Il colore è la percezione visiva delle varie radiazioni elettromagnetiche comprese nel cosiddetto spettro visibile.
Lo studio dei colori
la chimica, per lo studio e la sintesi di sostanze colorate e coloranti; la fisiologia, per quanto riguarda il funzionamento dell'occhio e la generazione, elaborazione, codifica e trasmissione dei segnali nervosi dalla retina al cervello, con le scoperte di Edwin Land; la psicologia, per quanto riguarda l'interpretazione dei segnali nervosi e la percezione del colore; se ne interessò in particolare Kristian Birch-Reichenwald Aars, filosofo e psicologo norvegese; la psicologia sperimentale, per quanto riguarda la questione della percezione e categorizzazione del colore; se ne interessò Eleanor Heider Rosch, psicologa sperimentale americana. Le sue ricerche aprirono un amplissimo dibattito che vide ulteriori studiosi coinvolti, come Paul Kay e Evan Thompson; la neurobiologia, con gli studi di Semir Zeki delle aree del cervello preposte.
Lo studio del colore coinvolge anche: la psicofisica, che studia la relazione tra lo stimolo e la risposta del sistema visivo (la colorimetria è una parte della psicofisica); la matematica, necessaria per lo sviluppo di modelli rappresentativi della visione del colore; la filosofia, in particolare famosi sono i lavori di Johann Wolfgang von Goethe e Ludwig Wittgenstein.
La visione dei colori nella storia La varietà di pigmenti utilizzati oggigiorno era sconosciuta prima della scoperta dei colori sintetici, dalla loro limitata varietà negli utilizzi sia artistici che di tintura di stoffe risulta un limitato vocabolario.
Gli antichi Greci non utilizzavano dei nomi fissi per indicare i diversi tipi di colore, ma li distinguevano più che altro in base alla loro limpidezza o tenebrosità, così che soltanto il bianco e il nero erano adoperati in maniera definita, a differenza degli altri. Ad esempio il termine xanthos poteva indicare tanto il giallo lucente quanto il rosso vivo del fuoco, come pure le tinte purpuree e persino blu.Maria Michela Sassi, I colori dei Greci, articolo su "Multiverso" n. 4, 2007.
I colori fondamentali erano dunque anticamente ricondotti a due, il bianco e il nero, ossia la chiarezza e l'oscurità, dalla cui mescolanza derivavano tutti gli altri. In particolare Empedocle, nel trattato Sull'origine, attribuiva il bianco al fuoco e il nero all'acqua.Katerina Ierodiakonou, Empedocles on Colour and Colour Vision, in "Oxford Studies in Ancient Philosopy", XXIX, 2005.
Platone, nel Timeo, oltre al bianco e al nero annoverava tra i colori primari anche il rosso e lo «splendente» (lampron).Platone, Timeo, 67-68. Per Aristotele il bianco e il nero si determinano in base alla presenza o meno del diaphanes, ossia di un elemento trasparente in grado di far trasparire la luce (da leukòs, cioè bianco): tale diaphanes è massimo nel fuoco, associato al caldo, e minimo nella terra, associata al freddo.Aristotele, Sull'Anima, libro II, cap. 7. Oltre che nel trattato Sull'Anima, l'argomento è trattato da Aristotele anche nell'opuscolo Sul senso e sui sensibili, appartenente al gruppo di brevi opere conosciute col titolo di Parva naturalia, ossia «Piccoli scritti naturali»: in esso viene spiegata l'origine dei colori in termini di mescolanza a partire dal bianco e dal nero.Aristotele, Parva naturalia, Sul senso e sui sensibili, capp. 2 e 3. Una teoria sulla luce e sui colori derivati dalla sua rifrazione, simile a quella che verrà scoperta secoli dopo, fu esposta invece dal filosofo atomista Epicuro nei testi Contro Teofrasto e Sulla natura.
