20.- TEORÍA DEL COLOR, UN POCO DE CIENCIA PARA ARTISTAS

Todos conocemos la anécdota de la manzana que cayó soble la cabeza de Newton.  

Es probable que desde que la humanidad ha poblado este planeta hayan caído cientos de manzanas a la cabeza de muchísimas personas, pero solo este científico, hace poco más de 300 años, reflexionó sobre este fenómeno y se dió cuenta de que la fuerza que le había tirado la manzana a su cabeza era la misma que mueve a los planetas gigantes, y la misma que permite al Sol retenernos en su órbita a 150 millones de Kilómetros, y a nuestro planeta: La Tierra, retener la Luna a su alrededor sin que escape al espacio vacío o caiga hacia el Sol. 

Newton que es aprobablemente el científico más grande de todos los tiempos,  también investigó y descubrió que era realmente la luz y el color.   

Después de experimentar con prismas, espejos y luces de colores publicó en 1704 (hace 313 años) su libro Óptica (Opticks: or, a treatise of the reflexions, refractions, inflexions and colours of light).

Descubrir la base científica del color nos permitirá explicar fenómenos ya conocidos por los artistas, cómo la manera real en que funcionan las mezclas de colores o porqué un color amarillo nos parece mucho más luminoso que uno violeta, y sobre todo, entender que es un color primario (puro) que no podemos obtener como mezcla, un color secundario y los colores terciarios pardos, ocres y grises que abundan en la naturaleza y en los minerales de la tierra.

EL ARCO IRIS

El arco iris es real: se puede fotografiar.

El arco iris que aparece flotando en el aire como un espectro cuando el Sol ilumina las gotas de lluvia desde atras, siempre había fascinado a la humanidad pero nunca había sido explicado antes de Newton. 

No había un acuerdo general sobre cuántos colores diferentes pueden verse en el arco iris, y ni siquiera estaba claro si el propio arco iris "era real", o bien los colores los percibíamos dentro de nuestros ojos o en nuestro cerebro.

Círculo cromático del Arco Iris, segun Newton (1704)

Newton describió 7 colores en el arco iris, por lo que en la actualidad, se suele aceptar este número. 

Esta imagen que aparece en su libro "Opticks" de 1704, es en la que por primera vez se ordenan los colores en un círculo uniendo los colores de ambos extremos (El círculo cromático que empleamos todos los artistas, también se lo debemos a Newton). 

Según su descripción los colores que forman el "espectro luminoso" son:  

ROJO, NARANJA, AMARILLO, VERDE, AZUL, AÑIL (llamado a veces Índigo) y VIOLETA.

Newton ordenó los colores en un círculo probablemente por la forma circular del propio arco iris y también por la extraña sensación de que justo en el final del color rojo se percibe un ligero tono ligeramente "morado" antes de desaparecer completamente el color a nuestros ojos.  

Ahora creemos que realmente solo hay 6 colores en el arco Iris (y también en la bandera "Gay"), el añil es realmente un color de transición entre el azul y el Violeta que Newton buscó deliberadamente porque el número 7 tenía consideraciones místicas (son 7 los días en que Dios creó el mundo, las notas musicales y los astros conocidos en 1700, etc., etc.) 

EL ESPECTRO VISIBLE

 

El científico se dio cuenta de que lo que producía los colores del arco iris era la propia luz "blanca" que atravesaba las gotas de agua (en suspensión en la atmósfera), desde un determinado ángulo. Así que buscó un instrumento óptico semejante y fabricó un prisma triangular de vidrio óptico de caras perfectamente pulidas. 

 

Cuando en la oscuridad hizo pasar un rayo de luz "blanca" por una esquina del prisma, el rayo saliente en la cara opuesta se descomponía en un "espectro" (un fantasma) de colores semejante al arco iris.  Los colores eran el "fantasma" que se escondía dentro de la luz blanca.

El experimento de Newton

El "espectro" podía interpretarse de varias maneras pero Newton hizo una afirmación que en su momento organizó un gran debate:

¡La luz de color BLANCO no existe!. 

  

El color blanco es un "color mental" que percibimos cuando a nuestros ojos llegan simultáneamente todos los colores a la vez.

Nuestro cerebro, en vez de "ver" esta mezcla polícroma extraña, "ve" luz blanca. El arco iris en realidad nos mostraba que el "color blanco" no es un color sino la mezcla de todos los colores.

Los únicos colores verdaderos son los que se ven en el espectro.  

Tampoco existen los que los pintores llamamos colores terciarios: Marrones, ocres, tierras, ni los grises, ni el "color" negro, ni la mayoría de los colores "morados" que son tonos "mentales" que nuestro cerebro percibe pero que no son parte del espectro visible. No son colores sino sensaciones.

EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO COMPLETO

 

Hoy sabemos que la luz visible es un tipo de ONDA ELECTROMAGNÉTICA que viaja mediante una partícula que abunda en el universo: los fotones.  

