视觉与颜色

第八节　视觉与颜色

一、视觉

眼睛如何见物？在古希腊，毕达哥拉斯、德谟克利特等人主张微粒发射说，物体射出的微粒进入人眼的缘故。而恩培多克勒、柏拉图主义者和欧几里得又主张奇怪的眼睛发射说，眼睛发射某种东两与物体发射的东西相遇，便产牛视觉。在中国，墨家是最早讨论相关问题的学派。《墨经·经说下》指出：“以月见，而目以火见。”所谓“火”就是“光”。可见，墨家认为，几依靠眼睛见物，而眼睛又依靠光见物。战同时公孙龙亦有类似观点他认为：“犹白，以目、以火见，而火不见。”在公孙龙看来，惟有眼与光二者存在，才能见物及其属性，如白之类。《礼记·仲尼燕语》说：“譬如终夜有求于幽室之中，非烛何见？”东汉王符在其《潜夫论·赞学篇》中更明确地写道：

道之于心也，犹火之于人目也。中阱深室，幽黑无见，及设盛烛，则百物彰矣。此则火之耀也，非目之光也，而目假之则为明矣。

山此可见，在中同古代人看来，产生视觉的原因是由于光、“火”或光照。这成为中国传统的视觉观。

在视觉的经验实践中，《苟子·解蔽》记下了“厌日”现象：“厌目而视者，视一以为两。”也就是，以手按眼睛，改变眼球或其中玻璃体的形状，因此一个物体就变成了两个。另一种现象也被《荀子·劝学》所描述：“目不能两视而明。”两只眼睛可以同时清楚看见一个物体，却不能看清两个物体。

透视学方面，古代人所描述的现象极少。

二、颜色与色觉

现代色度学中称为基色的概念，古代人称为“正色”；义有两种或两种以上的基色而产生的色称为混合色，中国古代人称为“问色”。《礼记·玉藻》：“衣正色，裳间色。”正色包括的颜色名称及其排列次序，在古代一直认为是“青、赤、黄、白、黑，五方正色也”，又简称为“五色”。“五方”是指东、南、中、西、北。

以五方、五色、五行相对应，对正色及其所产生间色作出解释，这成为古代颜色学或色觉理论的传统。南朝皇侃在疏解《礼记·玉藻》“衣正色”中写道：

正谓青、赤、黄、白、黑，五方正色也。不正，谓五方间色也，绿、红、碧、紫、骝黄是也。青是东方正，绿是东方间。东为木，木色青，木刻（克）土，土黄，并以所刻为间或绿色，青黄也。朱是南方正，红是南方间。南为火．火赤刻金，金白，故红色赤白也。白是西方正，碧是西方间，西为金，金白刻木，故碧色青自也。黑是北方正，紫是北方间。北方水，水色黑。水刻火，火赤，故紫色赤黑也。黄是中央正，骝黄是中央间。中央为土，土刻水，水黑，故骝黄之色黄黑也。

照此，五方、五行与五正色对应如下：

而产生间色是：青与黄成绿（青黄）；朱与白成红（赤白）；白与青成碧（青白）；黑与黄成骝黄（黄黑）；赤与黑成紫（赤黑）。

皇侃的疏解是否有理？举其青与黄成绿言之。古人言“青”，时有指“蓝”。蓝光与黄光混合成白光。但这里所讲的，并非色光的混合，而是指染衣裳的染料的混合。蓝颜料与黄颜料混合是产生绿色颜料的。这是因为，某种颜料会吸收某些色光，反射另一些色光。蓝颜料吸收红光、黄光，反射绿光、蓝光和紫光；黄颜料吸收蓝光、紫光，反射红光、黄光和绿光。两种颜料混合，不仅吸收各自原来吸收的成分，而且还吸收对方反射色光中可吸收的部分。只有绿光是两种色都反射而无法吸收的光。故此，在白光照耀下，蓝颜料和黄颜料的混合就成为绿色了。皇侃关于两种颜色混合后而产生的新色，是符合科学的颜色学的。他的结论无疑是织染经验的总结。

近代颜色学认为，只要有三种基色加上白与黑就可以产生一切颜色。这三种基色分别是：加色法认为红、绿、蓝；减色法认为青、品红、黄。中国古代的五色中前三色与减色法本质上相同，加之白与黑而成的“五色”体系，大概是世界上最早认定的颜色学中基色体系。在西方，各种颜色是由几种基色混合而成的问题，直到牛顿时代仍悬而未决。1802年，托马斯·杨提出红黄蓝三基色体系。1866年，亥姆霍兹厘定为红、绿、蓝三色，被称为杨－亥姆霍兹的三色理论。皇侃提出的间色即混合色与现代色度学中色混合定律也相吻合。

三、色盲与视觉中三色对

正常的眼睛可以分辨颜色，反之称为色盲。色盲是对颜色无感觉的综合病症，惟有特殊检测才能被诊断。在西方，最早发现色盲现象的人是图伯维勒，他于1684年发表的著作中提到一个女孩，因后天性色盲，色觉被限制在黑白范围之内。而在中国，在《春秋左传·僖公二十四年》（约公元前634年）中就对色盲作出了定义：

耳不听五声之和为聋，目不别五色之章为昧。

可见，“色盲”在古代称为“昧”。在中医里，称此病为“视赤如白症”。明代王肯堂（1549　1613）在其于万历三十年（1602年）完成的《证治准绳》中描述其症状如下：

