Конечный продукт химического каскада в результате — поток нервных импульсов, который передаётся в мозг через ряд нервных клеток, каждая из которых является длинной тонкой трубой. Нервные импульсы — тоже быстро катализируемые химические изменения. Они стремительно бегут вдоль длинных тонких труб, как подожжённая дорожка пороха. Каждая искрящаяся дорожка дискретна и отдельна от других, таким образом они достигают дальнего конца трубы в виде ряда коротких, быстрых сообщений — нервных импульсов. Скорость поступления нервных импульсов — которая может измеряться сотнями за секунду — является закодированным описанием (в данном случае) интенсивности света, падающего на клетку колбочки или палочки. Что касается отдельной нервной клетки, различие между сильным и слабым возбуждением представляет собой различие между высокоскоростным пулеметным огнем и периодическими выстрелами из винтовки.
Пока то, что я сказал, относится к палочкам и всем трем видам колбочек. Теперь о том, в чем они различаются. Колбочки реагируют только на яркий свет. Палочки чувствительны к слабому свету и необходимы для ночного видения. Палочки обнаружены по всей сетчатке и нигде особо не сконцентрированы, поэтому они бесполезны при разрешении мелких деталей. Вы не сможете ими читать. Вы читаете колбочками, которые чрезвычайно плотно упакованы в одной особой области сетчатки — фовеа [6]. Конечно, чем более плотно они упакованы, тем отчетливее детали, которые могут быть разрешены.
Палочки не задействованы в цветном зрении, поскольку все они имеют одинаковую друг с другом чувствительность к длинам волн. Наиболее чувствительны они к желтому свету в середине видимого спектра, менее чувствительны ближе к обоим концам спектра. Это не означает, что они сообщают мозгу о любом свете как о желтом. Несерьезно даже говорить об этом. Все нервные клетки передают мозгу сообщения в виде нервных импульсов, только и всего. Если палочка передает импульсы быстро, это может означать, что либо есть много красного или синего света, либо что есть немного меньше желтого света. Для мозга единственный способ разрешить неоднозначность состоит в том, чтобы получать одновременные сообщения от нескольких видов клеток, дифференцированно чувствительных к различным цветам.
Здесь в дело вступают три вида колбочек. Три вида колбочек обладают тремя различными типами родопсина. Все они реагируют на свет всех длин волн. Но один вид более чувствителен к синему свету, другой — более чувствителен к зелёному свету, третий — более чувствителен к красному свету. Сравнивая частоту включения трёх видов колбочек — в сущности, вычитая их друг из друга — нервная система способна воссоздать длину волны света, попавшего на сетчатку. В отличие от зрения одними лишь палочками, мозг не путается между слабым светом одного цвета и ярким светом — другого. Мозг, так как получает сообщения от более чем одного вида колбочек, способен вычислить истинный цвет света.
Как я сказал, вспомнив Доктора Дулитл на Луне, цвета, которые в итоге мы думаем что видим — ярлыки, используемые мозгом для удобства. Я был разочарован, когда увидел изображения «ложных цветов», скажем, фотографии Земли со спутника, или созданные компьютером изображения глубокого космоса. Подпись гласила, что цвета условно обозначают, например, разные типы растений, на снимке Африки со спутника. Я думал что изображения ложных цветов — некая разновидность обмана. Я хотел знать, как явление выглядит «в действительности». Теперь я понимаю, что всё, что я вижу, даже цвета моего собственного сада за окном, «ложно» в том же смысле: произвольные условности использованы, в данном случае моим мозгом, как удобные ярлыки к длинам волн света. В главе 11 показано, что всё наше восприятие — разновидность «ограниченной виртуальной реальности», конструируемой мозгом. (На самом деле, я всё ещё разочарован изображениями ложных цветов!)