Los átomos que constituyen la materia conocida, están compuestos de electrones que "giran" en capas situadas a distintas distancias de un núcleo muy masivo. Cuando los electrones saltan desde alguna de las órbitas externas más llenas de energía a otras más estables emiten fotones de distintos colores. Cuando absorven fotones, saltan a órbitas externas más energeticas pero mas inestables.

 

Las ondas de radio y de televisión y las que emiten los hornos microondas y los teléfonos móviles son también Ondas electromagnéticas idénticas a las ondas del espectro visible, salvo que nuestros ojos no "están sintonizados" para verlas. 

 

La única diferencia es su margen de frecuencias (o lo que es lo mismo: su "longitud de onda" que es la distancia entre dos "picos" de onda consecutivos): La luz visible tiene una "longitud de onda" que va desde los 400 a los 700 milimicras (micra es una millonesima de metro y mili su milesima parte). 

Sería un espectáculo grandioso ver luces de colores variables parpadeantes alrededor de las antenas de nuestros moviles o poder verlas moverse fluctuando por el cielo, entre las emisoras de radio y nuestros receptores.  

Pero nuestros ojos han evolucionado en un planeta que estaba iluminado únicamente por un estrecho rango de radiación, al que ahora llamamos "luz visible".  El vapor de agua y el ozono de la atmósfera solo dejan atravesar la radiación electromagnética que ahora llamamos "visible", rechazando los rayos ultravioleta, los rayos X y también las ondas de radio y TV, lo que ha sido una condición indispensable para que la vida pudiera salir de los mares y evolucionar sobre la Tierra.

Nuestros cuerpos también emiten luz. Es luz "no visible" infrarroja, que nosotros solo podemos percibir como calor. Pero con cámaras de "visión nocturna" podemos ver como resplandecen nuestros cuerpos incluso en zonas completamente a oscuras.
Los ojos de los insectos evolucionaron millones de años antes que los vertebrados y son capaces de ver un rango mucho más amplio que el nuestro, que incluye parte de la luz ultravioleta y el infrarrojo. Por eso los insectos nos ven en la oscuridad, y en la oscuridad total somos un banquete para los mosquitos.

Con todo lo que hemos visto hasta ahora, ya podemos contestar de nuevo la pregunta que se han hecho los artistas los filósofos y los científicos desde la antigüedad: ¿Cuantos colores diferentes hay en el espectro?.  

 

Estos son los únicos colores reales (ondas electromagnéticas) que existen en la naturaleza y no son "sensaciones de color" creadas por nuestra mente. 

Por ejemplo, si miramos la parte visible coloreada del espectro en la figura 1 superior, no vemos ningún "color marrón", ni "blanco", ni "negro", ni "morados" que son colores "roji-azules". Como el rojo y el azul están en extremos opuestos del espectro, su mezcla no es un color real.

Por otra parte, colores que creíamos que no eran reales (desde niños nos enseñan que el "verde" es "amarillo + azul" o que el "naranja" es "rojo+amarillo") si que los son y aparecen en el espectro.  El naranja y el verde son colores verdaderos (ondas electromagnéticas de una determinada frecuencia y longitud de onda) tan reales como el amarillo o el rojo.

 

Colores reales: ondas electromagnéticas de distintas frecuencias.

Los colores reales son como distintas emisoras de radio (la comparación es perfecta, las emisoras de radio también emiten luz pero nuestros ojos no la ven): Un determinado color "azul" podría ser una emisión de 450 milimicras (kiss FM) mientras que la siguiente emisora de 550 milimicras sería "color  verde" (Radio 40) y otra emisora distinta a 600 milimicras (Onda Madrid) sería "color amarillo".

La graduación es continua así que hay millones de colores verdaderos (reales) aunque como podemos ver en la figura 1 es posible agruparlos en solo 6 "franjas" claramente diferenciables (1.-Violeta, 2.-Azul, 3.-Verde, 4.-Amarillo, 5.- Naranja y 6.-Rojo) pero con limites muy difusos entre estas "bandas" o zonas de color del mismo nombre.   

 

El espectro real también puede agruparse en bandas mas finas. Por ejemplo, es evidente que la banda que llamamos "azul" cubre muchos colores que aunque llamamos azules, son muy diferentes entres sí. 

Newton también veía un color independiente situado entre el violeta y el azul: el "índigo" o "añil", y también dió categoría de color verdadero al azul celeste ("ceruleo" ó "aqua" en la imagen superior), y diferenció 9 franjas de color en el espectro, cada una con su "nombre propio".

COMO VEMOS LOS COLORES

Si hemos sido capaces de admitir que algo que parece tan real como el color "blanco" (el símbolo de la pureza, el color del vestido de las novias y el del papa), no es un verdadero color sino una sensación en nuestro cerebro, ya estamos preparados para conocer como nuestro ojo ve los colores y como nuestro cerebro los interpreta.

