Veda o farbách: Pôvod a vnímanie

1
Bí mật của màu sắc
Nguyễn Đình Đăng
Vì sao hai màu đặt cạnh nhau lại ngân lên thành tiếng hát?
Liệu có thể thực sự giải thích điều đó? Không thể.
Cũng như người ta không bao giờ có thể học được phải vẽ như thế nào.
Pablo Picasso
1) Màu sắc từ đâu mà ra?
Liệu màu sắc có phải là thuộc tính của vạn vật trong tự nhiên như một thực tại khách quan?
Câu trả lời là KHÔNG.
Đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím chỉ là những cái tên con người đặt ra để phân biệt cảm
nhận của mình về sự tương tác của ánh sáng với vật chất. Không một màu nào tồn tại khách
quan trong tự nhiên.
H.1 – Phổ sóng điện từ
Ánh sáng là một dạng năng lượng có tính nhị nguyên: vừa là hạt lại vừa là sóng điện từ với các
bước sóng khác nhau[1]. Ánh sáng tự nó không có màu sắc. Phổ sóng điện từ rất rộng, trải dài
từ các sóng radio có bước sóng cỡ hàng trăm ngàn km, tới các sóng tia X, tia gamma với bước
sóng ngắn hơn 1 phần ngàn tỉ meter (10-12 m, hay 1 phẩn ngàn nanometer, nm). Trong dải phổ

2
sóng điện từ với những bước sóng dài bát ngát đó, phần phổ của ánh sáng mắt người có thể nhìn
thấy chỉ chiếm một phần không đáng kể, từ 780 nm xuống tới 380 nm.
Ánh sáng chui vào mắt người qua thủy tinh thể, rồi hội tụ trên võng mạc. Võng mạc gồm hàng
triệu tế bào nhạy quang làm nhiệm vụ truyền tín hiệu nhận được lên não qua thần kinh thị giác.
Các tế bào nhạy quang gồm 2 loại là các tế bào que (hay tế bào gậy, hình cái que, rod cells)
và các tế bào nón (hình nón, cone cells). Mỗi con mắt có khoảng 120 triệu tế bào que và chừng 6
triệu tế bào nón. Các tế bào que làm nhiệm vụ ghi nhận thông tin về độ sáng tối, chuyển động.
Các tế bào nón tập trung ở phần giữa võng mạc. Mỗi tế bào nón có các quang sắc tố phù hợp với
một dải bước sóng riêng biệt trong phổ ánh sáng. Khi chúng thu được tín hiệu ánh sáng có bước
sóng phù hợp, chúng tạo ra phản ứng điện hóa. Có 3 loại tế bào nón trong mắt người phản ứng
với 3 vùng ánh sáng có bước sóng dài, trung bình, và ngắn, lần lượt được gọi là các tế bào nón
dài (long cone cells), trung bình (medium cone cells), và ngắn (short cone cells).
H. 2 – Trái: Tiết diện mắt người. Phải: Tiết diện võng mạc.
Các vật trong tự nhiên tự chúng không có màu sắc, mà chỉ hấp thụ, truyền tải và phản xạ ánh
sáng chiếu vào chúng. Vì tính chất hấp thụ, truyền, và phản xạ ánh sáng của vật này khác tính
chất này ở vật khác, khi ánh sáng phản xạ từ các vật khác nhau chui vào mắt ta, các tế bào nón
và que trên võng mạc ghi nhận các bước sóng ánh sáng khác nhau từ các vật khác nhau. Các tín
hiệu này được truyền tới các tế bào hạch (ganglion cells). Các tế bào hạch so sánh thông tin từ
các tế bào nón để xác định số lượng sóng ánh sáng từ các vùng sóng ngắn, trung và dài. Sau đó
các tín hiệu về tỉ số giữa các vùng sóng và sáng – tối được truyền qua thần kinh thị giác lên não
để được xử lý như các màu khác nhau trong phổ ánh sáng nhìn thấy được như sau:

3
H. 3 – Bước sóng của các tia đơn sắc trong phổ ánh sáng mà mắt người có thể nhìn thấy.
Vùng bước sóng ngắn hơn 380 nm nhưng dài hơn khoảng 10 nm (tia X) là vùng tia cực tím
(ultraviolet, viết tắt UV). Vùng bước sóng dài hơn 750 nm nhưng ngắn hơn khoảng 3.3 mm là
vùng tia hồng ngoại (infrared, viết tắt IR). Mắt người không nhìn được hai vùng ánh sáng này
song một số động vật và côn trùng có thể nhìn thấy tia cực tím hoặc cảm nhận được nhiệt từ tia
hồng ngoại.
Ánh sáng trắng là ánh sáng trong đó tất cả các bước sóng trong phổ mắt người nhìn thấy hoà với
tỉ lệ bằng nhau. Nếu số bước sóng nào đó nhiều hơn, ánh sáng sẽ có màu ngả về phía bước sóng
đó. Vì thế một vật có màu trắng (màu đen) khi nó phản chiếu (hấp thụ) toàn bộ hoặc phần lớn
ánh sáng chiếu lên nó. Lá cây có màu lục vì chúng có các sắc tố hấp thụ phần bước sóng dài (đỏ)
và ngắn (lam) trong phổ ánh sáng và chỉ phản xạ các bước sóng trong phần màu lục (495 – 570
nm) tới mắt người nhìn. Quá trình hấp thụ ánh sáng không chỉ xảy ra khi ánh sáng bị phản xạ từ
các bề mặt, mà cả khi ánh sáng chiếu xuyên qua các chất bán trong như các kính lọc sắc (filter)
hay qua không khí, ví dụ kính lọc sắc lam hấp thụ các tia đỏ và lục. Tương tự như vậy các tổ hợp

