Полная версия
Искусство цвета. Цветоведение: теория цветового пространства
Представленные до сих пор исторические сведения касались, главным образом, первой проблемы рационального учения о цветах, а именно: упорядоченного расположения цветов. Все то, чего можно было достичь без измерений, – Рунге достиг. Сам он умер очень молодым. После его работ прошло больше столетия господства по большей части ложных воззрений, пока не был сделан следующий шаг вперед от Рунге, благодаря открытию измерения цветов. В этом направлении нам уж ничего больше не остается ни искать, ни находить. О развитии физической и химической стороны учения о цветах нам много говорить не приходится. XIX век внес в науку о свете победу теории световых волн над корпускулярной теорией, это обстоятельство не имело, однако, осязательного влияния на учение о цветах. Так же мало влиятельными на развитие этой дисциплины оказались те химические открытия новых красящих веществ, которые во второй половине XIX века совершались таким бурным темпом. Зато развитие физиологии имело большое оживляющее влияние на изучаемую нами дисциплину, начиная с середины девятнадцатого столетия.
Учение Гёте о цветахПопытки Гёте создать законченное учение о цветах дали первый толчок для развития мысли в этом направлении. С полным правом он выступил против господствовавшего в то время взгляда, поддерживавшегося физическими открытиями Ньютона и утверждавшего, что наука о цветах относится к физике. Гёте с особой яркостью отметил влияние химии, а в особенности физиологии на данную дисциплину. Он настойчиво подчеркивал роль глаза и всего зрительного аппарата в возникновении у нас впечатления цвета, и в этом заключается его незабываемая заслуга.
Но значение нового было сильно переоценено при сопоставлении его со старым, – что нередко случается в ходе научного развития. Гёте занялся не только разработкой новой физиолого-психологической отрасли, где он сделал много выдающегося, но в замену физического учения о цветах, считавшегося им неприемлемым, он задумал новую систему, в основу которой положил тусклые цвета, как первичный феномен. И здесь он потерпел крушение, так как ему недоставало тех знаний и той специальной одаренности, которые необходимы для подобной работы. Он сам неоднократно признавался, что у него отсутствует желание и способность исследовать природу аналитически-математическим путем. Он был объят какой-то особой неприязнью к такого рода работам и об этой неприязни говорил открыто. Его высокая зрительная одаренность, которая дала ему возможность найти ценнейшие обобщения в морфологии растений и животных, оказалась недостаточной для решения тонких задач науки о цветах. Это стало доступным только последующим поколениям благодаря успехам физиологии и психологии (стоит вспомнить здесь хотя бы открытие закона Вебера – Фехнера). Гёте широко популяризировал неправильную теорию о трех первичных цветах (Urfarben) – желтом, красном и синем, от смешения которых сперва получаются три цвета второго ряда, оранжевый, фиолетовый и зеленый, а в дальнейшем уже все остальные смешанные цвета. Это воззрение крепко засело в умах как специалистов, так и обывателей. Основное значение дополнительных цветов он называл их вызванными цветами (geforderte Farben), и их самопроизвольное проявление в последовательных образах и контрастах он обстоятельно разработал. В этой области находятся ценнейшие результаты его исследований; они могли и должны были быть учтены просто как наблюденные факты.
Зато учение о гармонии цветов, – конечная цель, ради которой он взял на себя всю эту работу, – оказалось неудовлетворительным, и опять-таки благодаря отсутствию анализа. Гёте принимал как само собой разумеющееся, что гармония вполне определяется цветовыми тонами. Его заключительная глава: «О чувственно-нравственном влиянии цветов» – содержит, согласно этому, только указания на соотношения цветовых тонов с точки зрения художественной. Он даже не ставил себе вопроса: достаточно ли определенности одного только тона цвета, чтобы вполне обусловить гармонию. Он вообще не занимался тусклыми цветами, т. е. теми цветами, в которые входят белый и черный компоненты, наряду с цветовыми: он считал их с точки зрения красоты малоценными, а поэтому оставлял без внимания. Практика же художников всех времен показала, что и эти основные составные элементы цвета имеют важное значение для цветовой гармонии. Цвета: красный и морской зеленый безусловно дополнительные по отношению друг к другу, и должны были бы во всех случаях давать гармонические соединения, если бы вышеизложенная слишком примитивная теория Гёте была правильной. Но каждый художник знает, что большинство соединений этих двух цветов некрасиво, и лишь отдельные пары их создают действительную гармонию. Только нашей эпохе удалось вскрыть условия, при которых получается гармония цветов, и найти руководящую точку зрения в этом вопросе. Гёте сам видел недостатки своей работы и надеялся, что будущее внесет свои поправки.
