La Percezione del Colore
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di Giulio Bertagna
Arriva la luce e la nostra materia (abbiamo supposto che si trattasse di una bella fragola di bosco) viene illuminata: che succede?
La fragola sarà investita da miliardi e miliardi di fotoni i quali, arrivando sugli atomi costituenti la superficie della fragola, interagiranno con gli elettroni nel seguente modo:
i fotoni di alta energia, disponendo del "pacchetto" di energia necessaria perché alcuni tipi di elettroni della fragola siano in grado di passare ad un orbita più esterna, vengono assorbiti da questi. Anche i fotoni di media energia verranno assorbiti da altrettanti elettroni, mentre i fotoni di bassa energia non troveranno elettroni in grado di assorbirli e saranno riemessi verso l'esterno. Questi fotoni riemessi arriveranno ai nostri occhi, vi penetreranno arrivando fino alla rètina dove incontreranno cellule gangliari, cellule bipolari, bastoncelli e coni che si attiveranno consentendoci di:
- vedere la forma della fragola
- percepirne i chiari scuri
- avere quella sensazione che chiamiamo "rosso fragola".
Questo insieme di sensazioni che chiamiamo percezione visiva hanno luogo in diverse parti della corteccia cerebrale, in una, ad esempio percepiamo solamente la forma della fragola, in un'altra il colore, ma chi invia questo messaggio elettro-chimico al cervello è l'attivazione perfettamente integrata delle cellule gangliari, cellule bipolari, bastoncelli e coni che fanno delle rètine dei nostri occhi delle vere e proprie appendici cerebrali. Ciò che non va dimenticato è che l'unica "cosa" che arrivando dall'esterno riesce a provocare tutto ciò che appunto chiamiamo percezione visiva non è altro che la luce con i suoi fotoni. Tralasciamo i diversi meccanismi della visione e concentriamoci sull'aspetto più affascinante della visione umana: il colore. Questa sensazione viene avvertita in una speciale zona del cervello e viene provocata dall'azione che i fotoni compiono sui coni; possiamo quindi ritenere i fotoni e i coni retinici gli attori principali della rappresentazione cromatica che ha luogo quotidianamente nell'immenso teatro del nostro cervello. Promettendo al lettore di non cadere più nella retorica, passo a spiegare con parole semplici (sono le uniche di cui dispongo) che cosa succede quando i fotoni riemessi dalla nostra fragola arrivano velocissimi sulla rètina, illuminando, è il caso di dirlo, i coni. I coni sono distribuiti nella zona centrale della rètina (cioè dove mettiamo a fuoco l'immagine) e soprattutto nella fòvea, sono circa cinque milioni, sono grossi un millesimo di millimetro e si dividono in tre diversi gruppi di fotosensibilità (cioè di sensibilità alla luce). Quando i fotoni li illuminano, essi reagiscono spremendosi come piccole spugne e rilasciando una sostanza che si chiama iodopsina, questa sostanza si traduce poi in "messaggio neuronale comparato" con le "letture fotochimiche" degli altri fotorecettori retinici, un messaggio che arriverà alla corteccia cerebrale dove noi potremo vedere la fragola rossa (un messaggio, inutile dirlo, che nei pochi secondi che dedicheremo alla famosa fragola prima di coglierla e di mangiarcela, arriverà al cervello miliardi di volte aggiornando ad ogni trasmissione tutte le variabili della visuale: distanza, chiariscuri, tonalità, riflessi, prospettiva ecc.).
Ma i coni non reagiscono ai fotoni riconoscendo colore per colore, perché come sapete, la luce è incolore e invisibile (se non illumina nel suo percorso fumo, pulviscolo o fragole), si attivano invece a seconda dell'energia dei fotoni e sono organizzati in tre gruppi rispettivamente sensibili alle basse, alle medie e alle alte frequenze luminose. Percepiremo quindi i colori dalle letture comparate dei tre gruppi dei coni.
Bene, mettiamo da parte la nostra fragola, e immaginiamo di illuminare un cubo di legno pitturato volta per volta con pitture aventi composizione atomica differente in modo da riemettere solamente alcuni tipi di fotoni ( che è come dire un cubo di legno colorato):
- se arriveranno sui nostri coni solamente fotoni di alta energia attiveranno solamente il gruppo sensibile alle alte frequenze luminose e noi avremo la sensazione di violetto, quindi il cubo ci apparirà violetto.
- se arriveranno solamente fotoni di media energia attiveranno solamente il gruppo di coni sensibili alle medie frequenze luminose e noi avremo la sensazione di verde, quindi il cubo ci apparirà verde.
- se arriveranno solamente fotoni di bassa energia attiveranno solo il gruppo di coni sensibili alle basse frequenze e noi avremo la sensazione di rosso, quindi il cubo di legno pitturato ci apparirà rosso.
