我從小就是個愛好科學的小朋友，看過很多科普圖書，其中有一個關於色盲症的故事在我心中留下了非常深刻的印象。
這應該是很多人都耳熟能詳的故事：
18世紀的知名英國物理學道爾頓聖誕節前夕給母親買了一雙“棕灰色”的襪子作為禮物，但是母親在收到禮物後感覺非常奇怪，她問道爾頓：“我年紀已經這麼大了，這雙櫻桃紅的襪子這麼鮮豔，讓我可怎麼穿呢？”。道爾頓感覺非常奇怪，這雙襪子明明就是棕灰色的，為什麼母親會覺得它太過鮮豔呢？於是他拿著這雙襪子四處向他人求證，結果除了他和他的哥哥，所有人都說這雙襪子是櫻桃紅色的。
道爾頓沒有放過這個細節，通過仔細研究，他發現自己與弟弟的色覺與常人確實有差異，並寫了一篇論文——《論色盲》。
於是色盲症就成了有史以來第一個被物理學家確認的遺傳病，人們為了紀念他，英語中紅色盲症又叫道爾頓症（總感覺外國人的紀念方式怪怪的……）。
色盲悖論
好的，我不知道大家當年看到這個故事的時候有何想法，不過可能有些童鞋也曾發現過其中不合理的地方——道爾頓兄弟是如何認識“櫻桃紅”這個概念的呢？
對，我們很容易就能發現這個問題——在道爾頓生命的前28年裡是如何看待櫻桃的呢？色盲症是一種遺傳病，所以患者終其一生都只能看到與常人不同的世界，他們為什麼會很輕易就理解母親所說的“櫻桃紅”是一種非常鮮豔，不適合老年人的顏色呢？
我無論怎麼推理都會得到一些與故事相齟齬的證據，很顯然道爾頓兄弟的世界中從來就沒有真正的紅色出現過，但是他們一定從小就在不斷接觸“紅色“的概念。那麼唯一的結果就是他們會將眼中有點棕又有點灰的顏色與“紅色”這個單詞關聯起來。“紅色”就是“灰黃綠色”的近義詞，櫻桃在兄弟二人的眼中就是一種灰黃綠色的小果子，“櫻桃紅”自然也就是專門形容這種果子顏色的單詞了。
既然這樣，那麼當他的母親問他為什麼要送一雙如此鮮豔的襪子時，他正確的反應可能只有兩種：
- 原來您不喜歡這種櫻桃紅呀，雖然我覺得這一點都不鮮豔，但還是換一雙吧。
- 我看到其它老人也穿了很接近這種顏色的襪子呀，為什麼您不喜歡呢？
雖然有很多可能性可以讓兄弟兩發現他們的色覺與常人相異，但是明顯不是這種直接向他人詢問 “這雙襪子到底是不是櫻桃紅色”的方法。
這也就是所謂的“色盲悖論”。
編出來的故事總是有bug
好了，現在讓我來公佈真相吧——這個故事是一個文學作者編的，它最早的來源是一本為道爾頓寫的傳記，但是其中包含大量的文學描寫，作為一名科學的外行，編出來的故事有點硬傷自然不奇怪。
那麼色盲症的發現究竟是如何發現的呢？這就需要一點更深入的資料了。其實在道爾頓之前就一位科學家已經發現了人群中存在部分色覺異常者，他不僅也是搞物理的，還是有史以來最厲害的物理學家之一——牛頓。
在牛頓發現太陽光可以通過三稜鏡分解後，公開展示並讓許多人來參觀，但是其中就有人提出異議，因為他們無法像多數人一樣分辯出6種以上的色彩。牛頓將這一重大發現寫成論文，於1672年發表在人類第一份科學期刊《自然科學會報》上，在本文中牛頓提到了上述細節，可能算是科學界第一次出現有著色覺異常的記載。
但是這並沒有引起科學家的重視（當然，在那個科學大發現的年代值得注意的事情太多了，沒有注意到很正常）。在差不多100年後的1777年，還是在《自然科學會報》上發表的一篇通信中提到了另一個明確的色盲案例——名為哈里斯的鞋匠和他的兄弟都不能分辨紅色，彩虹在他們看來是由深淺不一的同一類顏色組成的。