ШопенгауэрВажный шаг вперед сделал Шопенгауэр. Гёте сам посвятил его в свою теорию, чтобы в его лице обеспечить себе молодого и способного продолжателя своих идей в этой области. Шопенгауэр сделал именно тот шаг, которого недоставало: вместо физиологической точки зрения Гёте, он подошел к учению о цветах с психологической стороны, отмечая в то же время и ту громадную роль, которую играет деятельность нашего мозга в восприятии цвета. Однако, сам Шопенгауэр недооценивал значения своей заслуги. Несмотря на его собственные указания на психологическую сторону восприятий цвета, – указания основательно разработанные в первой главе его сочинения, – он всюду называет свое учение физиологическим, и соответствующую функцию переносит исключительно на сетчатую оболочку глаза, – не обращая должного внимания на тесную связь сетчатки с функциями нашего головного мозга.
Сетчатой оболочке, по Шопенгауэру, свойственны три рода деятельности: интенсивная (ощущение белого, серого и черного цветов), экстенсивная (восприятие форм) и качественная (восприятие цветов). Последовательные образы он объясняет тем, что при рассматривании первого цвета только часть деятельности сетчатки приходит в действие, остальная же часть проявляет себя самодеятельно в последовательном образе дополнительного цвета. Этому разделению Шопенгауэер пытается дать следующие численные выражения:
Красный относится к зеленому 1:1
Оранжевый относится к синему 2:1
Желтый относится к фиолетовому 3:1
(Как видно из только что приведенного, он делает обычную ошибку, в определении дополнительных цветов.) Идею о числовых соотношениях между цветами он заимствовал у ранее умершего исследователя, Фогта (Voigt), предшественников коего он не указывает.
Развивая эту мысль, Шопенгауэр объясняет прежде всего «теневой» природой цветов то, что каждая окрашенная поверхность выглядит темнее, чем белая. В чем сущность отличия первого рода деятельности сетчатки – интенсивной, – дающей только ощущение серого цвета от деятельности третьего рода – качественной обусловливающей ощущение хроматических цветов – он не сумел показать; он ограничивается в данном случае сравнениями. Зато очень важным является унаследованное им от Гёте указание – которому и сам Гёте придавал большое значение на то, что каждая пара дополнительных цветов обладает полярными свойствами (теплый – холодный; светлый – темный). Примеси белого и черного цвета к большинству цветов Шопенгауэр объясняет тем, что качественная деятельность бывает иногда неполной и остаток может находиться в состоянии полного действия (белый цвет) или покоя (черный цвет). Оба дополнительные цвета дают полную деятельность, т. е. белый цвет, что и соответствует фактически наблюдаемому. В этом пункте он приходит к полному разногласию с Гёте. Гёте отрицал взгляд Ньютона, что белый цвет образуется из дополнительных цветов; поэтому он не согласился и с теорией Шопенгауэра.
Вполне правильно незаслуженно игнорируемое указание Шопенгауэра на то, что объяснение цвета предметов тем, что они являются как бы однородными источниками света, находится в вопиющем противоречии с действительностью. Каждому известно, что желтый цвет самый яркий; по своей светлоте он приближается к белому; измерение дает 0,9 светлоты белого. В спектре же желтый цвет занимает не больше, как двадцатую часть всего спектра. Поверхность, которая отражает одну двадцатую часть падающего на нее света, мы называем черной. Хорошие типографские чернила (тушь) обладают примерно таким отражением. Ни в какой степени не может быть и речи о том, чтоб желтый цвет различных поверхностей обусловливался отраженным ими только желтым светом.