La dottrina greca che vedeva i colori originati dalle due opposte polarità, chiaro e scuro, rimase predominante durante il Medioevo, in cui soprattutto quella aristotelica continuò a essere discussa e commentata. Concezioni analoghe furono elaborate nel Rinascimento: ad esempio Leonardo da Vinci, artista e scienziato insieme, attingendo alle teorie aristoteliche vedeva nel bianco e nel nero gli estremi fondamentali della gamma cromatica,Leonardo, Trattato della pittura, cap. CXXI. a partire dai quali egli studiò il modo in cui due colori complementari si pongono reciprocamente in risalto, distinguendo le tinte prodotte dalla luce, come il giallo e il rosso, dai colori delle ombre, spesso tendenti al verde e all'azzurro.Leonardo, ivi, capp. CLVI-CLVIII. Egli distingueva così sei colori fondamentali.
Parallelamente presero tuttavia a svilupparsi alcune teorie negatrici di una visione unitaria della luce, che avrebbero preparato il terreno all'atomismo di Newton. Marcus Marci nel Seicento studiò i colori da un punto di vista esclusivamente fisico, sperimentando la trasformazione della luce quando veniva riflessa da oggetti colorati.Rodolfo Guzzi, La strana storia della luce e del colore, Springer Science & Business Media, 2011, p. 116. Il fisico e gesuita Francesco Maria Grimaldi spiegò la colorazione della luce, che ad esempio passasse attraverso un vetro rosso, sulla base di modificazioni intrinseche alla luce stessa, e non perché il rosso le si andasse ad aggiungere.
Isaac Newton pertanto, adottando un approccio meccanico e matematico, concluse che la luce, se diversamente riflessa, fa apparire la varietà dei colori a seconda del suo diverso grado di rifrazione, e che i colori sarebbero in origine contenuti nella luce quali suoi componenti, come gli atomi compongono la materia: egli ne enumerò in tutto sette, per ragioni più filosofiche che fisiologiche.
Queste conclusioni furono contestate ai primi dell'Ottocento da Goethe, secondo cui era tipica della mentalità newtoniana la trascuratezza di un approccio basato sui sensi, che conduceva ad astrazioni teoriche ed arbitrarie:Goethe, La storia dei colori (1810), trad. di R. Troncon, Luni, 1997, pag. 391. Goethe rimproverava a Newton di aver effettuato i suoi esperimenti con l'ausilio di un prisma, e che era questo il responsabile dell'insorgere dei colori. Il prisma per Goethe non è uno strumento neutro, ma "sporca" la luce, offuscandola e producendo così i diversi effetti cromatici secondo la densità della sua figura. Per Goethe non è la luce a scaturire dai colori, bensì il contrario; i colori non sono «primari», ma consistono nell'interazione della luce (urphänomen) con l'oscurità. Polarizzandosi a contatto col buio, la luce dà luogo a coppie di colori contrapposti e complementari, che Goethe dispose in un cerchio cromatico di sei colori.Goethe, La teoria dei colori (1810), trad. it. a cura di Renato Troncon, Milano, Il Saggiatore, 1979.
Anche il filosofo idealista Hegel contestò le conclusioni di Newton, sottolineandone le contraddizioni nel fare della luce un composto di colori, cioè nel rendere scuro quel che è bianco:
Nel 1861 James Clerk Maxwell, contemporaneo del famoso fisico e ottico Hermann von Helmholtz, con un esperimento produsse la prima fotografia a colori. Lo scienziato Edwin Land, inventore della Polaroid, confutò la teoria di Newton dimostrando che la percezione del colore di un punto è influenzata dal contesto limitrofo.Oliver_Sacks,Un_antropologo_su_Marte._Sette_racconti_paradossali (An Anthropologist on Mars, 1995),trad di Isabella Blum, cap 1 Il caso del pittore che non vedeva i colori, Milano, Adelphi, 1995, ISBN 88-459-1396-1
Origine fisica Dal punto di vista delle proprietà fisiche, la luce visibile appare complessivamente bianca se la si considera la somma di tutte le frequenze dello spettro ottico. A ciascuna frequenza del visibile è associato un determinato colore. In particolare la diversità di colore o semplicemente il colore dei corpi che non emettono o brillano di luce propria, percepito poi dall'occhio umano, deriva dal fatto che un certo corpo assorbe tutte le frequenze o lunghezze d'onda dello spettro visibile, ma riemette o riflette una o più componenti o frequenze della luce bianca che, eventualmente mescolate tra loro, danno vita al colore percepito dall'occhio umano. In particolare nei due casi estremi un corpo appare bianco quando riflette tutte le frequenze, viceversa un corpo appare nero quando assorbe tutte le frequenze e non ne riflette alcuna; in tutti gli altri casi intermedi si avrà la percezione tipica di un altro colore.
