Il colore dei colori

Se prendete il vostro telecomando e lo guardate attraverso la fotocamera del vostro smartphone mentre cambiate canale, vedrete una luce che non vedreste ad occhio nudo. I sensori del telefono sono in grado di recepire frequenze di onde elettromagnetiche che non sono rilevabili dai nostri occhi, e lo schermo converte il segnale raccolto in luce visibile prodotta dai pixel dello schermo. Ciò che distingue la radiazione elettromagnetica visibile, che chiamiamo luce, e quella invisibile, come le onde radio del telecomando, è solamente la frequenza. A ogni colore corrisponde una frequenza ben precisa.
Dunque, l'emettitore del telecomando è colorato o no?

A scuola ci è stato spiegato molto semplicemente come mai gli oggetti abbiano i colori più disparati. La luce bianca è composta da tutti i colori, e quando colpisce un oggetto viene assorbita dallo stesso, eccetto per un colore che viene riflesso. Quello è il colore che vediamo.

In effetti ogni materiale ha la propria frequenza di emissione, che dipende in ultima analisi dalle proprietà degli elettroni all'interno del materiale illuminato, e dalla risposta che questi danno alla radiazione incidente. Queste però sono proprietà macroscopiche. Scendendo nel dettaglio, ed esaminando un singolo atomo, troviamo proprietà in qualche modo analoghe: ogni tipo atomo emette onde elettromagnetiche a frequenze ben precise. L'ossigeno emette frequenze differenti rispetto all'oro, che a sua volta è diverso dal carbonio.
Apparentemente anche a livello microscopico ogni atomo emette colori diversi. E se scendiamo ulteriormente a grandezze ancora minori? Un nucleo dell'atomo di ossigeno, che colore ha? Anche un nucleo può emettere radiazione elettromagnetica, anche se in realtà, quando si parla di singoli atomi o nuclei, si è costretti a ragionare in termini di fotoni, cioè di singole particelle di luce, e non di onde elettromagnetiche. Quelle sono il risultato dell'emissione ravvicinata nel tempo di un gran numero di fotoni.

_{Lo spettro di emissione dell'oro. Il giallo e il rosso prevalgono.
Imagine C00 Creative Commons}

Perchè vediamo?

Il meccanismo di visione è piuttosto interessante, perchè coinvolge strutture sensoriali davvero raffinate.
Quando la luce arriva sul nostro occhio, viene focalizzata sulla retina da una membrana chiamata cristallino.

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Sulla retina sono presenti dei recettori, chiamati coni e bastoncelli. Su di essi sono presenti dei pigmenti sensibili alla luce, che vengono eccitati quando quest'ultima colpisce la retina. Grazie a questi pigmenti, coni e bastoncelli rilasciano elettroni, ovvero impulsi elettrici che si diffondono dagli occhi verso il cervello. Qui il segnale elettrico viene interpretato ed elaborato, ed ecco che spunta la vista.
Nonostante ci siano evidenze che anche un singolo fotone possa eccitare i coni o i bastoncelli, non dobbiamo pensare a un atomo (o le altre particelle) come a qualcosa di colorato. Possono emettere differenti colori a seconda dello stato fisico in cui si trovano, ma non hanno un colore universale. La proprietà "colore" emerge a livello macroscopico. Gli atomi emettano pure alle frequenze che vogliono.

Un solo colore?

Andiamo quindi nel mondo macroscopico, dove sicuramente gli oggetti un colore ce l'hanno. O meglio, hanno un certo tipo di colore per tu che leggi, ma per un daltonico? Per capire meglio la questione, è necessario scendere un po' più nel dettaglio nel funzionamento dei recettori. I coni sono i fotorecettori che si occupano della visione a colori. Sono sensibili a tre tipi di luce: rosso, verde, blu. Tre colori primari che messi assieme dal cervello restituiscono tutti i colori che possiamo vedere. (fra parentesi, sono gli stessi colori usati nei pixel). Questo succede nelle persone "normali". Un daltonico ha un difetto nei fotorecettori, e non è in grado di distinguere alcuni colori.
Ma è sbagliato pensare che noi abbiamo ragione e lui no.Dobbiamo fare un salto concettuale importante: legare la proprietà "colore" ad una precisa esperienza umana, quella della visione. Se non vedo, non c'è colore. Se per un daltonico il mondo ha determinati colori, allora il mondo ha effettivamente quei colori. Per lui. Non saranno mica le persone "normali" a vedere i modo errato? No, entrambe le visioni sono corrette, ed entrambe sono comunque incomplete. A onor del vero, ognuno di noi percepisce i colori in maniera leggermente differente dagli altri. Sappiamo tutti che chi abita nelle zone polari della Terra è in grado di distinguere molte tonalità di bianco in più rispetto a che vive alla latitudini di Lodi.
Quindi il mondo è colorato? No. Il colore sta negli occhi di chi guarda. Il mondo è fatto da oggetti che emettono onde elettromagnetiche, ma come vengano interpretate queste onde è tutta un altra storia. Certamente abbiamo una visione limitata della realtà. In parte possiamo aggirare queste limitazioni grazie all'uso di ottimi strumenti scientifici.
Il telescopio spaziale Hubble scattò diverse foto dei "pilastri della creazione". Alcune nel visibile, altre nell'infrarosso.