Учение Шопенгауэра имело следствием только то, что Гёте отказался от него. Непосредственного влияния на науку оно не оказало. Только два поколения спустя Эвальд Геринг повторил его физиологическую часть, использовав ее для своей теории. Целое столетие прошло с тех пор как научно-приемлемая часть его теории – о качественном различии деятельности сетчатой оболочки была включена в современную науку нашим учением о «цветовом полукруге» (см. ниже). Причина прежде всего в том, что Шопенгауэр оставил без дальнейшей разработки свой юношеский труд. Непосредственно после него он принялся за работу над своим главным произведением и потерял всякий интерес к науке о цветах. Вот почему долгое время никто больше не занимался этим покинутым детищем. И те идеи, которые выплыли впоследствии и которые в основном совпадают с его теорией, нельзя приписывать влиянию Шопенгауэра, так как они все равно появились бы, если бы Шопенгауэр об этом ничего не думал и не писал.
ГельмгольцНамеченный Гёте и Шопенгауэром переход науки о цветах из-под опеки физиков в руки физиологов находит свое осуществление в лице Гельмгольца который, обладая по преимуществу дарованиями физико-математического характера, в силу внешних причин, перешел к изучению медицины, в связи с этим, – физиологии. Он избрал предметом своего исследования, физиологию органов чувств; его основные познания оказали ему здесь ценнейшую услугу.
Здесь не место подробно распространяться о многочисленных и важных успехах, которыми наука обязана Гельмгольцу. Указать же на это мы должны здесь все же потому, что изучение цветов занимало небольшое место в его общей работе, и наши ссылки на него в связи с вопросами учения о цветах будут нередко носить отрицательный характер. Область зрительных восприятий у Гельмгольца была относительно слабо развита, и здесь он не чувствовал той потребности в исчерпывающем уяснении предмета, какая имелась у него в области абстрактно-математического мышления.
Мы видим поэтому, что наука о цветах физиологом Гельмгольцем опять-таки была отнесена в область физики больше, чем то следовало бы.
Гельмгольц, как и все физиологи и психологи настоящего времени, исходит из того положения, что однородные лучи или лучи с колебаниями одинаковой длины волны – суть действительные элементы всякого цветного зрения, а тем самым и науки о цветах. Для физика это вне сомнения. Биолог же должен поставить вопрос: влияли ли однородные источники света на превращение глаза из пигментного пятна кожного покрова в тонко устроенный, снабженный хрусталиком, глаз человека, и в чем заключалось это влияние. И он вынужден дать следующий ответ: нигде в природе глаз не имеет возможности воспринимать однородный свет; таковой имеется только в физических приборах. В природе имеются цвета, всегда обусловливаемые рядом смежных длин волн довольно различного числа колебаний. Так, спектроскоп заставляет нас признать между прочим, что чистейшая желтая поверхность и прозрачные желтые слои при анализе спектра таковых обнаруживают не только желтый свет, но и все более длинные волны спектра, вплоть до Фраунгоферовой линий F, а именно: красный, оранжевый, желтый, а также лиственный зеленый и часть морского зеленого. В этом – причина такой яркости желтого цвета. Вот почему наш глаз, который вначале только различал светлое и темное (как то показывает и ныне атавистический глаз лиц, страдающих полной цветовой слепотой), сумел дойти лишь до распознавания целых групп световых волн, но отнюдь не приспособлен к оперированию с однородными истопниками света. Все научные работы, проведенные с однородными световыми источниками, требуют поэтому переработки с новой физиологической точки зрения.