之後有關色盲的報道漸漸多起來，引發了科學家的注意，人們開始探究起人類對色覺的感知原理。而在這個時候身為科學家，擁有科學研究能力同時也是紅色盲患者的道爾頓成為色盲研究第一人也自然順理成章了。
現在可以查閱到的有關道爾頓對色覺異常認識的最早記錄來自《曼徹斯特文學與哲學學會回憶錄》，讓他意識到自己與他人不同的並不是火紅的襪子，而是植物花卉。
因為那個時候的科學還沒有像現在一樣高度分化，所以所謂的科學家就真的是“科學家”，什麼都要研究研究，包含植物分類在內的博物學也不例外，所以年輕的道爾頓也會研究植物。
不過道爾頓經常會向他的同事一本正經地詢問一些奇怪的問題，比如說“這朵花是藍色的還是粉紅色的呢？”同事們一直覺得他在開玩笑，他自己也沒覺得有什麼不對，甚至還認為“有些顏色可能存在命名上的錯誤”。
但是直到有一天晚上，道爾頓無意中撇了一眼燭光下的馬蹄紋天竺葵（zonale geranium），驚訝地發現它變色了！他記得很清楚這種花在陽光下就如藍天一般清澈，但是現在它看起來是“紅色”的（這不是真的紅色，而是道爾頓眼中的紅色——常人眼中的灰黃綠色）。
於是他向周圍的人詢問馬蹄紋天竺葵在白天晚上是否會變色，結果正如最初的故事那樣，只有他和他的哥哥觀察到了變色。隨後他以自己為研究對象，仔細分析了自己的色覺問題，並寫下了那篇人類第一次正式研究色盲現象的論文。
論文中指出“在大多人眼中牛頓光譜有六種顏色，雖然牛頓本人將紫色分為為靛藍和紫色，但在我看來這只是一個命名上的差異，但是我只能區分兩到三種不同，在我看來紅、橙、黃、綠它們都是深淺不一的黃色”。
這就是人類第一次正式發現並認識色盲症的故事了，可以看到這個故事完全沒有了邏輯上的漏洞，但是卻新增了一些令人困惑的信息。
天竺葵變色之迷的解釋
相信大家都有一點疑惑，為什麼色盲患者眼中的馬蹄紋天竺葵會變色呢？色彩到底是一個什麼原理？
這就要從生物的角度而不是物理的角度來理解了，首先我們得搞清楚一個問題——為什麼我們要進化出辨別色彩的能力？
這可是非常認真的，事實上大多少哺乳動物不僅眼睛不能對焦，就連顏色分辯力也很差。相信很多人聽說過，鬥牛布上的紅色其實對牛並沒有特殊的作用，所有的牛都是藍色盲，他們分不清藍色與黃綠色。這是因為哺乳動物的祖先是一種夜行生物，色覺根本沒有用處，弱光下感知光線的能力才是最重要的。
不過靈長目動物大多擁有三色色覺，就像人類這樣。這是因為豐富的色覺是非常重要的能力，在辨別樹上果實是否成熟，地上蘑菇是否有毒非常有用（這並不代表某種顏色是有毒的代表，但是能將顏色分得更細對認識品種非常有用），所以靈長目的祖先將失去的色彩能力再次進化出來了。
這很明顯會導向一個結論——動物的色覺是為了辨別而進化出來的，我們的眼睛不是什麼精密的科學儀器，“客觀”在眼睛進化的路上根本就沒有地位。
所以在我們眼中所呈現的顏色其實是經過大腦綜合處理的信號，而為了將“重點突出”，我們的大腦會在處理的時候對一些信號進行加強與削弱，所以在人類的色覺空間中存在一種名為“
色補拮抗”的特殊效應，紅色與綠色、藍色與黃色的視覺信號在大腦中會“此消彼長”。