E gli altri colori? Nasceranno dall'azione diversamente combinata dei tre gruppi:
- se arriveranno sui nostri coni fotoni di alta energia e di media energia in diverse proporzioni, attiveranno i relativi gruppi di coni e noi avremo le sensazioni dei blu, degli azzurri, dei turchese; (dico i colori al plurale perché a seconda del rapporto di quantità dei fotoni la tinta percepita cambia).
- se arriveranno fotoni di media e di bassa energia in diverse proporzioni, attiveranno i relativi gruppi di coni e noi avremo le sensazioni dei verdi giallastri, dei gialli e degli arancioni. Se la luce dovesse diminuire o la riemissione dei fotoni ridursi avremo le sensazioni dei verdi scuri, dei verdi oliva, dei marrone nocciola.
- se arriveranno fotoni di bassa e di alta energia in diverse proporzioni, attiveranno i relativi gruppi di coni e noi avremo le sensazioni dei porpora rossi, dei porpora blu, dei viola.
Fotoni di tutte le energie provenienti dal cubo di legno in oggetto, attivando tutti e tre i gruppi di coni ci daranno la sensazione di bianco, se la quantità di fotoni si riduce (cioè se la luce diminuisce o se la superficie del cubo riemette tutti i fotoni ma in minore quantità) allora il cubo ci apparirà grigio e se i fotoni riemessi saranno pochissimi ma appartenenti a tutte le energie, ecco apparirci un cubo nero.
Quindi la tonalità del colore percepito dipende dalla qualità dei fotoni riemessi, mentre la chiarezza del colore stesso dipende dalla quantità totale riemessa. Un limone illuminato riemetterà un alta quantità di fotoni di media energia (che da soli ci darebbero la sensazione di verde) e una quantità pressoché equivalente di fotoni di bassa energia (che da soli ci darebbero la sensazione di rosso), il risultato sarà una dominante di frequenza che ci darà quella bella sensazione che chiamiamo, manco a farlo apposta, "giallo limone".
Ecco come funziona il gioco dei colori ed ecco come spiegare i famosi "contrasto simultaneo" e "contrasto successivo" che tanto hanno affascinato i pittori.
Chi ha frequentato il Liceo Artistico sa bene come certi colori giustapposti (che significa posti l'uno vicino all'altro) si "rinforzino" a vicenda come l'arancione con il blu e viceversa, o come i famosi quadratini grigi di Itten appaiano verdastri se posti su di un quadrato più grande di colore rosso o giallastri se posti su di un quadrato violetto...bene, ma proprio nel famoso Kunst der Farbe (Arte del colore), Itten scrive: Bene lo sapeva anche Chevreul più di cento anni prima di Itten nel suo "De la loi du contraste simultané des couleurs", ma anche lui non conosceva la ragione di questi fenomeni; se vi accontentate ve la spiego io. Non prima di aver premesso che il contrasto simultaneo e il successivo sono gli effetti di uno stesso fenomeno, passo direttamente a un esempio pratico.
Prima degli anni '60 i chirurghi operavano in camice bianco, come bianco era il lenzuolo che circondava la parte del paziente sulla quale dovevano intervenire. Lamentavano un certo abbagliamento (la lampada scialitica, cioè che non crea ombre, è molto potente), ma non solo; dopo aver fissato il rosso del sangue, dovendo distogliere lo sguardo per prendere un ferro chirurgico succedeva loro di vedere, sul bianco di fondo, una macchia luminosa di colore verde-azzurro assai fastidiosa. Venne così introdotto l'uso del verde-azzurro per i camici operatori: la macchia verde su fondo verde non dava più fastidio e l'abbagliamento diminuì in modo considerevole, inoltre quella tonalità di verde non richiede adattamento del cristallino dell'occhio per la messa a fuoco il ché si tradusse in un minore stress ottico del chirurgo, il tutto anche a vantaggio del paziente.
Il bello della storia è che questo espediente fu fatto probabilmente "a occhio" ignorando il fatto che quel verde-azzurro della macchia luminosa altro non era che il complementare del rosso sangue con una codifica cromatica ben precisa mentre ancora ora, nel duemila ricco di spettrofotometri economici e portatili, vediamo camici azzurro cielo o verde erba!
Ma perché il chirurgo vedeva una macchia verde-azzurra sul fondo bianco?
Il chirurgo guarda il rosso; i coni retinici sensibili alle basse frequenze si svuotano di iodopsina, mentre quelli sensibili alle medie e alle alte frequenze rimangono pressoché inattivi. Il chirurgo guarda il bianco; per percepire bianco tutti e tre i gruppi di coni devono spremersi secernendo iodopsina, ma quelli che danno la sensazione di rosso sono stressati e per circa trenta secondi non danno la risposta adeguata, così ecco che gli altri due gruppi hanno la meglio e gli altri due gruppi insieme, servono proprio per avere la sensazione cromatica del verde-azzurro. Poi i coni sensibili alle basse frequenze ritornano alla normalità e la macchia verde-azzurra scompare.