На все только что изложенное необходимо было указать для того, чтобы раз навсегда обеспечить правильный взгляд на исследование Гельмгольца. Физическая часть его работ мастерски изложена и безупречна; психофизиологическая же, наоборот, требует во многом переработки.
Результаты исследования цветов Гельмгольц излагает во втором томе своего труда по физиологической оптике[5]. Он приводит сначала точное описание спектра, т. е. устанавливает зависимость между длиной волн и цветовыми ощущениями, откуда становится ясным, что связь эта не однозначна. Тон цвета значительно изменяется к обоим концам; спектра в зависимости от силы света. Затем Гельмгольц переходит к смешанным световым волнам и указывает на тот факт, что можно получить одинаковые смеси из различных источников света и что при этом наш глаз совершенно не способен различать составные элементы, в то время как ухо обладает этой способностью и различает источники звуков при их смешении. Глаз не различает в белом цвете составляющих его отдельных однородных световых лучей, как отдельных цветов.
Очень важным является указание Гельмгольца на то, что смеси разных световых лучей следуют совсем другим законам, чем смеси различных красящих веществ. Прочно укрепились в науке введенные им здесь понятия слагательного (аддитивного) и вычитательного (субтрактивного) смешения цветов.
Большое значение имеет также установление им правильных пар дополнительных цветов:
красный – морская зелень (голубовато-зеленый),
оранжевый – ледяной синий,
желтый – ультрамарин-синий,
лиственно-зеленый – фиолетовый.
Вопрос о дополнительных цветах полстолетием раньше был, правда, разработан Вюншем, но об этом совершенно забыли. Даже новое указание Гельмгольца не было в состоянии уничтожить по сие время ошибочный взгляд на пары цветов, встречающийся еще у живописцев, красильщиков и печатников. Зависимость между длиной волн и дополнительными цветами Гельмгольц выразил числовым соотношением гиперболы. Всевозможные парные смеси он представил в виде таблицы.
Определив черный, серый и белый цвета как результаты отражения света (нулевое, частичное и полное), Гельмгольц взялся за решение проблемы систематизации цветов. Он пришел здесь к следующему выводу: «впечатление цвета, которое вызывается определенным количеством х любого смешанного света, может быть вызвано также смесью определенного количества белого света а с определенным количеством b какого-нибудь насыщенного цвета (спектрального или пурпурного) определенного цветового тона».
Это положение долгое время служило задерживающим фактором для развития науки о цветах. Из него заключали, – что делал и сам Гельмгольц, – что цветовой тон, чистота и светлота суть три элемента всякого цвета. Напрасно старались в течение полстолетия создать из этих трех элементов цветовое тело или дать правильно построенную систему всех возможных цветов.
Раньше всего нужно было устранить в вышеприведенном утверждении то молчаливое предположение, что «определенное количество х любого смешанного света» вызывает вполне определенное цветовое впечатление.
Геринг, посредством своего, ставшего знаменитым, опыта, доказал, что одно и то же количество света, в зависимости от среды, которая его окружает может казаться белым, серым и черным, желтый цвет может переходить в коричневый и т. д. Поэтому совершенно неправильно утверждать, что цвет определяется только качеством светового источника и количеством этого света.
Далее, из спектрального цвета и белого никоим образом не удается получить коричневый, зелено-оливковый и серо-синий цвета – короче говоря, какой-либо тусклый цвет. Совершенно невозможно поэтому этим путем и систематизировать все цвета, так как в получаемых смесях будет недоставать черного цвета.
Решение этого противоречия состоит в уяснении разницы между соотнесенными (bezogenen) и несоотнесенными (unbezogenen) цветами. Первые содержат черный цвет, вторые его не содержат. Гельмгольц имел дело в своих аппаратах только с несоотнесенными цветами; к ним его закон и приложим. Но его учение отнюдь не охватывает встречающихся в окружающей нас природе цветов, которые суть цвета соотнесенные.