這是什麼意思呢？簡單解釋一下，就是當我們同時看到兩種互補光的時候，較強的一方會將較弱的一方消掉。比如同時將藍光與黃光照射進眼中，如果藍光較強，則我們完全無法感知黃光的存在，反之亦然。如果藍光與黃光勢均力敵呢？那它們就會完全抵消，表現為無色的白光。
令人吃驚的是，這個原理的應用就在我們身邊，發出白光就LED利用的正是此原理，在藍光LED的表面上塗一層吸收藍光就會發出黃光的熒光劑，在調節恰當的情況下黃光與未被吸收的藍光混合在一起，看上去就是白光（這也就是為什麼發明藍光LED的中村修二能獲得諾貝爾獎的原因了，藍光LED實在是太重要了）。
有了這些知識，我們就可以知道為什麼在道爾頓的眼中花會變色了，因為陽光中含有大量的藍光，花朵即反射了紅光也反射了藍光，正常人在色補拮抗的作用下會消除藍光，於是只能看見粉紅色。道爾頓兄弟得的是紅色盲，他們的眼睛中沒有感知紅色的視錐細胞，所以只能看到藍光。
但是晚上就完全不一樣了，燭光的光譜不全幾乎沒有藍光，所以道爾頓兄弟的眼睛只能依靠感知綠光的視錐細胞帶來色覺信號，看到的就是被我們稱為黃色的顏色了。
更深一步，解釋所有的問題
那可能又有童鞋要問了，這裡還是有兩個問題看不明白呀：
- 燭光的光譜不全為那為什麼普通人感覺沒有變色呢？藍光的缺失不會對色補拮抗造成影響嗎？
- 道爾頓兄弟只用綠色視錐細胞感知紅光，為什麼看到的不是綠光而是黃光呢？
對於第一個問題，其實答案很簡單，每個人的大腦都有顏色糾偏的能力，比如說這張幾年前讓大家吵得不可開交的圖，到底是藍黑還是白金？事實上這是一條藍黑色的裙子在過強環境光的影響下出現了色彩偏移，但是大約有60%的人沒有能力糾偏（我也不行）。
但是對燭光下的一朵小紅花進行色彩糾偏幾乎所有的正常人都可以做到，所以大家並不會覺得它變色了，雖然事實上它真的與日光下顏色的不太一樣。
那麼第二個問題呢？這就要從人類眼睛感知色彩的工作方式說起了。我們通常會說人眼中有三種視錐細胞分別感知紅、綠、藍三種光線，所以人類才能認識三原色，這三種細胞也分別以這三種顏色來命名，叫紅色視錐細胞、黃色視錐細胞和紅藍色視錐細胞。
不過這種認識其實是錯誤的，下面這張圖是人眼視覺細胞感光靈敏度與最終呈現出色彩的關係圖，你會驚訝地發現一些事實——在530nm波長光線，也就是被人識別為綠光的區域，紅色視錐細胞也相當活躍。這也就是說人腦中的綠色其實是由綠色與紅色視錐細胞的信號合成的。
這也就是說，
在沒有紅色視錐細胞信號輸入的情況下人類不僅看不到紅色，就連綠色也看不到。還記得上面那張色補拮抗的圖嗎？沒有了紅色信號後那一條紅與綠的拮抗曲線就徹底消失了，只剩下藍與黃的曲線，很明顯可以看到藍之後就全都是黃了（是的，紅色盲症患者也看不見紫色）。
歸根結底，顏色這個東西是人腦中制定的一套區分不同波長光線的符號，為了直觀就不可能多精確 。你此刻盯著的手機屏幕也是如此，這東西只能發出三原色的光，其它的所有顏色都是通過組合欺騙大腦所生的，比如紅光+綠光看起來是黃色，其實根本不是黃光！真正的黃光是波長在620nm左右的光，而不是700nm與520nm光的混合物。
有關色盲悖論的故事就說到這裡啦，不知道大家有沒有百無聊賴地讀完呢？我是酋知魚，一條仔細認真的科學作者，歡迎關注！
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