Мы никогда не узнаем, одинаковы ли субъективные ощущения различных людей для конкретных длин волн. Мы можем сравнить мнения о том, какие цвета кажутся смешением каких. Многие из нас найдут правдоподобным, что оранжевый — это смесь красного и жёлтого. Статус сине-зелёного, как смеси, передаётся самим сочетанием слов, чего не скажешь о слове «бирюзовый». Спорно, сходятся ли разные языки в разделении спектра. Некоторые лингвисты заявляют, что валлийский язык не различает зелёную и синюю области спектра, в отличие от английского. Вместо этого, говорят, в валлийском языке есть слово соответствующее части зелёного, и другое слово, соответствующее другой части зелёного плюс части синего. Другие лингвисты и антропологи говорят, что это миф, и не более правда, чем в равной степени занимательное утверждение, что Инуиты («Эскимосы») обладают 50 различными словами для снега. Эти скептики требуют экспериментальных доказательств того, что способ, которым люди разделяют спектр, универсален, доказательств, полученных благодаря предъявлению большого набора цветных пластинок носителям разных языков. Экспериментальные доказательства, действительно, единственный способ урегулировать вопрос. Но это не означает что, по крайней мере англоговорящим, история про валлийское разделение синего и зелёного не будет казаться неправдоподобной. Ничто в физике не опровергает такого. Эти факты, какими бы они ни были — это факты психологии.
В отличие от птиц, обладающих превосходным цветным зрением, многие млекопитающие не обладают истинным цветным зрением. Другие же, включая некоторых людей, страдающих дальтонизмом, используют двухцветную систему, основанную на двух видах колбочек. Высококачественное цветное зрение с трёх-цветной системой могло эволюционировать у наших предков-приматов как помощь в нахождении фруктов в зелёном лесу. Психолог из Кембриджа, Джон Моллон, даже намекал, что трёхцветная система «это устройство, изобретённое некоторыми фруктовыми деревьями, чтобы распространяться»: оригинальный способ привлечь внимание к факту, что деревья получают выгоду, привлекая млекопитающих есть их фрукты и распространять их семена. Некоторые обезьяны Нового Света практикуют странные схемы, в которых различные особи вида имеют различные комбинации двухцветных систем, и таким образом специализированы, чтобы видеть различные вещи. Никто не знает, какую пользу это им приносит, и приносит ли вообще, но может быть знаменательно, что команды бомбардировщиков во Второй Мировой войне любили включать в свой состав по крайней мере одного дальтоника, который мог распознавать определенные виды камуфляжа на земле.
Расплетая более широкую радугу, двигаясь в другие части электромагнитного спектра, мы отличаем станцию от станции на шкале радиоприемника, мы отделяем разговор от разговора в мобильной телефонной сети. Без точного расплетания электромагнитной радуги мы услышали бы все разговоры одновременно и все частоты на шкале радиоприемника в галдеже белого шума. Другим способом, благодаря специальным компьютерам, расплетание радуги лежит в основе магнитно-резонансной томографии, блистательной технологии, с помощью которой врачи сегодня могут разглядеть трехмерную структуру наших внутренних органов.
Когда источник волн сам движется относительно детектора, случается нечто особое. Существует доплеровское смещение длин волн при их детектировании. Его легко заметить в случае звуковых волн, потому что они распространяются медленно. Звук автомобильного двигателя отчетливо выше, когда приближается, чем когда удаляется. Именно поэтому мы слышим характерный двухтональный звук eee-aaa, когда автомобиль проноситься мимо. Голландский ученый Бейс-Баллот в 1845 году впервые проверил предсказание Доплера, наняв духовой оркестр играть в открытом железнодорожном вагоне, мчавшемся мимо публики. Световые волны распространяются настолько быстро, что мы замечаем доплеровское смещение, только если движемся очень быстро к источнику света (в этом случае свет сдвигается к синему концу спектра), или удаляемся от него (при этом свет смещается к красному). Это верно для отдаленных галактик. Факт, что они быстро удаляются от нас, был впервые обнаружен благодаря доплеровскому смещению их света. Он более красный, чем должен быть, последовательно смещенный к длинноволновому, красному концу спектра.
6
В задней части глаза, где зрительная ось пересекает сетчатку, имеется углубление — фовеа, обильно населенная колбочками, отвечающими за зрение при дневном освещении.(прим. верст.)