Этот недостаток чувствуется и в его дальнейшем изложении, где он описывает цветовой круг двух измерений с белым цветом в центре, – как содержащий все цветам «равной светлоты» («gleich lichtstarken»). Он при этом говорит: «учитывать в модели различные степени силы света, цветов тел можно лишь с помощью третьего измерения пространства» как то делал Ламберт. Это достигается соединением в одной вершине наиболее темных цветов, где число различных тонов становится все меньшим. Таким путем и конструируется цветовая пирамида или цветовой шар».
Это есть несомненный шаг назад, сравнительно с уже достигнутым, так как в основе лежит неправильное отрицание психологической самостоятельности черного цвета. Последствия этой ошибки сказались в том, что все опыты серьезнейших исследователей над созданием цветового тела, согласно правилам Гельмгольца, оказывались неудачными. Я лично, в начале моих работ, был того мнения, что все дело здесь сводится лишь к воплощению в действительность имеющихся, готовых уже, понятий. Только те непреодолимые трудности, на которые я при этом натолкнулся, указали мне, что работу следует начать с более ранней стадии и что необходимо исследовать и уточнить самые определения элементов.
Всей совокупности своих знаний о цветах Гельмгольц дал сжатое изложение, в виде теории, известной по имени ее первого автора Юнга, опубликовавшего свою работу в 1807 году, но не сумевшего привлечь к себе каких-либо сотрудников. По этой теории в сетчатой оболочке глаза находятся троякого рода нервные элементы, передающие, по отдельности, ощущения красного, зеленого и фиолетового. Каждый из этих трех элементов воспринимает, однако, не только один однородный свет, но получает свойственные ему ощущения от широкой области световых лучей. Для элементов первого рода раздражителями являются длинные, второго – средние, для третьего – короткие световые волны.
Теория цветового зрения Юнга и Гельмгольца господствовала в науке в течение двух поколений. Гораздо больше труда было истрачено на то, чтобы сделать приемлемой, оправдать или отвергнуть эту теорию, чем на непосредственное расширение наших знаний по цветоведению. В конечном итоге следует сказать, что найти полное согласие между теорией и опытными данными не удалось, хотя многие явления и хорошо объясняются данной теорией. Чтобы как-нибудь согласовать теорию со всеми фактами, приходилось ее все более усложнять. Не часто приводила она и к новым открытиям. В учении о цветах, принадлежащих предметам внешнего мира, т. е. о цветах тел, она не способствовала прогрессу и – что особенно важно – не указала путей для измерения и установления числовых определений в области цветов. Зато она привела к хорошим результатам в учении о ненормальностях цветового зрения – так называемой, цветовой слепоте.
ГрассманнВ одном из первых своих печатных трудов Гельмгольц ошибочно указал на то, что из всех спектральных пар дополнительных цветов только синий и желтый в смеси дают белый цвет. Это побудило выдающегося математика Грассманна, вообще не занимавшегося наукой о цветах, заняться пересмотром ее основных положений и, исходя из них, доказать необходимость вывода, что и другие дополнительные цвета при смешении дают белый. Вскоре Гельмгольц подтвердил правильность этого вывода.
Относящиеся сюда основные положения Грассманна гласят следующее:
1. Существуют только три момента (элемента), определяющих впечатление цвета.
2. Если у двух смешиваемых цветов один непрерывно меняется, другой же остается постоянным, то и впечатление от этой смеси непрерывно меняется.
3. Два цвета, имеющие определенный, постоянный цветовой тон, определенную, постоянную интенсивность цвета, и определенную постоянную интенсивность примешанного белого цвета, дают при смешении определенный смешанный цвет, независимо от того, из каких однородных цветов они сами состоят.
Эти три правила фактически исчерпывают учение об аддитивных (слагательных) смесях. Для субтрактивных же (вычитательных) первые два оказываются приемлемыми, а третье неприемлемо. В то время как одинаково выглядящие цвета аддитивно всегда дают одинаково же выглядящие смеси, субтрактивные смеси одинаково выглядящих цветов могут выглядеть очень различно.