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Certamente la differenza di stelle è notevole. Però la foto che noi guardiamo è stata "tradotta" su frequenze che possiamo percepire. Di come sia fatto il mondo a infrarossi non ne abbiamo idea, non ne abbiamo mai fatto esperienza. A occhio nudo, il modo a infrarossi è buio! Per noi.
E per un pipistrello?. Non percepisce nessun tipo di luce, per orientarsi usa le onde sonore. Non ha nessuna esperienza del mondo come lo percepiamo noi, eppure vive benissimo. Possiamo affermare che la sua percezione è limitata rispetto alla nostra. Eppure anche la nostra lo è, rispetto alla sua.
Insomma, la realtà a volte può essere relativa.
Il fatto che la percezione del mondo possa essere diversa anche da essere umano a essere umano, pone dei problemi interessanti. Come spiego a un daltonico, o a un cieco, cos'è un determinato colore? Semplice, non glielo posso spiegare, perchè è qualcosa che concerne all'esperienza sensibile, ed è come se vivessimo su due piani di realtà differenti.

Una visione oggettiva?

Fino a qui abbiamo capito che un oggetto può avere un colore diverso a seconda di chi lo guarda, ma nulla vieta che oggetti che emettono frequenze diverse possano essere visti con lo stesso colore da diversi individui.
Questo perchè il colore è appunto una proprietà che emerge a livello neurale, e quindi del singolo individuo, e non esiste là fuori.
Immaginate di osservare un oggetto con la telecamera del telefono. Grazie all'hardware presente sul dispositivo, è possibile risalire ad alcune informazioni oggettive dell'oggetto osservato. Luminosità, colore (in relazione alla frequenza emessa, tarata sulla scala umana), eccetera...
Una telecamera vede "oggettivamente" il mondo? Molto istintivamente potremmo dire di no. Una telecamera percepisce le frequenze di luce entranti (in maniera oggettiva!), ma "vede"? Fa esperienza di ciò che succede? No.
Quel passaggio tra semplice percezione e coscienza di ciò che succede è uno dei grandi problemi aperti delle neuroscienze. Si potrebbe problematizzare ulteriormente la cosa: chi ci garantisce che noi siamo coscienti?
E se fossimo telecamere solo un po' più sofisticate? Ogni opinione è lecita.
Naturalmente il discorso fatto sin qui si può estendere anche agli altri sensi: le aurore boreali producono suoni bellissimi, se vengono trattati opportunamente. Altrimenti non producono nessun suono percepibile dall'uomo.

Viene da chiedersi cosa è reale e cosa no. No, di solito non ce lo chiediamo, è che ieri sera ho rivisto Matrix.
E di che colore è uno specchio?

Fonti

• Mazzoldi, Nigro, Voci: Fisica II
• Le Scienze - novembre 2018
• https://www.webmd.com/eye-health/amazing-human-eye
• https://www.scientificamerican.com/article/vision-a-window-into-consciousness/
• http://www.lescienze.it/news/2016/07/20/news/occhio_umano_percezione_singolo_fotone-3165176/

Per giocare: sul sito dell'università del Colorado è disponibile una simulazione per combinare tra loro i tre colori primari, e ottenere il risultato della visione: https://phet.colorado.edu/sims/html/color-vision/latest/color-vision_en.html

_{Immagine CC0 Creative Commons, si ringrazia @mrazura per il logo ITASTEM.
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