在看日落。
所有屏幕、打印機(jī)、投影儀都這么干,但這套方法永遠(yuǎn)無法超出自然色域。
Oz系統(tǒng)換了一條路:不控制光的光譜組成,而是控制光落在視網(wǎng)膜上的空間位置。用一支波長固定的激光,僅通過選擇"照誰不照誰",就能產(chǎn)生一系列不同的顏色,包括olo這種自然光無論怎么混合都不可能達(dá)到的顏色。同一支激光筆,多種顏色。
論文發(fā)表在2025年4月的Science Advances上后,學(xué)術(shù)界爭論很快兩極化。華盛頓大學(xué)眼科學(xué)教授杰·內(nèi)茨(Jay Neitz)稱之為“幾乎屬于科幻的技術(shù)壯舉”。
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Jay Neitz 圖源:creativemornings
而倫敦的色覺研究者約翰·巴伯(John Barbur)則在《衛(wèi)報(bào)》上直接說:這不是新顏色,只是一種更飽和的綠色。
爭論的核心在于olo的色調(diào)可以被識(shí)別為藍(lán)綠或青色(受試者自己也這么說),它的新穎之處在于飽和度被推到了自然條件下不可能達(dá)到的程度。
這算“新”嗎?取決于你怎么定義“一種顏色”。
你看到的顏色空間有邊界,而這個(gè)邊界不是世界的邊界,是你的邊界。光譜是連續(xù)的、均勻的,但你的三種視錐細(xì)胞和它們之間的重疊關(guān)系,只允許你看到其中一個(gè)有限的切面。
繞過限制,大腦立刻就能處理它從未收到過的信號比例,而且五個(gè)人的反應(yīng)幾乎一模一樣。大腦沒有崩潰,它只是平靜地翻譯出了一個(gè)新的顏色。
翡翠城的騙局說的是:綠色不在城市里,在你戴的眼鏡上。olo說的是同一件事:顏色不在光里,在你的視錐和大腦的翻譯過程里。
論文發(fā)表幾天后,英國藝術(shù)家斯圖爾特·森普爾(Stuart Semple)推出了一管叫YOLO的丙烯顏料,聲稱能近似olo,非藝術(shù)家售價(jià)一萬英鎊,自稱藝術(shù)家的人只要三十英鎊。
還能更雙標(biāo)些嗎?
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圖源:dezeen
伯克利團(tuán)隊(duì)回應(yīng)很干脆:任何你能買到的顏色,放在olo面前都會(huì)顯得蒼白。 森普爾 自己也清楚:“當(dāng)然比不上真正往眼睛里打激光。”
不必等到Oz系統(tǒng)覆蓋更大視野、給色盲患者展示新顏色、或者嘗試給人類制造四色視覺的那一天。
至少olo已經(jīng)說清了一件事:你此刻看到的每一種顏色,都不是世界本來的樣子,而是你的視錐細(xì)胞和大腦協(xié)商出來的一個(gè)妥協(xié)版本。
翡翠城的居民以為他們看到了一座綠色的城市。你以為你看到了世界的真實(shí)顏色。差不多是一回事。
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