МаксвэллТак же как и Грассманн, Максвэлл создал себе научное имя в совсем другой отрасли знания и совершил только случайную экскурсию в область науки о цветах. Вопрос, который был поставлен Максвэллом и на который он дал ответ, был следующий: соответствует ли действительности правило относительно смесей, данное Ньютоном. По этому правилу количества составных частей какого-либо смешанного из двух цветов цвета, помещенного в круге на линии их соединяющей, относятся друг другу обратно пропорционально расстояниям между точкой результирующей смеси и конечными точками, соответствующими цветам их составляющим. Максвэлл доказал, что это положение есть лишь частный случай, что все количественные цветовые уравнения линейны или суть уравнения первой степени, – и поставил себе задачей проверить правильность этого вывода.
Для этого ему нужен был какой-нибудь способ измерения цветов. Он воспользовался удачным опытом Плато, с вращающимся диском. Известно, что быстро сменяющиеся цвета, нанесенные на волчок или на вращающийся диск, дают впечатление одноцветной смеси. С полным правом можно принять величину углов цветных секторов за меру количеств соответствующих цветов. Таким путем различные цветовые количества не измеряются, правда, одной общей единицей, поскольку каждая из этих угловых величин содержит в себе, – в качестве второго неизвестного, но для данной цветной бумаги вполне определенного фактора характер ее цвета. Однако и с этими относительными данными можно проверить указанное выше правило.
Для этого Максвэлл сделал следующее: он поместил на одной и той же оси большие и малые передвижные диски. Большие круги содержали, положим, цвета: киноварь (Z), ультрамарин синий (U), швейнфуртскую зелень (G). Маленькие состояли из белого (W) и черного (S). Можно было составить большие круги так, чтобы смесь их выглядела чисто серой, и из внутренних маленьких составить такой же серый цвет. Такие круги легко сравнивать, так как они тесно примыкают друг к другу.
Выражая величину углов в сотых долях полного круга, мы получаем следующее уравнение:
37 Z+27 U+36 G=28 W+72 S.
Если добавить к данным еще другие цветные диски, то можно получить при их помощи уравнений больше, чем неизвестных (в данном случае цветов), и определить, согласуются ли они друг с другом. Максвэлл нашел, что это вполне соответствует действительности и, таким образом, общее правило можно считать доказанным. Он доказал также, что на этом основании можно найти определенное число для всякого цвета, если за единицу принять произвольно выбранные три цвета. Это есть практическое применение тех рассуждений, которые мы изложили выше, говоря о получении всех цветовых тонов из смешения трех цветов.
Был поставлен вопрос и о том, нельзя ли развить эти относительные способы измерения цветов в абсолютные. Ответ на этот вопрос тогда еще не был найден. Метод абсолютного измерения цветов открыт только в наше время.
Вторая работа Максвэлла распространяет найденные при опытах с цветной бумагой общие соотношения также и на однородные источники света. При этом Максвэлл нашел, что индивидуальные различия в восприятии цветов различной цветной бумаги бывают гораздо меньше, чем при восприятии однородных световых волн. Это весьма плодотворное наблюдение он глубже, однако, не развил.
Эвальд ГерингРабота Гельмгольца послужила толчком к дальнейшим исследованиям в области изучения цветов. Это относится, главным образом, к вопросу о правильности и применимости трехцветной теории зрения. Исследования основывались на том предположении, что однородные лучи света суть не только физические, но и психофизические элементы цветов. Но уже тот основной факт, что можно получить одинаково выглядящие цвета из различных световых лучей (как, например, из каждой пары дополнительных цветов можно получить один и тот же белый цвет) доказывает, что те и другие элементы не одинаковы, ибо иначе не могло бы быть равенства с одной стороны при различии с другой. Этот факт лучше всего показывает, что разнообразие цветовых ощущений гораздо более ограничено, чем разнообразие световых лучей, и поэтому для цветовых ощущений нужно было бы искать совсем другие элементы, которые и при различном составе в отношении длины волн могли бы быть равными.
