PNAS: תורת תפיסת הצבע של שרדינגר הושלמה לאחר 100 שנים

חוקרים חידדו ושכללו מתמטית את תיאוריית תפיסת הצבע שהציע הפיזיקאי ארווין שרדינגר לפני כמעט מאה שנה. צוות המחקר, בראשות המדענית Roxanne Bujak במעבדה הלאומית של לוס אלמוס, הוכיח שניתן לגזור גוון, רוויה ובהירות מהמבנה הגיאומטרי של מרחב הצבע. העבודה פורסמה בכתב העת Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

התיאוריה של שרדינגר, שפותחה בשנות העשרים של המאה הקודמת, מבוססת על הרעיון שניתן לעקם את מרחב הצבעים הנתפסים, ברוח הגיאומטריה של ברנהרד רימן. מכיוון שהראייה האנושית מבוססת על שלושה סוגים של תאי חרוט הרגישים לאור אדום, ירוק וכחול, הצבע מתואר בתלת מימד. שרדינגר טען שהמאפיינים הבסיסיים של צבע – גוון, רוויה ובהירות – נקבעים על ידי הגיאומטריה הפנימית של החלל הזה.

עם זאת, נותרו פגמים מתמטיים במודל שלו. בפרט, הציר הנייטרלי כביכול אינו מוגדר רשמית – מצוין קו אפור משחור ללבן, המתאים למיקומים של צבעים אחרים. ללא הגדרה ברורה של ציר זה, המבנה כולו נותר חלק.

צוות לוס אלמוס הצליח להפיק את הציר הנייטרלי אך ורק מהתכונות הגיאומטריות של הקוורימטר, מערכת המתארת ​​כיצד שני צבעים שונים נתפסים.

בנוסף, החוקרים התייחסו גם לשתי מגבלות ידועות נוספות של המודל הקלאסי. הם לקחו בחשבון את אפקט Bezold-Brücke, שבו שינוי בהירות יכול להוביל לשינוי בצבע. במקום להניח שינוי צבע ליניארי, המדענים חישבו את הדרך הקצרה ביותר במרחב המעוקל. אותה גישה יכולה להסביר את ההשפעה של "התשואות הפוחתות" – מצב שבו הבדלים הולכים וגדלים בין הצבעים נתפסים כפחות ופחות בולטים.

כדי לפתור את הבעיות הללו, על החוקרים ללכת מעבר לגיאומטריה רימניאנית המסורתית ולהשתמש במודל מתמטי כללי יותר. לדבריהם, זהו צעד חשוב לקראת שכלול הרעיון של שרדינגר.

מודל מתמטי מדויק של תפיסת צבע הוא בעל חשיבות מעשית רבה. זה חיוני להדמיה מדעית, מטכנולוגיית צילום ווידיאו ועד לניתוח ביג דאטה ומידול ממוחשב. מודלים צבעוניים משופרים מאפשרים פרשנות מדויקת יותר של נתונים מורכבים ויוצרים כלי הדמיה חזקים יותר, כולל אלה המשמשים במחקר ביטחון לאומי.

בעבר היה ידוע מדוע עדיין לא קיבלנו אותות מחייזרים.