Ogni sorgente di luce emette fotoni di diverse lunghezze d'onda, per cui quello che appare come tinta unica è solo la lunghezza d'onda dominante o risultante e non quella in cui sono assenti altre.
Nel caso di corpi che emettono o brillano di luce propria (ad es. le stelle e il Sole), come è noto tutti i corpi al di sopra dello zero assoluto, emettono invece radiazione elettromagnetica con potenza che è proporzionale alla loro temperatura assoluta T secondo la legge di Stefan-Boltzmann e distribuita con buona approssimazione secondo lo spettro del corpo nero di Planck con il picco di emissione che si sposta secondo la Legge di Wien in funzione della temperatura T: se il corpo è sufficientemente caldo parte di questa radiazione elettromagnetica cade nella banda del visibile risultando così visibile ai nostri occhi passando dal rosso, al giallo, al bianco, azzurro e blu quanto più il corpo è caldo (vedi temperatura di colore).
Percezione del colore
+I colori dello spettro di luce visibilecolore intervallo di lunghezza d'onda intervallo di frequenzarosso~ 700–630 nm~ 430–480 THzarancione~ 630–590 nm~ 480–510 THzgiallo~ 590–560 nm~ 510–540 THzverde~ 560–490 nm~ 540–610 THzblu~ 490–450 nm~ 610–670 THzvioletto~ 450–400 nm~ 670–750 THz
La formazione della percezione del colore non necessariamente corrisponde alle proprietà fisiche della luce e avviene in tre distinte fasi.
Nella prima fase, un gruppo di fotoni (stimolo visivo) arriva all'occhio, attraversa cornea, umore acqueo, pupilla, cristallino, umore vitreo e raggiunge i fotorecettori della retina (bastoncelli e coni), dai quali viene assorbito. Come risultato dell'assorbimento, i fotorecettori generano (in un processo detto trasduzione) tre segnali nervosi, che sono segnali elettrici in modulazione di ampiezza. La seconda fase avviene ancora a livello retinico e consiste nella elaborazione e compressione dei tre segnali nervosi, e termina con la creazione dei segnali opponenti, segnali elettrici in modulazione di frequenza (secondo la teoria del processo opponente di Ewald Hering), e la loro trasmissione al cervello lungo il nervo ottico. La terza fase consiste nell'interpretazione dei segnali opponenti da parte del cervello e nella percezione del colore.
Prima fase Nella prima fase una sorgente luminosa emette un flusso di fotoni di diversa frequenza. Questo flusso di fotoni può: arrivare direttamente all'occhio; essere riflesso da un corpo che ne assorbe alcuni e ne riflette altri; essere trasmesso da un corpo trasparente che ne assorbe alcuni e trasmette altri.
In ogni caso i fotoni che giungono all'occhio costituiscono lo stimolo di colore. Ogni singolo fotone attraversa la cornea, l'umore acqueo, la pupilla, il cristallino, l'umore vitreo e raggiunge uno dei fotorecettori della retina (un bastoncello, oppure un cono L, un cono M o un cono S) dal quale può essere o non essere assorbito. La probabilità che un tipo di fotorecettore assorba un fotone dipende dal tipo di fotorecettore e dalla frequenza del fotone.
Come risultato dell'assorbimento ogni fotorecettore genera un segnale elettrico in modulazione di ampiezza, proporzionale al numero di fotoni assorbiti. Gli esperimenti mostrano che i segnali generati dai tre coni L, M e S sono direttamente collegati con la sensazione di colore, e sono detti segnali di tristimolo.
Seconda fase