磷酸君的颜色课堂——探索颜色的奥秘1：颜色的三层境界
自打我们有记忆开始，颜色就一直伴随着我们。经常会有小朋友们问家长，为什么草是绿色的、雪是白色的、天空是蓝色的、夕阳是红色的等等这类的问题。那么在之后的一段时间里，我将会带各位来探究颜色的奥秘。在过去的三个月中，我受邀在搜狐视频上进行了一系列一共12周的直播，介绍了各类颜色的原理，取得了一致好评。现在我将逐渐将图文讲稿整理出来。
在开始探究颜色的奥秘之前我希望各位能思考一个问题，那就是你觉得颜色是客观存在的还是纯粹就是我们的一种主观感受？觉得是客观存在的请扣1，觉得是主观感受的请扣2，觉得是其他的请扣3.
刚才问题的答案不是那么容易回答的，让我们先来说说颜色的三层境界。我们可能都或多或少地听说过人生三境界，但是对于颜色三境界却没有听说过。对于人生三境界，国学大师王国维说过，古今之成大事业、大学问者，必经过三种之境界： “昨夜西风凋碧树，独上高楼，望尽天涯路。” 此第一境也。 “ 衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴。” 此第二境也。 “ 众里寻他千百度，蓦然回首，那人却在，灯火阑珊处。”此第三境也。
禅宗青原行思说过人生三境界分别是看山是山，看水是水；看山不是山，看水不是水；以及看山还是山，看水还是水。
那么在这里颜色三境界指的是什么呢？下面我就列出三句话，其中都包含有“绿色”，你们看看这三个绿色是否具有相同的含义。
第一句话：绿色的光指的是真空中波长约为500-565纳米的单色光；
第二句话：春天到了，小草都变成绿色的了；
第三句话：在这幅图中，山腰以下看起来是绿色的。
让我们先看看第一句。我们知道，最早在1666年的时候，牛顿使用三棱镜将白光分成了不同颜色的光。他称其中有七种颜色，红橙黄绿蓝靛紫，“七种”是为了与音乐中的七种调式相对应的，实际上其中还有很多种过渡颜色。那么为何这些光看起来具有不同的颜色呢？这是因为它们具有不同的频率，或者说是不同的真空中的波长。波长长一些的看起来就是红色的，波长短一些的看起来就是紫色的。而真空中的波长这是光的内禀性质，也就是客观存在的，所以这里的第一句话中的绿色就是客观事实。
那么再让我们来看看第三句话。我们看看这幅图，你是否觉得其中具有绿色的颜色呢？但是实际上这幅画只使用了黑白灰和红色。不信我们可以将其中一点看起来像绿色的部分放大，你会发现其实是灰色的，并没有绿色。
如果你还有些不相信的话，我们来看看下面这两个网球，你觉得它们颜色相同呢？实际上这两个就是完全相同的网球。不信我们可以先把每个截取一半后拼在一起，然后只看中间接触线的地方你会发现它们就是完全相同的颜色。
所以在这两幅图中，一个明明是灰色却能看成绿色，另一个明明是相同的颜色却看起来完全不同，由此可见在第三句话中的绿色是主观感受。
既然颜色可以是主观感受，那么我们一般所说的草是绿色的、雪是白色的、天空是蓝色的、夕阳是红色的又如何理解呢？现在让我们再来看看第二句话。历史上描写这些颜色的诗词也是不少的，比如杨慎的《临江仙·滚滚长江东逝水》中青山依旧在，几度夕阳红；刘禹锡 《秋词二首》晴空一鹤排云上，便引诗情到碧霄；贺知章 《咏柳》碧玉妆成一树高，万条垂下绿丝绦；岑参 《白雪歌送武判官归京》忽如一夜春风来，千树万树梨花开等等。这些诗词在成百上千年间引起了无数的共鸣，所以由此可见还是非常具有普遍性的，并不会仅仅是主观感受。
