Прежде чем погрузиться с головой в рассказ о коже, имеет смысл четко определить, что такое цвет (и чем он не является), поскольку многие из наших интуитивных представлений о цвете ошибочны. Например, мы нередко полагаем, что цветовое зрение состоит в различении длин волн. Это неверно. Длины волн, конечно же, имеют к цвету непосредственное отношение. Хорошо известно, что мы способны видеть световые волны не любой длины, а только примерно в диапазоне от 400 до 700 нанометров (нм). Известно и то, что коротковолновый свет воспринимается нами как фиолетовый и синий, а свет с большими длинами волн — как зеленый, желтый, оранжевый и, наконец, красный. Эта связь между нашими чувствами и физикой становится особенно очевидной, когда мы видим радугу.
Однако на самом деле радуга только вносит путаницу. В нашей сетчатке есть светочувствительные нейроны (колбочки) трех типов. Колбочки каждого типа — S, М и L — восприимчивы к определенному диапазону длин волн и лучше всего возбуждаются световыми лучами, относящимися к соответствующей области спектра. Сами эти обозначения — S, М и L — указывают на чувствительность нейронов к свету с короткими (short), средними (medium) и длинными (long) волнами. Эти колбочки (вместе с палочками, которые позволяют нам видеть при слабом освещении, например ночью) являют собой фундамент нашего зрения: все наше зрительное восприятие строится на основе информации, получаемой от них. И если бы суть цветового зрения заключалась в одном лишь различении длин волн, нам было бы достаточно колбочек всего двух типов вместо трех. Когда одна колбочка чувствительнее к коротким волнам (в широких пределах значений), а вторая — к длинным, то из разницы в их степени возбуждения всегда можно вывести длину волны. Даже дальтоники воспринимают разные длины волн как разные оттенки (правда, для них цвет радуги меняется от синего к желтому через серый. Этот феномен мы подробно рассмотрим позднее).
Но у животных цветовое зрение возникло, чтобы видеть не фотоны, а предметы реального мира, которые обычно отражают свет одновременно всех возможных длин волн. От предмета к предмету варьирует только то, сколько отражается света с той или иной длиной волны. Количество света с каждой длиной волны, которое получает наш глаз от какого-либо предмета, называется спектром отражения данного предмета. Представьте себе, скажем, что в пределах спектра от 400 до 700 нм количество света на каждом отрезке длиной в один нанометр может меняться независимо от остальных отрезков и иметь десять разных значений. Итак, на первом таком отрезке спектра, начинающемся с отметки 400 нм, количество света может иметь десять различных значений, и каждому из них может соответствовать любое из десяти различных значений количества света на следующем нанометровом отрезке, начинающемся с отметки 401. Это дает нам 10 = 100 возможных вариантов воспринимаемого света, относящегося только к этим двум отрезкам спектра. А когда таких отрезков триста, это даст нам 102300 различных спектров отражения. Иначе говоря, наш глаз теоретически мог бы различить 10300 различных типов поверхности, каждый со своим спектром отражения. Это число очень близко к бесконечности.
К счастью, обладающие цветовым зрением животные не утруждают себя тем, чтобы различать все теоретически возможные типы поверхностей. Вместо этого они анализируют всего несколько участков спектра: те из них, которые позволяют различать поверхности, важные для выживания. Наши глаза — никудышные спектрометры: вместо трехсот видов светочувствительных колбочек (по одному на каждый нанометр) у нас их всего три, и они "берут пробы” только из трех различных участков волнового спектра. Однако, сопоставляя реакцию колбочек трех этих типов друг с другом, мы способны замечать разницу между теми поверхностями, которые жизненно для нас важны. Вследствие того, что мы обходимся всего тремя разновидностями колбочек, существуют предметы, которые имеют различные спектры отражения, но кажутся нам идентичными по цвету. Подобно тому, как вы, в отличие от своего приятеля-дальтоника, способны отличить красные носки от зеленых, птица с четырьмя типами колбочек видит различные цвета там, где человек видит всего один. Как будет показано в этой главе, световосприимчивость наших колбочек идеально подходит для того, чтобы замечать разнообразные спектральные сдвиги, происходящие с нашей кожей в ответ на изменения в физиологии кровообращения.