视赤如白症谓视物却非本色也，因物着之病与视瞻有色、空中气色不同，或观太阳若冰轮，或睹灯火反粉色，或视粉墙如红如碧，或看黄纸似蓝似绿等。

王肯堂对色盲症的描述比图伯维勒早80年。

1878年，为弥补三色说解释色盲的不足，德国生理学家黑林（1834—1918）提出一种新的色觉理论。他认为，视网膜上存在三对颜色相互颉颃的视锥细胞，即红—绿对，黄—蓝对和白—黑对，这三对细胞的活动引起色觉和各种色的混合现象。早于黑林100余年，清代的画家明在其1773年完成的《西斋偶得》卷三《五色》内写道：

五色相宣之理，以相反而相成，如白之与黑，朱之与绿，黄之与蓝，乃天地间自然之对。待深则俱深，浅则俱浅，相杂而间色生矣。

博明提出的三色对与黑林的颉颃理论中三色对是一致的。博明以仔细的观察，还准确地记述了所谓负后象现象，即先后颜色对比而对视觉产生影响的现象。博明写道：

今试注目于白，久之目光为白所眩，则转目而成疆晕，注朱而成绿晕，注黄则成蓝晕，错而愈彰，黼黻文章之所由成。

这种现象是由于视觉暂留现象造成眼中两种或多种颜色相混合，它在很大程度上与人的心理因素相关，故而难于为人们所发觉。

郑复光在其《镜镜詅痴》卷一《原色》中还画了一张独具一格的色度图。他将五色由上至下排列为白、鹅黄、大红、青、黑，以连线表示两种基色及其混合的结果。整个图表示了15种颜色，其中10种为混合色。

在结束本章之前，让我们对东西方的光学在平行历史时期做一简单比较。

古代光学大致包括：①影与反射镜学；②西方所谓屈光学，即包括透射、折射与光线角度的测量术；③视觉与颜色理论；④透视法；⑤分光技术与色散知识。粗略地比较，不难发现，第④项，透视法，中国古代几乎未涉及，这大概是因为中国古代的绘画自成体系的缘故；第⑤项，在近代科学兴起之前的西方也基本上未曾涉及。

中国古代光学，至少同希腊光学一样早。以墨翟为首的墨家举起烛炬与镜进行光学实验的时间是在公元前5至前4世纪之间。在整个汉代，即公元前206年至公元220年的400余年间，光学得到一次发展，人们初步掌握了某些凸透镜的知识，参与研究者除以淮南王刘安为首的知识群之外，还有王充、张衡等人。晋代张华是汉代光学知识的继承者。人唐以后，由于道家对玻璃制造的研究，致使谭峭等道士成为古代世界中涉猎透镜最多的学者。沈括是宋代推进光学发展的代表人物，他不仅研究过各种镜、影和光的色散问题，而且是尝试提出光学理论即格术的学者。从汉到宋，参与光学领域的还有一批不知名的镜匠和道士，透光镜的发明属于前者，玻璃珠的制造多属于后者。元代，有赵友钦的大型光学实验，还有郭守敬的多种光学天文仪器的制造。明清时代，传统光学趋于衰落。但是，如方以智、郑复光等人不应被忘记。方以智对传统光学以笔记和分类叙述的形式作了总结和发挥，郑复光是在点滴西方光学知识影响下，以传统的研究方式对光学作出全面探讨的人。

纵观中国光学史，对于各类镜成像的讨论给人留有深刻印象。在西方，欧几里得（约前330前275）的《光学》是古希腊惟一传至今日的著作，其中58条公理基于4个几何光学原理：光线直进；光锥形状；视觉来源于光线；物体可见的大小与光锥角度相关。他还建立了透视法的基本原理。但他没有涉及镜的问题。镜的反射是亚历山大港的希龙在约公元100年左右成书的《论镜》中最早涉及的，它讨论了平、凹、凸面镜及入射角等于反射角的证明。除了这最后一个问题中国人吃亏于缺少几何学之外，希龙的《论镜》比《墨经》晚了近5个世纪之久。在希龙之后，与张衡的生活年代几乎同时的托勒密于公元2世纪初期完成《论光》一书，讨论了圆鞠面镜、折射及其角度测量等问题，其中关于折射的实验研究和约略的折射定律的发现是古代最卓越的光学成就，其论述问题的翅统性以及几何公理的论证方式都超越了中国历代任何文献。当然，关于圆柱面镜早在他之前约300年的《淮南子·齐俗训》以及在他之后约400年《刘子》，均有所论述。然而，在透镜方面的文献和讨论，中国远胜于欧洲。直到1593年（明万历二十一年），意大利人德拉·波尔塔（《论折射》书中方对透镜的各种基本特性作出系统研究。当然，希腊人对透镜也偶有所及，诸如透明的石头可以点火，盛满水的玻璃球可以放大图书文字之类。

在西方科学史界，认为第一个研究透镜性质的人是阿拉伯的阿勒－哈增。他的活动年代相当于北宋初期，比谭峭稍晚。他对各类镜子、虹、月光、日月食作了全面的研究，完善了反射定律并发展了托勒密的近似折射定律（但他们二人均未发现真正的折射定律），而且他是第一个对眼睛作解剖研究的人。但他对透镜的研究仅限于双凸或圆珠取火镜，比谭峭所述的镜子种类少。在阿勒一哈增的影响下，欧洲人于13至14世纪推进了对透镜的研究，并列出了空气、水和玻璃的折射率表，眼镜就是这个时期的发明。

由上可见，在古代光学的第①、②部分内容中，中国人除了折射和光线角度测量术未有研究之外，而在其他方面前与希腊、后与阿拉伯基本上是平行发展的。缺乏几何学及其在光学中的应用，是中国光学史上的一大不足。