Psicofonías

Colores, ojos y cerebros

Pregunta filosófica

Los filósofos se pasaron siglos preguntándose cosas como "¿Existen los colores?". Puede parecer en principio una pregunta un poco tonta pero, si la matizamos un poco, cobra algo más de sentido: ¿Existen los colores como algo objetivo y externo al observador? fíjate en que no estamos hablando de la sensación del color (el hecho de si tú tienes la misma "sensación" que yo cuando vemos algo amarillo), si no en el color en sí.

La preguntita dio muchas y muy filosóficas vueltas, pero no parecía haber una solución razonable hasta que Newton descompuso la luz con su famoso prisma y los físicos empezaron a investigar lo que resultaba de esa descomposición.

El Arco Iris

Como todo el mundo sabe, para ver un arco iris puedes ponerte de espaldas al sol en un día de lluvia (como se forma en el lado opuesto, cuanto más bajo esté el sol más alto estará el arco). Como es relativamente raro encontrarte un día de lluvia soleado, puedes optar por ponerte ante una fuente (preferentemente que disperse muchas y finas gotitas) con el sol a tu espalda.

Si tienes un prisma de vidrio o plástico transparente de sección triangular (el bisel de un espejo también puede servir) puedes usarlo para proyectar uno sobre una pared, a base de girarlo hasta dar con el ángulo adecuado.

En cualquiera de esos casos verás una sucesión de colores bastante parecida a esto (acabo hacerlo con un pequeño prisma de bastante mala calidad):

A eso lo llamamos con el ridículo nombre de "espectro" (por la cosa de que se ve difuminado) por culpa de Newton (pero como Newton era un tío muy listo, tampoco le vamos a enmendar la plana nosotros), y huy día sabemos que es el resultado de separar los fotones que componen la luz según su longitud de onda.

Tradicionalmente se divide en siete colores (rojo, naranja, amarillo, verde, azul, añil y violeta), lo cual también es culpa de Newton.

Pero, en realidad, el espectro es un continuo; y nadie sabe decir nunca donde termina un color ni donde empieza otro (ni si es capaz de diferenciar siete y solo siete, la mayoría de las personas distinguen cinco o seis). Nuestro cerebro, cuando se encuentra con una variación continua, intenta "inventar" divisiones. El que creamos ver una serie de bandas paralelas es, en realidad, una ilusión óptica.

El caso es que, a pesar de ello, todo el mundo puede estar de acuerdo en que, por ejemplo, la luz de una longitud de onda de unos 575 nanómetros (mas o menos) tiene color amarillo (de hecho, se llama "amarilla" a la luz con una longitud de onda entre 565 y 590 nm. aproximadamente).

Por el camino, los físicos también descubrieron "colores invisibles": mas allá del rojo está el infrarojo y, por debajo del violeta, el ultravioleta. En este mismo sentido, las ondas de radio, las microondas y los rayos X también son colores.

Con lo cual parece que la pregunta de los filósofos tiene una respuesta positiva: Los colores existen, y no son más que los nombres que les damos a las longitudes de onda de los fotones.

Pero la cosa no acaba aquí.

Dentro del Ojo

En el interior del ojo hay dos tipos de células sensibles a la luz.

El primero son los "bastones", que son muy sensibles con poca luz, pero son incapaces de detectar el color. A bajas intensidades luminosas son las únicas células capaces de "ver", por lo que si estás en una habitación muy poco iluminada, serás incapaz de apreciar los colores. Tu cerebro, otra vez, te engaña: No tendrás la sensación de estar en una habitación en blanco y negro, pero serás incapaz de decir de qué color es algo.

El segundo tipo son los llamados "conos", menos sensibles a la luz, pero que usamos para distinguir los colores.

Concretamente hay tres clases de conos, cada uno de los cuales está "ajustado" a un rango distinto de longitudes de onda.

Se les llama conos S, M y L, del ingles Short (corto), Middle (medio) Long (largo) según el rango de longitudes de onda al que es sensible cada uno.

La sensiblidad a cada longitud de onda de los tres tipos de cono la puedes ver en esta tabla (La he dibujado "a mano", por lo que no esperes que sea muy precisa...):

Como puedes ver, cada tipo de cono es más sensible a las longitudes de onda que se encuentran en torno al centro de su rango y pierde sensibilidad cuando nos alejamos de ese punto.

Pero, claro, esto no es suficiente para ver los colores.

