Красота физики. Постигая устройство природы

В то же время любой вид падающего света, у которого есть одна и та же способность стимулировать каждый из трех видов рецепторов, – другими словами, который дает те же самые три средневзвешенных значения, – будет «увиден» любым цветовым рецептором точно так же и, следовательно, приведет к точно такому же зрительному восприятию. Нужно взять три числа, чтобы получилось совпадение: в этом молекулы согласны с цветными волчками!

Разновидности цветового зрения

Теперь, когда мы знаем, что искать – содержимое входного сигнала, – мы можем планомерно исследовать биологический мир, подсчитывая рецепторы и замеряя их способности к поглощению, чтобы увидеть новые перспективы цветового восприятия.

У млекопитающих, как правило, слабое цветовое зрение. Красный цвет плаща тореадора нужен для зрителей-людей, а не для быка, потому что быки воспринимают только оттенки серого. У собак с этим получше – они видят двумерное пространство цветов. Мы можем воспроизвести собачье восприятие мира, основанное на двух цветовых рецепторах, как показано на вклейке X.

Страдающие цветовой слепотой (дальтонизмом) люди видят только двумерное пространство воспринимаемых цветов. У них отсутствует один видов белковых рецепторов или имеются мутировавшие белки, которые плохо различают цвета. Цветовая слепота реже поражает женщин, но среди мужчин она достаточно широко распространена – примерно каждый двенадцатый мужчина в северной Европе имеет ее. Страдающий цветовой слепотой человек способен совместить любой цвет из внешнего круга цветного волчка с всего лишь двумя основными цветами – скажем, красным и зеленым – во внутреннем круге (см. вклейку U). Также существуют женщины, которые видят четырехмерное цветовое пространство – тетрахроматы. У них есть дополнительный цветовой белок, который является мутацией обычного. Они могут различать комбинации спектральных цветов, которые большинство людей воспринимают как неотличимые. Кажется, эта способность встречается очень редко и не очень хорошо изучена.

При низкой освещенности все мы начинаем страдать цветовой слепотой. Цвет входит в наш мир восприятия с восходом солнца и уходит, когда оно садится. Это, конечно, общеизвестное наблюдение. Мы делаем его буквально каждый день. Но я обнаружил, что в длинные летние вечера оно превращается в интереснейший опыт, когда я настороженно жду этого явления.

Между тем многие виды насекомых и птиц имеют по четыре и даже по пять цветовых рецепторов, в том числе чувствительных к ультрафиолету и даже к поляризации. Многие цветы украшены узором и ярко раскрашены в ультрафиолетовом спектре, чтобы привлечь своих опылителей. Внутри сенсорной вселенной цвета эти существа открывают измерения, которые ускользают от нас.

И есть еще ротоногие ракообразные, или раки-богомолы. Это не отдельный вид, а группа из нескольких сотен отдельных видов, которые имеют свои характерные особенности и ведут похожий образ жизни. Эти существа замечательны во многих отношениях. Вырастая примерно до длины один фут (30 см), они являются одинокими морскими охотниками. Раков-богомолов делят на две группы: «сокрушители» и «протыкатели». Оба вида нападают с потрясающей быстротой и силой. Ротоногих трудно содержать в аквариумах, поскольку они способны разбить стеклянные стены.

Но самой удивительной характеристикой ротоногих является их зрение. В зависимости от вида они могут видеть от 12 до 16 цветовых измерений. Диапазон их чувствительности доходит до восприятия инфракрасных и ультрафиолетовых лучей (см. вклейку Y) и до расшифровки некоторой информации о поляризации.

Почему ротоногие развили свою исключительную одаренность в восприятии цветов – вопрос, вызывающий глубокий интерес. Один из приемлемых ответов – это то, что они используют ее для обмена тайными посланиями с другими раками-богомолами. Лично мне кажется, что они используют свои собственные тела, чтобы создать впечатляющие цветные изображения, практически недоступные для нас, и продемонстрировать свои формы потенциальным партнерам. Это как павлиний хвост, но намного мощнее в воплощении. В поддержку этой идеи мы можем заметить, что некоторые виды ротоногих на самом деле очень ярко окрашены – даже для нас, как вы видите на вклейке Z! – и именно те виды, которые имеют наиболее продвинутое цветовое зрение, раскрашены особенно богато.