那么现在我们就来说说人眼是如何看见颜色的，为何我们能够看到多彩的世界呢？在我们的眼睛视网膜上，这两种不同的感光细胞，分别叫做视杆细胞和视锥细胞——因为它们的形状分别是杆状和锥状的。其中视杆细胞在很暗的环境下依然可以工作，主要负责夜晚视力，而对于颜色不敏感；而视锥细胞则需要相对较强的光，但是可以区分颜色。视锥细胞之所以可以区分颜色，这是因为人类通常具有三种不同类型的视锥细胞，可以简单认为分别对于蓝色、绿色和红色的光最敏感。当光照射到眼睛的视网膜上后，就会对于这三种不同的视锥细胞产生不同程度的响应，最后这些响应的结果叠加在一起就形成了我们看到的颜色。所以如果两种不同的光，引起的这三种视锥细胞的响应程度完全相同，那你看起来就是一样的，无法区分。比如纯黄光，与红光绿光混合得到的黄光，两者对于正常视觉的人类来说就是无法分辨的。
而之所以光照会产生响应，这是因为视锥细胞中存在光视蛋白，而光照会导致连接在光视蛋白上的视黄醛从11-顺式构象转化成11-反式构象，从而产生了神经脉冲。这三种视锥细胞产生的神经脉冲一同沿着视神经被传递给大脑，之后在大脑中生成相应的颜色。而正是由于我们具有三种视锥细胞，我们所能识别的颜色大约有100万种。
绝大多数人看到的颜色都是基本相同的，但是所有的人，乃至所有的生物看到的颜色都是一样的吗？首先不同的生物看到的颜色会有所不同，比如除了人类以外的大多数哺乳类动物，比如牛马羊等，它们都是完完全全的色盲，只能分辨黑白灰，看到的世界就像黑白电视机里的一般，无法陪同我们一起欣赏美丽的四季。此外也有不少的动物能看到比我们看到的更加绚丽的景色。比如许多鸟类，相比于人类的三种视锥细胞之外，还多了一种可以看到紫外线的视锥细胞。因此，鸟类可以看到一些人类所不能看到的紫外线——所能识别的颜色是人类的100倍。其次，相同的生物，也会有所不同，比如人类中的色盲、色弱看到的颜色也和一般人不同的，甚至正常人里面，很多时候看到的颜色也略有不同，这个将在下一讲涉及。这里顺便说一下，著名的化学家约翰·道尔顿，就是提出近代原子理论的那位，是最早给出对色盲这一视觉缺陷描述的问题。
据说曾经的高二生物课本里面说，道尔顿给他的妈妈买了棕灰色的袜子作为礼物，但是他妈妈却说你为何要买这么鲜艳的樱桃红色的袜子。然后道尔顿问了周围一圈人，发现只有弟弟和自己认为是棕灰色的，其他人都认为是樱桃红色。后来他经过研究发现自己是色盲。
这个故事出现在别人写的道尔顿传记中，但是在道尔顿的自传中没有出现，所以这个故事大概率并不真实。根据道尔顿自传所说的，当时他也像牛顿一样研究了太阳光，牛顿声称有七种颜色，但是道尔顿自己只能看到两到三种颜色，所以他就意识到自己的视觉不太一样，后来就因此发现了色盲，他还提出去世后捐赠自己的眼睛供科学研究找到原因。他当时以为是眼睛构造的原因，不过我们现在知道了不是因为构造而是因为基因。
现在再让我们回到第二句话“小草是绿色的”，可以看出这里的绿色既有客观事实的部分，也有主观感受的部分。那么到底什么是颜色呢？我觉得可以这样说，颜色有三层境界。颜色是特定频率的光，在人的视网膜上发生相互作用，此后又由于周围环境以及人的心理的影响，最后在大脑中所产生的特定的电信号。它是客观存在和主观感受共同作用的结果。而在之后的系列中，颜色指的是第二层境界，也就是一般状态下光谱在正常人眼上所产生的结果。