Porque el que un cono se excite al recibir luz sólo sirve para discriminar que se trata de fotones con una longitud de onda dentro de su rango de sensibilidad, pero no nos dice cuál es esa longitud concreta.

Y aquí es donde importa el que tengamos tres tipos distintos de conos.

Si a nuestro ojo llega, por ejemplo, luz amarilla (575 nm), esta excitará a los conos M y a los L (pero no a los S) en proporciones distintas. Ambos tipos de cono envían esa información al cerebro, que es el que se ocupa luego de interpretar esta información y "calcular" que lo que estamos viendo es amarillo.

Si la que llega es luz de 475 nanómetros, eso escitará los conos S, y algo menos los M y L. El cerebro calculará entonces que eso es "Azul":

Naturalmente, si la luz es débil, todos los conos serán menos excitados que con una luz más fuerte: Lo que es relevante aquí es la intensidad relativa con la que son excitados.

Pero, a todo esto, estamos suponiendo que la luz que llega es monocromática (de un sólo color o longitud de onda). Cuando a un grupo de conos llega una mezcla de luces de distinta longitud de onda, los conos pueden ser excitados en cantidades distintas, y el cerebro no tiene otra información que esa con la que trabajar. Y, a menudo, se "equivoca".

Una mezcla concreta de fotones azules y verdes dará como resultado el cian, algo así como un "azul verdoso" o un "verde azulado". Nada (demasiado) sorprendente hasta aquí. El cerebro hace lo que puede y "promedia" la información. En realidad el cian no existe, no hay fotones que tengan una "longitud de onda cian".

Pero, por ejemplo, podemos ajustar la cantidad de fotones rojos y verdes para que la suma de las excitaciones producidas sea igual a la misma que producirían sólo fotones amarillos. Lo que estamos haciendo así es crear una ilusión óptica: No hay nada realmente "amarillo" (en el sentido en que es amarilla la banda del arco iris).

Lo que nos lleva a una curiosa conclusión: El color "rojo verdoso" (o el "verde rojizo") existe como mezcla de colores, en el mismo sentido que existe el cyan, pero no podemos verlo sino como "amarillo". En cierto modo, es como si todos fuésemos daltónicos para el "rojo verdoso" y el amarillo.

Inventando los Colores

Lo más interesante de esto es que tú puede coger luz de tres colores distintos y usarla para, engañando al cerebro como hemos visto más arriba, crear la ilusión de toda una gama de colores. La gama será más o menos grande dependiendo de los tres colores de los que partas. Si usas colores que estén bien distribuidos por el espectro (uno de la parte baja, otro del medio y otro de la parte alta), podrás crear casi cualquier color.

En particular, la combinación "Rojo - Verde - Azul" (RGB para los amigos) es la que permite la gama más amplia.

En la escuela nos enseñan que estos tres son "los colores primarios", como si esa fuera una propiedad exclusiva e inherente a esta triada, lo cual es, como hemos visto, falso. Existen multitud de posibles tríos de primarios.

Nos enseñan también que cualquier color es producto de esos tres; lo que también es mentira, como sabe todo aquel que tenga que diseñar en pantalla cosas que luego vayan a imprimirse. En realidad, no existe ningún conjunto de tres colores que te permita generar todos los colores y tonos posibles.

En la pantalla del monitor que tienes ante ti, igual que en tu televisor, cada pixel está en realidad constituido por tres puntos luminosos, de colores rojo, verde y azul respectivamente (algunas pantallas tienen más puntos de un color que de otro, pero esa es otra historia).

Para comprobarlo, puedes usar una buena lupa, o dejar caer suavemente una gota de agua sobre la pantalla.

Por lo tanto, un monitor sólo es capaz de emitir luz de esos colores, aunque como hemos visto antes, esto es suficiente para engañar a tu cerebro. Según el brillo relativo de cada trío de puntos verás un color u otro. Las fotografías en color usan un método similar. En tus fotos de vacaciones sólo hay rojo, verde y azul.

Pero todo esto es una consecuencia de cómo está organizada nuestra retina. Si tuviésemos cuatro o cinco tipos de conos, seguramente necesitaríamos conjuntos de cuatro o cinco colores "primarios".

Por otro lado, un animal que tenga sus conos "ajustados" a unos rangos distintos de longitudes de onda (como un pájaro, por ejemplo) verá las cosas de un modo distinto. Si tu canario pudiera hablar, te diría que los colores de tu fotografía están completamente equivocados.

Al final, a la pregunta de los filósofos hay que responderles algo así como "Ni sí ni no. Es algo un poco más complicado".