4
khác nhau của các tia sáng khác nhau có thể tạo ra cùng một màu như nhau. Do đó các mô hình
hoà sắc khác nhau vẫn có thể tạo ra kết quả như nhau từ các màu sơ cấp khác nhau.
Karl Ewald Konstantin Hering
(1834 – 1918) –
ông tổ của lý thuyết đối lập màu sắc.
Bằng cách nào mà các tế bào nón thu nhận và tổng hợp thông tin để cho chúng ta trải nghiệm về
màu sắc đến nay vẫn còn là một câu hỏi chưa có câu trả lời thoả đáng. Theo lý thuyết về quá
trình đối lập màu sắc (opponent color process) – do nhà sinh lý học người Đức Ewald
Hering (1834 – 1918) đề xuất năm 1892, sau đó được Leo Hurvich (1910 – 2009) và vợ
là Dorothea Jameson (1920 – 1998) kiểm chứng năm 1957, rồi được Richard Solomon (1918 –
1995) mở rộng năm 1970, hệ thống thị giác của con người thiên về so sánh sự khác nhau giữa
phản ứng của 3 loại các tế bào nón hơn là phản ứng riêng rẽ của từng loại tế bào. Có 3 kênh
màu đối lập (><) liên lạc bằng điện hoá với não: đỏ >< lục, lam >< vàng, và đen >< trắng.
Kênh đen trắng là kênh tiêu sắc, tức không màu, vì trắng và đen không phải là màu trong ánh
sáng. Kênh này chỉ ghi nhận độ sáng tối. Các tế bào hạch so sánh thông tin từ các tế bào nón dài
(vùng ánh sáng đỏ) với thông tin từ các tế bào nón trung (vùng ánh sáng lục) để xác định độ
đậm nhạt, trong khi thông tin từ các tế bào nón dài (vùng ánh sáng đỏ) và ngắn (vùng ánh sáng
lam) được so sánh với thông tin từ các tế bào nón trung (vùng ánh sáng lục) để xác định độ “đỏ”
hoặc “lục”, còn thông tin từ các tế bào nón ngắn (vùng ánh sáng lam) thì được so sánh với vùng
đỏ và lục để độ “lam” hay “vàng”. Như vậy các màu đối lập không bao giờ được cảm nhận cùng
nhau. Khi nhìn ranh giới giữa hai màu đỏ và lục (cùng tone) đặt cạnh nhau, ta thấy ranh giới này
nhấp nháy, mà ta gọi là màu “đánh nhau”.

5
H. 4 (a) – Độ nhạy cảm (độ hấp thụ tương đối) của các tế bào que và nón theo bước sóng ánh sáng.
H.4 (b) – 6 màu sơ cấp theo lý thuyết về quá trình đối lập màu sắc: đen >< trắng, đỏ >< lục, và lam ><
vàng.
Khi ta nhìn vào một hình vuông có màu là một trong 6 màu sơ cấp nói trên, ví dụ màu đỏ, rồi
sau đó nhìn sang một mặt phẳng trắng, ta thấy xuất hiện một hình vuông có màu đối lập (hay
màu bù) với nó, trong trường hợp này là màu lục. Ảo giác này gọi là hiện tượng dư
ảnh(afterimage). Điều quan trọng ở đây là mắt người rất nhạy cảm với các màu đỏ, vàng, lục,
lam, đen và trắng, được coi là 6 màu sơ cấp(primary colors) trong lý thuyết quá trình đối lập
màu sắc. Vì thế các tổ hợp của 3 ánh sáng đỏ, lục và lam với cường độ khác nhau có thể tạo ra
trải nghiệm về các màu khác nhau trong não người. Đó là bản chất của các mô hình nhằm tạo
nên các hoà sắc từ 3 màu đỏ (R), lục (G) và lam (B) theo lý thuyết cộng màu, hay cyan (C) –
màu giữa lục và lam, magenta (M) – màu giữa tím và đỏ, và vàng (Y) theo lý thuyết trừ màu
(Xem mục 3 và 4).