 

El interior de nuestro ojo esta tapizado por unas células sensibles a la luz y a los colores que transmiten su información (y la van procesando poco a poco) directamente hasta el cerebro a través de un grueso "cable" de neuronas: el nervio óptico.  Esta capa se llama retina y la vemos ampliada en la imagen. Las células sensibles de la retina son de dos tipos: Conos y Bastones. Los bastones son muy sensibles a la luz y la oscuridad pero solo ven en blanco y negro (por eso con bajos niveles de iluminación no se ve "en colores") y además no abundan en la zona más nítida del ojo (la fóvea ó mácula) por lo que con ellos se perciben formas globales, luces y sombras pero sin mucho detalle.

Los conos que en la imagen podemos ver en tres colores, ven con mucha mayor nitidez y están sintonizados únicamente en tres zonas del espectro: conos que ven los colores rojos, conos para los verdes y conos para los azules.  Parecería imposible ver colores como el amarillo o el violeta con este equipamiento tan pobre, pero el cerebro extrae la información que necesita y lo que no encuentra se lo inventa.

En realidad la respuesta de los conos a los colores tampoco es de una sintonía muy fina: presenta una forma de "campana" centrada en esos tres colores (azul, verde y rojo) pero detecta una zona bastante ancha del espectro con menor sensibilidad. 

Para mayor complicación hay zonas del espectro (en los verdes) en la que los tres conos se solapan con una respuesta bastante parecida.  Los conos "azules", también ven el violeta con una sensibilidad muy baja (por eso este color nos parece oscuro) y estos mismos conos azules ven también casi todos los verdes. Estos conos deben ser muy antiguos en la evolución ya que los compartimos con la mayoría de los mamíferos y también con las aves.

Los conos Rojo y Verde proceden de la mutación de un solo cono de algún mamífero primitivo antepasado de nuestra especie, ya que su respuesta está muy próxima para ser verdaderamente útil en la percepción de colores diferentes, pero sin embargo si que es muy útil para detectar el momento en que una fruta se hace madura (ya que pasa de verde a amarilla y luego a roja) lo que probablemente debió de ser imprescindible para la especie humana en algún momento de nuestra evolución.  

¿Y los amarillos? Cuando se reciben a la vez señales de luz en los conos Rojos y Verdes vemos el color amarillo.   

Hay quien pensará que mezclando Luz Roja y Luz Verde no se puede ver Amarillo, pero esto es completamente erróneo. 

Mezcla ADITIVA de luces de colores puros.

A este tipo de mezcla es lo que conocemos como "síntesis aditiva" (luces que se superponen); si proyectamos una luz verde solapada encima de una luz roja, vemos el color amarillo, como podemos ver en la imagen adjunta.

 

También podemos comprobar en la imagen de la mezcla aditiva, que cuando se mezclan las tres luces y se estimulan a la vez los tres conos de nuestros ojos, aparece como por "arte de magia" el color blanco.

 

Sin ir más lejos, nuestros televisores no tienen "pixels" (puntos emisores de luz de color) amarillos, ni blancos. Solo hay pixels rojos, verdes y azules y las imagenes que vemos parecen de colores bastante reales. 

Pantalla de TV muy ampliada ("pixels")

Un último comentario sobre la ceguera al color:   Hay un porcentaje anormalmente alto de varones (más de un 8%) que tienen una pequeña mutación que no les permite percibir una amplia zona del espectro luminoso. 

La mutación afecta al cromosma X, que los varones no tienen por duplicado, por lo que esta es una enfermedad exclusiva de los hombres. 

Aparentemente este defecto  no es crítico para la supervivencia, porque de ser así esta anomalía habría desaparecido hace miles de años. Los portadores de esta mutación también transmiten la enfermedad a un 50% de sus hijos varones y pueden vivir toda su vida creyendo que su vista es semejante a la del resto de los seres humanos y de que ven a "todo color".

Pero con una pequeña prueba es muy fácil de detectar si existe alguna ceguera a los colores. ¿Que número puedes ver en la siguiente imagen? 

 

Las personas que ven en perfecta tricromía verían el 74, mientras que con ceguera rojo-verde se vería un 21.

Por supuesto que las distintas especies han tenido distintas presiones evolutivas y han desarrollado diferentes percepciones del color. 

Izquierda visón humana, a la derecha visión de insecto.

 

Ya hemos hablado de la vista de los insectos y en la imagen adjunta podemos ver como las flores despliegan espectaculares dibujos para sus polinizadores, mientras que nosotros vemos colores mucho más monótonos. De hecho la mayoría de las flores que nosotros vemos como "blancas" reflejan bellisimos dibujos en tonos ultravioletas, solo para los insectos.

Pero las aves (descendientes directos de los dinosaurios) son las especies que perciben mejor el colorido del mundo, cualquier artista soñaría con poseer la vista de un pájaro.